《浙大数电》PPT课件

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1、集成电子技术基础教程数字电子电路第二章集成逻辑门电路前面介绍的各种基本逻辑功能电路，其内部具体的电子电路是如何组成的？电路的工作原理又如何?本章讨论实现各种基本逻辑功能的具体电子电路。它们的工作原理、使用时的注意事项等。3.2.1半导体器件的开关特性和开关电路半导体二极管的开关特性和开关电路二极管两端外加正向（正偏）电压，二极管导电，相当于开关闭合。二极管两端外加反向（反偏）电压，二极管截止，相当于开关断开。ABL000010100111三极管的开关特性和开关电路在组成开关电路时，输入驱动三极管饱和导电，或者使三极管截止

2、。此时三极管起到一个开关的作用。MOSFET（场效应管）的开关特性和开关电路VGS＞VT时,场效应管导电，DS间沟道电阻很小；VGS＜VT时,场效应管截止，DS间沟道电阻很大。输入低电平0V，MOS管截止，漏源极间相当于开关断开，输出为+VDD。输入高电平+VDD，MOS管导电，漏源极间等效一只小电阻，输出近似为0V。由于器件的电极间存在电容，还有下一级的输入电容，所以，开关电路的实际输出波形将延迟输入信号的变化，产生了延迟时间。3.2.2集成门电路的性能要求无论简单或复杂的数字逻辑电路、数字电子系统，都由一系列的

3、逻辑门电路组成。因此，对各类逻辑功能的门电路就提出了相关的技术指标要求，才能保证逻辑功能的实现和工作可靠性的要求。当两级或两级以上的门电路连接时，前一级门电路（驱动门）的输出，就是后一级门电路（负载门）的输入。电压传输特性门电路的输出电压与输入电压之间的关系。以具有反相功能的“非”门为例：当输入高电平时，输出应该处于低电平；反之亦然。CMOS门电路电压传输特性TTL门电路电压传输特性输入和输出逻辑电平开门电平Von和关门电平Voff输入电平vI小于关门电平时，输出高电平；输入电平vI大于开门电平时，输出低电平。输出高电

4、平VOH输出低电平VOL最小输出高电平VOH(min)最大输出低电平VOL(max)关门电平Voff开门电平Von对应于输出低电平上限的输入电平（也称输入高电平最小值）对应于输出高电平下限的输入电平（也称输入低电平最大值）各类门电路输入电平和输出电平比较＜0.8＜0.3＜0.8＜1.5VIL＞1.4＞0.7＞1.4＞2.0VIH输入电平0.3＜0.30.30VOL3.4＞0.73.45.0VOH输出电平ECL门电路（+5V电源）I2L门电路（+3V电源）TTL门电路（+5V电源）CMOS门电路（+5V电源）种类电平V输入

5、信号噪声容限大小工作正常时：vI高电平，vL1低电平，vL高电平。在门I和门II之间串入干扰信号（噪声）情况低电平输入时输入信号噪声容限：高电平输入时输入信号噪声容限：灌电流和拉电流负载一个逻辑门电路应能驱动一定数量的负载门。负载门的个数称为一个驱动门的扇出能力。扇出能力是衡量一个驱动门电路带负载能力的重要指标。灌电流负载连接拉电流负载连接IOLmax也称灌电流负载的最大能力。此时，驱动门能带的负载门数（扇出系数）为对灌电流电路，当负载门数增加时，IOL增大，VOL上升，当升至VOLmax时刻的IOLmax称允许灌入的最

6、大电流。再增加负载门数时，将会破坏逻辑关系。IOHmax也称拉电流负载的最大能力。此时，驱动门能带的负载门数（扇出系数）为对拉电流电路，当负载门数增加时，IOH增大，VOH下降，当降至VOHmin时刻的IOHmax称允许拉出的最大电流。再增加负载门数时，将会破坏逻辑关系。TTL门电路的负载特性如图所示。传输延迟时间tpdTTL门电路在输入脉冲信号的作用下，其输出不能马上响应输入变化，需要一段时间的延迟，延迟时间越长，说明门的开关速度越低。3.2.3TTL系列集成门电路TTL门电路的电平标准电源电压：+5V低电平范围（逻辑

7、“0”）：0～+0.4V高电平范围（逻辑“1”）：2.4～+5VTransistorTransistorLogicTTL集成与非门电路的结构和工作原理输入级：T1，R1，D1~D3，实现“与”功能。中间级：以T2为核心，包括R3和T6有源泄放电路（改善开关速度），为输出级提供两个极性相反的驱动信号。输出级：T3、T4组成的复合管和T5组成推拉输出级，以提高电路的带负载能力。输入低电平vIL≈0.3V。T1处于深饱和状态，T2截止，T6、T5截止，T3、T4导电，输出高电平。输入高电平vIH≈3.6V。T1倒置，T2、T

8、6、T5饱和导电，T3导电，T4截止，输出低电平。实现的是“与非”逻辑功能。TTL与非门TTL或非门TTL集电极开路与非门（OC门）特点：电路中的外接负载上的电源VCC1可以比VCC高；当T3管截止时，电路的输出高电平将达VCC1值。集电极开路“与非”门的典型应用实现“线与”逻辑关系。实现两种逻辑电平转换。驱动需