第三章 逻辑门电路.ppt

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1、第三章逻辑门电路§3.1概述§3.2分立元件门电路§3.3TTL集成逻辑门电路§3.4CMOS集成逻辑门电路§3.1概述门电路是用来实现基本逻辑关系的电子电路，它是数字电路中最基本的单元。在数字电路中，无特别说明,一般用高电平代表1、低点平代表0，即采用正逻辑。所以门电路的主要类型有：与门、或门、与非门、或非门、异或门等。100VVcc在数字电路中，对电压值为多少并不重要，只要能判断高低电平即可。K开------Vo输出高电平，对应“1”。K合------Vo输出低电平，对应“0”。可用三极管代替VoKVccRVVR1R2AF+uccuAt

2、uFt+ucc0.3V三极管的开关特性：§3.2分立元件门电路二极管与门FD1D2AB+12V二极管或门FD1D2AB-12VR1DR2AF+12V+3V三极管非门嵌位二极管R1DR2F+12V+3V三极管非门D1D2AB+12V二极管与门与非门1.体积大、工作不可靠。2.需要不同电源。3.各种门的输入、输出电平不匹配。分立元件门电路的缺点：§3.3TTL集成逻辑门电路数字集成电路：具有体积小、可靠性高、速度快的特点，而且输入、输出的高低电平值一样,没有电位偏移问题,所以得到广范应用用。根据电路内部的结构，可分为DTL、TTL、MOS管集成门电

3、路。TransistorTransistorlogiccircuit3.3.1TTL与非门的基本原理TTL与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC多发射极晶体管C1ABC+5V3Kb11.任一输入为低电平（0.3V）时“0”1V不足以让T2、T5导通三个PN结导通需2.1V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC+5VFR4R2R13kR5R3T3T4T1b1c1ABC1V“0”uouo=5-uR2-ube3-ube43.4V高电平！+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T

4、4T1T5b1c1ABC“1”全导通电位被嵌在2.1V全反偏1V截止2.输入全为高电平（3.4V）时+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏“1”饱和uF=0.3V输入、输出的逻辑关系式：一、电压传输特性3.3.2TTL与非门的特性和技术参数测试电路&+5VuiuoUIHUILUNHUNLuiuo3.6V3V2V1VUNL低电平噪声容限电压UNH高电平噪声容限电压UOFF关门UON开门UT门槛0V0.4V0.8V1.4V1.6V2.7V这两个值越大说明其抗干扰能力越强uo(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V

5、)传输特性曲线ui(V)uo(V)123UOH“1”UOL“0”阈值UT=1.4V理想的传输特性输出高电平输出低点平ThresholdvoltageRui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC问题：这时，“B=1”还是“B=0”？二、输入负载特性+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCRuiR较小时：ui

6、时，可以认为输入为“1”；当R<1.45k时，可以认为输入为“0”。以上分析说明：悬空的输入端相当于接高电平。为了防止干扰，一般将悬空的输入端接高电平。输入负载特性曲线R1.4Vuiui3k5VR2K三、输入、输出特性&&？1、前后级之间电流的联系分两种情况讨论：（1）前级输出为高电平时（2）前级输出为低电平时前级输出为高电平时前级后级反偏+5VR4R2R5T3T4R1T1+5V级间电流：流出前级，对前级称为IOH（拉电流）；对后级称为输入高电平电流。是一个A级的电流。前级输出为低电平时前级后级R1T1+5V级间电流：流入前级，记为IOL

7、，约1.4mA。对前级称为灌电流。对后级称为输入低电平电流-1.4mA。+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1灌电流的计算饱和压降R1T1+5V+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1IOL由上面分析可得：TTL的输入特性曲线TTL的输出特性曲线uO3.6ViOHuO0.3ViOL-1.4mAuiiiVT扇出系数TTL门电路的输出端允许接入同类门的个数。IiH1IiH3IOH前级输出为高电平时：+5VR4R2R5T3T4T1前级T1T1IiH2T1T1T1+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前级IOLIiL1IiL2IiL3前级输出

8、为低电平时：与非门的扇出系数一般是8。四.平均传输时间tui0tuo050%50%tpd1tpd2RUCC§3.4CMOS集成逻辑门电路3.4.1集