第06讲门电路及使用注意事项

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1、第6讲课时授课计划课程内容内容：分立元件门电路TTL集成逻辑门电路CMOS传输门门电路使用注意事项目的与要求：了解分立元件与门、或门、非门及与非门、或非门的工作原理和逻辑功能。了解TTL集成逻辑门电路的结构、工作原理和外部特性。掌握OC门和TTL三态门的工作原理及有关的逻辑概念。了解CMOS门的特点。掌握集成门电路的使用方法。重点与难点：重点：TTL集成逻辑门电路的外部特性。OC门和TTL三态门的应用。难点：TTL集成逻辑门电路的结构、工作原理和外部特性OC门和TTL三态门的工作原理。课堂讨论：高阻态的含义；OC门和TTL三态门的应用。现代教学方法与手段：投影

2、PowerPoint复习（提问）：与、或、非及与非、或非逻辑的运算口诀、逻辑符号。获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。逻辑0和1：电子电路中用高、低电平来表示。逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。它是一种逻辑单元电路。基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。门电路1、二极管与门Y=ABuAuBuYD1D20V0V0V5V5V0V5V5V0.7V0.7V0.7V5V导通导通导通截止截止导通截止截止2、二极管或门Y=A+B3.三极管非门电路（BJT非门

3、）CMOS反相器4.组合门电路与非门或非门5.TTL（Transistor-TransistorLogic）集成与非门了解工作原理，掌握主要外部特性和参数。门电路类型国内系列编号国际系列编号通用系列/标准系列CT54/74SN54/74高速系列CT54H/74HSN54H/74H肖特基系列CT54S/74SSN54S/74S低功耗肖特基系列CT54LS/74LSSN54LS/74LS国内外TTL电路系列编号对比工作原理电路的输入级由多发射极晶体管T1实现逻辑“与”的功能；中间级由T2的集电极和发射极输出两个相位相反的信号分别控制T3和T5；输出级中，T3,T4

4、组成的复合管构成一个射级跟随器作为T5的有源负载，使得不论输出高电平还是低电平，电路的输出电阻都很小，从而提高了电路的带负载能力。演示逻辑功能分析设：输入信号A,B,C的高低电平分别为VIH=3.6vVIL=0.3v，PN结开启电压为0.7vA,B,C中只要有一个是低电平，则T1必有一个发射结导通，并将T1的基极电位钳在1v，该电压作用于T1的集电结和T2,T5的发射结上，显然不可能使T2和T5导通。由于T2截止，电源Vcc通过R2驱动T3和T4，使之工作在导通状态，电路输出为高电平（接拉电流负载）。等效电路如图：有0出1逻辑功能分析当A,B,C同时为高电平时

5、，如果不考虑T2的存在，则应有Vb1=4.3v，因而T2和T5的发射结必然同时导通。此时，Vc2=Vce2+Vb5=0.3+0.7=1v，因此，T3微导通，T4截止，Vo=Vc5=0.3v，输出为低电平（接灌电流负载）。等效电路如图：全1出0TTL与非门的主要外部特性电压传输特性抗干扰能力输入特性输入负载特性输出特性带负载能力传输延迟特性功耗指标电压传输特性工作区：AB段（截止区）UI<0.6VUO=UOHDE段（饱和区）UI>1.5VUO=UOL线性区：BC段0.6V

6、TTL与非门的几个特性参数：输出逻辑高电平VoH和输出逻辑低电平VOL开门电平VON和关门电平VOFF阈值电压VTHvivoVOH：电压传输特性曲线的截止区的输出电压VOL：电压传输特性曲线的饱和区的输出电压VON：保证输出为高，输入低电平的上限值（图中查得约：2V）VOFF：保证输出为低，输入高电平的下限值（图中查得约：0.8V）VTH:转折区中点对应的输入电压抗干扰能力TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为噪声容限。噪声容限越大，抗干扰能力越强。低电平噪声容限VNL：保证输

7、出高电平，允许叠加在关门电平VOFF上的最大正向干扰电压。高电平噪声容限VNH：保证输出低电平，允许叠加在开门电平上的最大负向干扰电压。Von反映门电路高电平抗干扰能力，VOFF反映门电路低电平抗干扰能力。带负载能力扇出系数No：在保证驱动门输出电平满足阈值要求的情况下，它所能驱动同类门的数量上限，它反映了门的带负载能力。一般No≥8。传输延迟特性平均传输延迟时间tpd:输出电压由高电平变为低电平的传输延迟时间称为导通传输延迟时间，记做tPHL；输出电压由低电平变为高电平的传输延迟时间称为截止传输延迟时间，记做tPLH。定义与非门的传输延迟时间为tPLH和tP

8、HL的算术平均值，记做tpd。tpd的