第3章集成逻辑门

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1、第3章集成逻辑门第3章集成逻辑门3.1数字集成电路的分类3.2TTL集成逻辑门3.3MOS集成逻辑门3.4集成门电路使用中的实际问题第3章集成逻辑门3.1数字集成电路的分类数字集成电路按其内部有源器件的不同可以分为两大类。一类为双极型晶体管集成电路，它主要有晶体管—晶体管逻辑(TTL-TransistorTransistorLogic)、射极耦合逻辑(ECL-EmitterCoupledLogic)和集成注入逻辑(I2L-IntegratedInjectionLogic)等几种类型。　另一类为MOS(MetalOxideSemiconductor)集成电路，

2、其有源器件采用金属—氧化物—半导体场效应管，它又可分为NMOS、PMOS和CMOS等几种类型。第3章集成逻辑门目前数字系统中普遍使用TTL和CMOS集成电路。TTL集成电路工作速度高、驱动能力强，但功耗大、集成度低；MOS集成电路集成度高、功耗低。超大规模集成电路基本上都是MOS集成电路，其缺点是工作速度略低。目前已生产了BiCMOS器件，它由双极型晶体管电路和MOS型集成电路构成，能够充分发挥两种电路的优势，缺点是制造工艺复杂。　　第3章集成逻辑门小规模集成电路(SSI-SmallScaleIntegration)，每片组件内包含10~100个元件(或10

3、~20个等效门)。　中规模集成电路(MSI-MediumScaleIntegration)，每片组件内含100~1000个元件(或20~100个等效门)。　大规模集成电路(LSI-LargeScaleIntegration)，每片组件内含1000~100000个元件(或100~1000个等效门)。超大规模集成电路(VLSI-VeryLargeScaleIntegration)，每片组件内含100000个元件(或1000个以上等效门)。第3章集成逻辑门目前常用的逻辑门和触发器属于SSI，常用的译码器、数据选择器、加法器、计数器、移位寄存器等组件属于MSI。常见

4、的LSI、VLSI有只读存储器、随机存取存储器、微处理器、单片微处理机、位片式微处理器、高速乘法累加器、通用和专用数字信号处理器等。此外还有专用集成电路ASIC，它分标准单元、门阵列和可编程逻辑器件PLD。PLD是近十几年来迅速发展的新型数字器件，目前应用十分广泛，第3章集成逻辑门3.2TTL集成逻辑门3.2.1TTL与非门的工作原理图3-1典型TTL与非门电路第3章集成逻辑门①输入级。由多发射极管V和电阻R组成，其作用11是对输入变量A、B、C实现逻辑与，所以它相当一个与门。多射极管V的结构如图3-2(a)所示，其等效电路如图3-12(b)所示。设二极管V

5、~V的正向管压降为0.7V，当输入14信号A、B、C中有一个或一个以上为低电平(0.3V)时，　U=1V，U=0.3V；当A、B、C全部为高电平(3.6V)时，P1cU=4.3V，U=3.6V。可见，仅当所有输入都为高时，输P1c出才为高，只要有一个输入为低，输出便是低，所以起到了与门的作用。第3章集成逻辑门e1e2e3bcNNNPNP型衬底(a)UCCUCCR1R1VbV41bAe1cV2BeP21eeec123V3ABCCe3(b)图3-2多射极晶体管的结构及其等效电路第3章集成逻辑门②中间级。由V、R、R组成，在V的集电极与2232发射极分别可以得到两

6、个相位相反的电压，以满足输出级的需要。　③输出级。由V、V、V和R、R组成，这种电34545路形式称推拉式电路，它不仅输出阻抗低，带负载能力强，而且可以提高工作速度。第3章集成逻辑门1.输入全部为高电位(3.6V)当输入端全部为高电位3.6V时，由于V的基极电压　1U最多不能超过2.1V(U=U+U+U)，所以V所有b1b1bc1be2be51的发射结反偏；这时V的集电结正偏，V管的基极电流11I流向集电极并注入V的基极，b12E−U5−2.1cb1I==≈1mAb1R31第3章集成逻辑门此时的V是处于倒置(反向)运用状态(把实际的集电极1用作发射极，而实际

7、的发射极用作集电极)，其电流放大系数β很小(β＜0.05)，因此I=I=(1+β)I≈I，由于反反b2c1反b1b1I较大足以使V管饱和，且V管发射极向V管提供基流，b1225使V也饱和，这时V的集电极压降为52U=U+U≈0.3+0.7=1Vc2ces2be5这个电压加至V管基极，可以使V导通。此时V射极电位333U=U-U≈0.3V，它不能驱动V，所以V截止。V由Ve3c2be34452提供足够的基流，处于饱和状态，因此输出为低电位：U=U=U≈0.3VOOLces5第3章集成逻辑门2.输入端至少有一个为低电位(0.3V)当输入端至少有一个为低电位(0.

8、3V)时，相应低电位的发射结正偏，V的基极电位U被钳