数字电子技术基础2.ppt

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1、第二章门电路2.1分立元件门电路2.2TTL集成门电路2.3CMOS集成门电路第二章门电路2.1分立元件门电路2.2TTL集成门电路2.3CMOS集成门电路门电路是构成数字电路的基本器件，要进行逻辑设计，应对门电路有足够的认识，了解它们的基本结构及工作原理，熟悉它们的主要特性，以便正确合理地选用单元门电路来实现所设计的电路。本章主要介绍常用的TTL门电路和CMOS门电路。门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。逻辑0和1：电子电路中用高、低电平来表示。正逻辑：高电平为1，低电平为0负逻辑：高电平为0，低电平

2、为1获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。利用二极管的单向导电性，相当于一个受外加电压极性控制的开关。导通条件：VD>0.7V特点：相当于0.7V压降的闭合开关截止条件：VD<0.7V特点：相当于完全断开的开关二极管开关特性晶体三极管开关特性稳态开关特性：晶体三极管工作于截止区时，内阻很大，相当于开关断开状态；工作于饱和区时，内阻很低，相当于开关接通状态。＋－RbRc+VCCbce＋－截止状态饱和状态iB≥IBSui=UIL<0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3V饱和区截止区放大区②ui

3、=0.3V时，因为uBE<0.5V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压：①ui=1V时，三极管导通，基极电流：因为0IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压：uo＝UCES＝0.3V分立元件门电路一、二极管与门Y=AB二、二极管或门Y=A+B三、三极管非门①uA＝0V时，三极管截止，iB＝0，iC＝0，输出电压uY＝VCC＝

4、5V②uA＝5V时，三极管导通。基极电流为：三极管临界饱和时的基极电流为：iB＞IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压uY＝UCES＝0.3V。第二章门电路2.1分立元件门电路2.2TTL集成门电路2.3CMOS集成门电路TTL电路是一种单片集成电路，即一个逻辑电路的所有元件和连线都制作在同一块半导体基片上。由于这种集成电路的输入端和输出端电路的结构形式都采用了半导体三极管，所以称为晶体管——晶体管逻辑电路，即TTL电路（Transister-TransisterLogic)一、TTL与非门1V3.6V0.3V①输入信号不全为1：如uA=0.3V，uB=3.6V则uB1=0.3+0.7=1V，

5、T2、T5截止，T3、T4导通忽略iB3，输出端的电位为：uY≈5―0.7―0.7＝3.6V输出Y为高电平。3.6V3.6V2.1V②输入信号全为1：如uA=uB=3.6V则uB1=2.1V，T2、T5导通，T3、T4截止输出端的电位为：uY=UCES＝0.3V输出Y为低电平。功能表真值表输入有低，输出为高；输入全高，输出为低。逻辑表达式74LS00内含4个2输入与非门，74LS20内含2个4输入与非门。二、TTL非门、或非门、与或非门、与门、或门及异或门1、TTL非门①A=0时，T2、T5截止，T3、T4导通，Y=1。②A=1时，T2、T5导通，T3、T4截止，Y=0。2、TTL或非门①A、

6、B中只要有一个为1，即高电平，如A＝1，则iB1就会经过T1集电结流入T2基极，使T2、T5饱和导通，输出为低电平，即Y＝0。②A＝B＝0时，iB1、i'B1均分别流入T1、T'1发射极，使T2、T'2、T5均截止，T3、T4导通，输出为高电平，即Y＝1。3、TTL与或非门①A和B都为高电平（T2导通）、或C和D都为高电平（T2ˊ导通）时，T5饱和导通、T4截止，输出Y=0。②A和B不全为高电平、并且C和D也不全为高电平（T2和T2ˊ同时截止）时，T5截止、T4饱和导通，输出Y=1。与门Y=AB=AB或门Y=A+B=A+B异或门用以上讲过的TTL门电路不能将输出端直接并联因为：当并联的两个门电

7、路中有一个门的输出是高电平，而另一个门的输出为低电平时，则输出端并联后必将有很大的负载电流同时流经两个门电路的输出极。这个电流远远超过了正常工作电流，甚至使门电路损坏。三、OC门及TS门1、OC门（OpenCollector)10TTL门输出端并联问题当将两个TTL“与非”门输出端直接并联时：Vcc→R5→门1的T4→门2的T5产生一个很大的电流产生一个大电流1、抬高门2输出低电平2、会因功耗过