数字电子技术学习

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1、第三章逻辑门电路3.K逻辑门电路简介3・1・1、CMOS系列4000系列：早期产iju4000B系列：功耗低，工作电压宽，抗干扰能力强，但工作速度慢，与TTL不兼容。74HC/74HCT系列：与4000B相比，其工作速度快，带负载能力强；其中74HCT系列与TTL兼容，可与之替换使用。74VHC/74VHCT系列：工作速度为74HC/74HCT的两倍。54系列：引脚编号与逻辑功能与74系列基木相同，但54系列为军品，适用的温度范围更宽。74LVC系列：属于第电压系列。74AUC系列：属于超低电压系列。4000B74HC74HCT74LVC74AUC电源电压范围3-182-62-

2、61.2-3.60.8-2.7最大电压额定20776.53.63.1.2、BiMOS虽然CMOS为数字逻辑电路主流的工艺技术，但CMOS系列不能应用与射频和模拟电路场合，BiMOS成为射频技术使用最多的工艺技术。BiMOS技术将BJT的高速性能和高驱动能力，以及CMOS的高密度、低功耗、低成本等优点结合起来，使用在数字以及模拟集成电路。BiMOS技术主要用于高性能集成电路。3・1・3、TTL和ECL系歹!JTTL和ECL系列是0前使用的两种双极型数字集成电路。3・1・3・1、TTL系列TTL是应用最早以及技术比较成熟的集成电路。但普通TTL电路并不能满足低功耗的要求，逐步退出主

3、导地位。新型TTL使用肖特基势垒二极管(BSD),以避免BJT工作在饱和状态，从而提高工作速度。74系列：最早的TTL

4、'1电路。74H系列：工作速度提高，同时功耗增加。74L系列：功耗降低，但工作速度也降低。74S系列：使用肖特基晶体三极管，工作速度和功耗均得到改善。74LS系列：速度与74系列相当，功耗为74系列的1/5。广泛应用于中、小规模集成电路。74AS系列：与74S系列相比，功耗相当，但速度提高了两倍。74ALS系列：比74LS系列的速度和功耗都有改进。74F系列：速度和功耗介于74AS系列与74ALS系列之间。广泛应用于速度要求比较高的逻辑电路。3・1・3.2、E

5、CL系列基本器件为差分对管。ECL电路中晶体三极管不工作在饱和区，它不像饱和型的TTL电路中，晶体三极管作为开关需要在饱和区和截止区中切换(其退出饱和区需要的时间比较长)，所以工作速度极高。但ECL器件功耗比较高，不适合使用在大规模集成电路中。主要使用在高速或者超高速的数字系统中。3・1・4碑化镣半导体材料由于碑化稼器件中载流子的迁移率非常高，因而其工作速度比硅器件快很多，同时具有功耗低以及抗辐射的特点，在光纤通信、移动通信以及全球定位系统中为首选电路。3.2、MOS逻辑门电路3.2.1、逻辑电路的一般特性1、输入输出高低电平输入低电平的上限值VIL(MAX)输入高电平的下限值

6、VIH(MIN)输出低电平的上限值VOL(MAX)输出高电平的下限值VOH(MIN)2、噪声容限噪声容限表示门电路的抗干扰能力，允许输入信号有一定的容差，称最大噪声幅度为噪声容限。其噪声容限越大，抗干扰能力越强。输入高电平的噪声容限：VNH=VOH(MIN)・VIH(MIN)输入低电平的噪声容限：VNL二VIL(MAX)・VOL(MAX)3、传输延迟时间表征门电路开关速度的参数。指输出相对于输入延迟了多长时间。通常采用输岀上升沿以及下降沿的中间与之对应的输入上升沿以及下降沿的中间时间差来表示，采用Tphl以及Tplh分别表示。有时也采用平均延迟时间来表示，即Tpd=(Tphl+

7、Tplh)/2o74HC74HCT74LVC74AUC工作电压/V553.31.8Tphl或Tplh/ns782.10.94、功耗静态功耗：电路输出没有状态发生转换时的功耗。动态功耗：电路输岀发生状态转换时的功耗。由两部分组成：其一，状态发生转换瞬间，等效电阻较小，从而有较大电流直接从VDD经CMOS到地。可由下式计算。P匸CpdVdd*Vdd*f。其中f为输出信号的转换频率，Cpd为功耗电容。另一部分动态功耗为CMOS的负载一般为电容性负载引起。因为当输出发生电平转换时，会对电容进行充放电，从而会增加功耗。由公式Pl=Cl*Vdd*Vdci*f来计算。其中C1为负载电容。总功

8、耗Pd=（Cpd+Cl）Wdd*Vdd*f,与电源的平方以及输出频率成正比。5、延时•功耗积DP二Tpcl*Pd。数值越小越好。6＞扇入数与扇出数扇入数：取决于输入端的个数。扇出数：指门电路在正常工作条件下，所能带同类门电路的最大数目。1）、拉电流工作情况：负载电流从驱动门流向外部电路情况当驱动门输出端为高电平时，将有电流Ioh从驱动门拉出流入负载门，负载门的输入电路微Iih。当负载门的个数增加时，总的拉电流将增力口，会引起输出高电压的降低，但是不得低于输出高电平的下限值。从而其扇出数可以由