《L中规模集成电路》PPT课件

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1、第三章TTL中规模集成电路TTLMSI产品分为两大类：组合电路：输出状态仅与此时的输入状态有关，如译码器，加法器等时序电路：输出状态不仅与此时的输入状态有关，还与电路原来的状态有关，如存贮器、寄存器等设计原则：使电路具有尽可能多的功能，即通用性好。如SN4138是一个三输入八输出的译码器，但还可作为数码分配器使用电路内部尽管简化，以降低功耗具有自扩展能力，即不需附加其他元件，直接级连，就能使功能扩展。如4位同步计数器直接级连可变成16位计数器尽量采用同步工作方式，以减小级间延迟引起的总延迟中规模IC的特点：中规模IC主要由输入级，中间级

2、和输出级三部分组成。输入级要求要有较强的抗干扰能力输出级要求要有较强的负载能力中间级不感受外界的干扰信号，又只驱动数量确定而又有限的负载，因此可以简化。简化电路的种类很多，下面分门电路和触发器两类介绍常见的简化电路。3－1MSI常用的简化门电路一、简化的TTL“与非”门简化与非门是MSI的基本单元，常见的有以下三种：去掉了限流电阻(a)(b)(c)二、单管逻辑门1、单管禁止门由一个NPN管构成注意：A传送到Vo，NPN管是共射模式，B传送到Vo是共基模式，后者的传送速度快得多ABF1=ABF2=ABF=F1F2=ABAB=AB+AB=A

3、+B··由于有正、反相输入，级连相当灵活。如交叉连接可构成异或非门：又如：可等效为：可见两个禁止门可代替三个“与非”门，这在简化主从触发器中可利用。三、单管串级与非门由多发射极NPN管构成相当与二级与非门串联，故称为串级与非门显然，把B、C看作一个输入时，就是单管禁止门。A＝0是B、C的禁止信号，BC=1是A的禁止信号。它同样存在传输速度不同的的现象。由于多了发射级，级连更为灵活。1、C1-B2串联2、C1-E2串接四、单管门的直流运用特点和级连中存在问题的解决1、直流运用的特点：⑴在发射极为“0”时,IEO=IB1＋ICO，比TTL的

4、输入短路电流多一个ICO(TTL)⑵单管门的输出低电平：VoL＝VE+Vces，比TTL高一个VE。在多级单管逻辑门级连时，各级的“0”电平不相同，会逐级抬高⑶单管门一旦导通，基极电位被箝制在：VB=VBE+VE，这使前级门的输出高电平被箝位2、级连存在的问题及解决方法⑴电压失配：由于输入，输出的“1”和“0”都不是标准电平，可能出现前级门的“0”高于后级的“1”。这种电压失配可能引起逻辑错误解决方法：串PN结例如C1-B2连接：需：VE10+Vces1

5、E+VE较小的支路,其他管子则得不到电流而截止解决方法：（a）加隔离管：在T0和T1、T2之间加同向传输门T1、T2，由于是同相传输，逻辑关系不会错。但由于是VCC为各支路供电，尽管VB1、VB2不同，但只要它们都低于VCC，就会在T0＝“1”时得到驱动电流。这样解决存在的问题是元件数目增多，PC.TO（b）变并联方式为串联方式当T0的输出“1”高于2VBE＋VE21时，T1、T2同时导通，逻辑关系是正确的，且不需要再增加元件。存在的问题：T0的“1”限制了串联的级数，一般不超过3级为保证T1、T2同时导通，VE12至少应该比VBE2＋

6、VE21高一个VD，而VE22至少应比VE21高一个VD3－2MSI触发器的简化触发器是时序电路的基本单元，也是MSI的基本内部单元。因而一般需要简化。我们以J－K触发器为例说明简化过程：EG、FH用串级与非门简化C、D用单管禁止门简化A是输出门，要有较强的驱动能力，用4管单元；B只驱动内部门，用3管单元。暂不考虑RD，得(b)(a)(b)(b)中有两处抢电流的地方：T10的输出给T8和T11、T11的输出给T9和T10，于是将它们串接，A、B也随之翻转，于是得到（c）EG用串级与非门简化可以看到，T10、T11的输出分别只驱动T11、

7、T10一个管子的基极，避免了抢电流现象。T10的发射极2端和R10组成的射随器驱动T9的基极。射极输出的信号和基极输入的信号同相，逻辑关系正确J、K、Q低电平的调整：(c)QRD的加入：通过“线与”实现最终得到完整的电路图，见图（d）D5小结：简化先从逻辑图入手，用相同逻辑功能的单管取代图中的逻辑关系，然后加以调整，解决电平失配和抢电流问题。因此单管门的逻辑表达式和逻辑图必须牢固掌握。3-3MSI举例我们举一个全加器的例子，真值表如右：由此可写出Sn及Ci+1的表达式：Sn=AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi+AiBiCiCi+1

8、=AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi下一步将Sn和Ci+1简化，不同的简化得到的电路是不同的。AiBiCiSnCi+10000010010010100011011001101010110