《数字电子技术基础》——集成逻辑门电路

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1、《数字电子技术基础》——集成逻辑门电路第2章集成逻辑门电路21>.2TTL集成逻辑门电路2.3CMOS集成逻辑门电路2.4集成门电路的应用注意事项2.1分立元件门电路学习要点分立元件门电路的构成TTL集成逻辑门电路功能及特点CMOS集成逻辑门电路功能及特点逻辑电路使用过程中的注意问题逻辑门电路--由具体器件构成能够实现基本和常用逻辑关系的电子线路，简称门电路。是实现逻辑功能的基本单元。数字集成电路一种是由三极管组成的双极型集成电路，例如晶体管-晶体管逻辑电路（简称TTL电路）和射极耦合逻辑电路（简称ECL电路）。一种是由MOS管组

2、成的单极型集成电路，例如N-MOS逻辑电路和互补MOS（简称COMS）逻辑电路。2.1分立元件门电路2.1.1晶体管开关特性2.1.2基本晶体管门电路理想开关开关闭合时，开关两端电压为0；开关断开时，其流过的电流为0，其两端间呈现的电阻为无穷大；且开关的转换在瞬间完成。半导体二极管、三极管和MOS管，是构成这种电子开关的基本开关元件。可用逻辑变量的“1”“0”来表示。导通时，相当于开关闭合；截止时，相当于开关断开。2.1.1晶体管开关特性二极管的开关特性（1）静态特性。二极管当作开关来使用正是利用了二极管的单向导电性。当外加正向电

3、压大于死区电压时，二极管呈现很小的电阻处于导通状态，相当于开关闭合，一般硅管的正向导通压降UD约为0.6~0.7V，锗管约为0.2~0.3V。当二极管两端加上反向电压时，在开始很大范围内，二极管相当于非常大的电阻，反向电流极小，二极管处于截止状态，此时相当于开关断开。开关等效电路伏安特性曲线普通二极管反向击穿后，将失去单向导电性。注意：（2）动态特性。通常情况下，二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间，不能象理想开关那样瞬间完成。而且从导通变为截止所需的时间更长一些。一般把二极管从导通到截止所需的时间称为反向恢复时间

4、tre。若输入信号频率过高，负半周宽度小于tre时，二极管会双向导通，失去单向导电作用。因此高频应用时需要考虑此参数的影响。2.三极管的开关特性（1）静态特性。其中为三极管的导通电压，如硅管此时，、均近似为0，三极管的集电极和发射极之间相当于开关断开。在开关状态下，三极管主要工作在饱和区（开关闭合）和截止区（开关断开），放大区只是极短暂的过渡状态。A、截止区B、饱和区其中，为临界饱和电流。三极管的发射结正偏，集电结正偏，集电极和发射极间电压为反向饱和电压UCES（0.2～0.3V左右）。饱和越深，UCE越小。三极管的集电极和发射极

5、间相当于短路状态。三极管相当于一个由基极电流控制的开关。开关等效电路三极管的工作状态处于哪个区域，对应的输出电压为多少？例1若三极管导通电压为0.5V，饱和时UBE=0.7V，UCES=0.3V。求当输入分别为0.3V和10V时，解：分析三极管电路，关键是要抓住三极管三种工作状态的条件和特点。①当时：假设三极管已截止，等效电路因为UBE??0.5V，三极管截止的假设成立，根据截止时三极管，可求出②当时：假设三极管已饱和，则UBE=0.7V等效电路又知：三极管饱和的假设成立，可求出。（2）动态特性。延迟时间td,上升时间tr存储时间

6、ts,下降时间tf从截止到饱和所需的时间。从饱和到截止所需的时间。开通时间ton=td+tr关闭时间toff=ts+tf开关时间越短，开关速度越高，在高频应用时需要特别注意考虑这个问题。2.1.2基本晶体管门电路电位--指绝对电压的大小。电平--指一定的电压范围。门电路的输入和输出信号都是用电平（或电位）的高低来表示的。高电平和低电平又可用逻辑“1”和逻辑“0”表示，这样可以得到逻辑电路的真值表，便于进行逻辑分析。与门逻辑状态表1（5V）1（5V）1（5V）0（0.7V）0（0V）1（5V）0（0.7V）1（5V）0（0V）0（0

7、.7V）0（0V）0（0V）FBA与门电路波形图2.或门电路图和符号或门逻辑状态表1（4.3V）1（5V）1（5V）1（4.3V）0（0V）1（5V）1（4.3V）1（5V）0（0V）0（0V）0（0V）0（0V）FBA电路波形图3.非门逻辑状态表0（0.3V）1（3V）1（12V）0（0V）FA电路波形图数字电路逻辑符号中，若在输入端加小圆圈，表示输入低电平信号有效。若在输出端加小圆圈，表示输出信号取反。与非门电路逻辑状态表0（0.3V）1（5V）1（5V）1（5.7V）0（0V）1（5V）1（5.7V）1（5V）0（0V）1（

8、5.7V）0（0V）0（0V）FBA与非门电路波形图。这种分立元件的门电路虽然电路结构简单，但由于二极管正向压降的影响会产生电平偏离，并且速度较低、带负载能力差，现在一般都被集成逻辑门电路所取代。2.2TTL集成逻辑门电路2.2.1TTL与非门电路