第3章 集成逻辑门.ppt

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1、第3章集成逻辑门3.1晶体管的开关特性3.2TTL集成逻辑门3.3ECL电路及I2L电路的特点3.4MOS逻辑门3.5CMOS电路本章共2次课晶体管开关特性/TTL门TTL门特性/其他TTL门EMOS/I2L/CMOS本章第一次课目标描述二极管开关特性。能够分析二极管电路的逻辑功能。描述三极管开关特性。TTL电路的中文含义。描述TTL电路输入部分特点。描述TTL电路输出部分特点。什么是扇出系数。描述TTL电路的主要外部特性。掌握OC门、三态门的特点及应用。常用的TTL系列电路：74LS系列。3.1晶体管的开关特性3.1.1晶体二极管

2、开关特性理想开关的特性断开：电阻无穷大闭合：电阻＝0动作：瞬间完成特性：不受其他因素影响1、二极管稳态开关特性正向开启电压Vth硅管＝0.7V锗管＝0.3V肖特基＝0.3V反向饱和电流Is硅管＝10-15～10-10A锗管＝10-10～10-7A砷化镓＝10-17～10-15A2、二极管瞬态开关特性3、二极管开关应用电路4、利用二极管构成或门ABCY0000XXX15、利用二极管构成与门ABCY1111XXX03.1.2晶体三极管开关特性1、三极管稳态开关特性截止：VIIBS=(Vcc-VCE(sa

3、t)/(Rc)S=iB/IBS（饱和系数/饱和深度）硅管VCE(SAT)＝0.3V2、三极管瞬态开关特性VI=-V：be反偏，电荷区较宽VI=+V：结电容充电后，be正偏主要延迟时间：ts3.2TTL集成逻辑门3.2.1晶体管－晶体管逻辑门电路（TTL）bec图3.2.2A=0时TTL与非门各点电压图3.2.3A=B=C=1时TTL与非门各点电压倒置：T1的发射结反偏，集电结正偏bec3.2.2TTL与非门的主要外部特性1.电压传输特性AB段：VI<0.7V,iI=(Vcc-0.7-VI)/R1VI=0,IIS=(5-0.7)/4

4、k=1.1mABC段：T4开始导通T1倒置IIH＝10μA2.输入特性输入端通过电阻接地（作为低电平）：输入端通过电阻接地（作为高电平）：问题：TTL与非门未用的管脚如何处理？3、TTL与非门输出特性A、输出低电平（输出电阻约10～20欧）B、输出高电平（输出电阻约100欧）拉电流负载图3.2.9IIH的产生(a)输入端有低电平；(b)输入端全为高电平问题：两个TTL与非门的输出可以直接相连吗？输入呢？C、主要参数：扇出系数N0一般N0=8~104、平均传输延迟时间tpd的典型值约为10ns~40ns。5、电源特性静态功耗：开态

5、（低电平输出）：PL=16mW关态（高电平输出）：PH=5mW平均功耗P＝（PL＋PH）/2=10.5mW动态功耗：总功耗：TTL门电路参数主要参数VIH(min)=2VIIH(max)=20AVOH(min)=2.7VIOH(max)=0.4mA噪声容限＝0.7VVIL(max)=0.8VIIL(max)=-0.4mAVOL(max)=0.5VIOL(max)=-4mA噪声容限＝0.3V3.2.3TTL或非门、异或门、三态输出门等1、TTL或非门ABY001T1/T1’饱和，T2/T2’截止，T4截止010T1’倒置，T2’导通

6、，T4导通100T1倒置，T2导通，T4导通110T1/T1’倒置，T2/T2’导通，T4导通2、TTL异或门ABpxyY0001000100111000111110003、集电极开路TTL与非门（OC门）图3.2.16线与线与4.三态门图3.2.23接成总线结构图3.2.24用三态门实现数据的双向传输E=1：G1使能B=AE=0：G2使能A=B3.2.4其他系列的TTL门电路1、CT54H/74H系列4k1.6k1301k高速系列：电阻减小一半达林顿输出速度提高一倍功耗升高一倍与标准TTL相比pd积＝功耗×延迟时间与标准TTL基本

7、相同2.CT54S/74S系列ABC与标准TTL相比：功耗较高低电平输出较高：0.5Vpd积有所改善图3.2.14抗饱和三极管(a)并接SBD的三极管；(B)电路符号3CT54LS/74LS系列Y:10,电荷通过D4向T2泄放，加速了T2/T5/T6的导通T4电荷通过D3向T2泄放pd积最小表3-2-3TTL系列器件主要性能比较7474H74S74LS平均传输延迟/每门/ns10639.5平均功耗/每门/mW102232最高工作频率/MHz355012545课后作业P1124、12、14、15、本章第2次课目标发射极耦合逻辑（E

8、CL）门的特点。集成注入逻辑（I2L）门的特点。CMOS门的特点。什么是CMOS传输门。描述CMOS逻辑门的输入与输出特性。3.3ECL电路及I2L电路的特点高电平：-0.8V低电平：-1.6V当A＝0（-1.6V),T2截止，T1导