数逻数字逻辑.ppt

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1、数字逻辑与数字集成电路第三章逻辑门电路3.1集成逻辑电路的分类目前，在数字系统中使用的集成逻辑电路，基本上分为两大类：一类是双极型半导体集成逻辑电路；一类是金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfieldeffecttransistor,MOSFET)集成逻辑电路。常用的集成型逻辑电路有以下几类：(1)晶体管-晶体管逻辑(transistor-transistorlogic,TTL)电路。TTL电路又分为中速TTL和高速TTL；在电路中引入肖特基二极管(Schottkydiode)的T

2、TL，称为肖特基TTL(简称STTL)，包括低功耗肖特基TTL；先进肖特基TTL；先进低功耗肖特基TTL等。(2)射极耦合逻辑(emittercoupledlogic,ECL)电路。电路特点是：速度快，传输时间可达纳秒量级；功耗大，速度功耗乘积和TTL电路相当；负载能力强；逻辑摆幅仅有0.8V，抗干扰能力弱；具有互补输出。因此，ECL电路使用在要求速度快、干扰小，而又不计较功耗的数字系统中。(3)高阈值逻辑(highthresholdlogic,HTL)电路。在电路中引入了齐纳二极管，以提高电路的阈值电压。因此，HTL电路使用

3、在环境比较恶劣而对速度要求不高的数字系统中。双极型逻辑电路还有集成注入逻辑(integratedinjectionlogic,I2L)电路，或者称为并合晶体管逻辑(mergedtransistorlogic,MTL)电路。MOS集成电路种类很多，MOS电路按沟道类型来分，有N沟道和P沟道两种；按工作类型来分，有耗尽型(depletion)和增强型(enhancement)两种；按栅极材料来分有铝栅和硅栅两种；此外还有互补MOS电路等。MOS电路线路简单、功耗小、集成度高和制造工艺简单。目前在大规模和超大规模集成电路中应用比较广

4、泛，但是其速度比TTL低。为了提高MOS集成电路的速度，降低功耗，提高集成度，在线路结构、制造工艺上采取不同的措施，发展了V型沟道的MOS(简称VMOS)、双扩散MOS(简称DMOS)、HMOS等新型MOS电路。3.2分立元件门电路在数字电路中，门电路是最基本的逻辑元件，它的应用极为广泛。“门”，就是一种开关，在一定条件下它能允许信号通过，条件不满足，信号就通不过。因此，门电路的输入信号与输出信号之间存在一定的逻辑关系，所以门电路又称为逻辑门电路。基本逻辑门电路有“与”门“或”门和“非”门。3.2.1正逻辑与负逻辑1.正负逻辑

5、的规定在逻辑电路中，输入和输出一般都用电平（电位的高低）来表示。一般用符号H表示高电平，L表示低电平。高低电平代表的逻辑关系可由人们任意地加以规定。如令H=l，L=0，则称之为正逻辑体制。采用正逻辑体制，与运算的真值表如表3.1。当令H=0，L=1，这就构成了负逻辑体制。在负逻辑体制下，可得出与门的真值表，如表3.2所示。后者表示一个正逻辑与非门的真值表。对于同一电路，既可以采用正逻辑，也可以采用负逻辑。表3.1采用正逻辑与运算的真值表表3.2采用负逻辑与运算的真值表2.正负逻辑的等效变换一般用正逻辑函数描述电路，在过渡到负逻

6、辑时，只需按下列方式互换各种运算：与非←→或非与←→或非←→非3.2.2二极管“与”门电路图3.1为二极管“与”门电路，A,B,C是它的三个输入端，Y是输出端。当输入端A“与”B“与”C全为“1”时，设三者电位均为3V，电源U的正端经电阻R向这三个输入端流通电流，三管都导通，输出端Y的电位比3V略高，因此输出端Y为“1”，即其电位被钳制在3V左右。图3.1二极管“与”门当输入端不全为“1”，而有一个或两个为“0”时，即电位在零伏附近，例如A端为“0”，因为“0”电位比“1”电位低，电源正端将经电阻R向处于“0”状态的A端流通电

7、流。DA优先导通。这样，二极管DA导通后，输出端Y的电位比处于“0”态的A端高出零点几伏，但仍在零伏附近，因此Y端为“0”。二极管DB和DC因承受反向电压而截止，把B,C端的高电位和输出端Y隔离开了。只有输入端A“与”B“与”C全为“1”时，输出端Y才为“1”，这合乎“与”门的要求3.2.3二极管“或”门电路图3.2是二极管“或”门电路。当输入端A“或”B“或”C全为“0”时，设三者电位均为0V，电源U的负端经电阻R向这三个输入端流通电流，三管都导通，输出端Y的电位比0V略高，因此输出端Y为“0”，即其电位被钳制在0V左右。图

8、3.2二极管“或”门当输入端不全为“0”，而有一个或两个为“1”时，即电位在3V附近，例如A端为“1”，因为“1”电位比“0”电位高，处于“1”状态的A端将经电阻R向电源负端流通电流。DA优先导通。这样，二极管DA导通后，输出端Y的电位比处于“1”态的A端略低零点几伏，但仍在