第三章逻辑门电路.ppt

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1、第三章逻辑门电路教学目标：掌握门电路的基本概念；理解二极管门电路、三极管反相器、CMOS门电路和TTL门电路的结构、工作原理；第三章逻辑门电路重点：门电路的基本概念；集成门电路的技术参数及其使用方法难点：TTL门电路的结构、工作原理；3.1二极管、三极管和MOS管的开关等效电路一、二极管开关等效电路（理想情况下）开关断开当Ua≤Ub时,D截止ab开关闭合当Ua>Ub时，D导通ababDP4二、三极管开关等效电路（理想情况下）当Ub为高电平UIH时，T饱和开关闭合cbecbe当Ub为低电平UIL时，T截止开关断开cbe§3.2TTL集成门电路TTL与非门的电路组成(Transistor-Tran

2、sistor-Logic)与分离元件电路相比，集成电路具有体积小、可靠性高、速度快的特点，而且输入、输出电平匹配，所以早已广泛采用。P39TTL与非门的内部结构3.6V0V3.6V0.3V输入级中间级输出级一、电路组成(1)输入级输入级由多发射极管T1和电阻R1组成。其作用：①从逻辑功能上看，是对输入变量A、B、C实现逻辑与.②提高门电路工作速度。因为，当T2截止时，T1深度饱和，瞬间产生一个很大的电流ic1。而ic1又恰好是T2的基极反向驱动电流，T1对T2的抽流作用，使T2在饱和时积累的基区存贮电荷迅速消散，从而加快了T2由饱和变为截止的速度。(2)中间级中间级由T2、R2和R3组成。T2

3、的集电极和发射极输出两个相位相反的信号。作用：使T3、T4和T5轮流导通。(3)输出级输出级由T3、、T4、T5和R4、R5组成，这种电路形式称为推拉式电路。作用：提高门电路带负载能力。因为，当T4截止时，T5饱和，允许输出端灌入较大负载电流。当T5截止时，T3、T4组成射极输出器，射极输出器的输出阻抗低，带负载能力强，负载拉电流大。3.6V0.3VVcc二、工作原理1、任一输入为低电平（0.3V）时输出为高电平：Vo=VOH≈VCC－VBE3－VBE4=5－0.7－0.7=3.6V。1V约5VV0=3.6V截止截止导通输入有低电平（“0”）输出为高电平（“1”）RLiL拉电流T1特殊饱和（因

4、ic1=0）3.6VVccC22、输入全为高电平（3.6V）时T2、T5饱和,T1的基极电位被钳在VB1=VBC1+VBE2+VBE5=0.7V+0.7V+0.7V=2.1VT2的VC2=VCES2+VBE5=0.3V+0.7V=1V,可以使T3导通，但T4不能导通。输出为低电平:VO=VOL=VCE5≈0.3V，2.1V≈1V饱和饱和截止0.3V输入全为高电平(“1”)，输出为低电平(“0”)”2、输入全为高电平（3.6V）时RLiL+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC“1”饱和Vo=0.3V2.1V≈1V灌电流1、电压传输特性三、TTL与非门的特性和技术参数测试电路&+5VV

5、iV0RwV0(V)Vi(V)123VOH(3.6V)VOL(0.3V)传输特性曲线V0(V)Vi(V)123VOH“1”VOL阈值VT=1.4V理想的传输特性输出高电平输出低电平“0”（1）、输出高电平VOH、输出低电平VOLVOH2.4VVOL0.4V便认为合格。典型值VOH=3.6VVOL0.3V。（2）、阈值电压VTViVT时，认为Vi是高电平。VT=1.4V2、主要参数（2）关门电平VOFF和开门电平VON由于器件制造的差异，输出高电平、输入低电平都略有差异，通常规定TTL与非门输出高电平VOH=3V和输出低电平VOL=0.35V为额定逻辑高、

6、低电平.，在保证输出为额定高电平（3V）的90%（2.7V）的条件下，允许的输入低电平的最大值，称为关门电平VOFF。通常VOFF≈1V,一般产品要求VOFF≥0.8V。在保证输出额定低电平(0.35V)的条件下，允许输入高电平的最小值，称为开门电平VON。通常VON≈1.4V，一般产品要求VON≤1.8V。（3）噪声容限VNL、VNH在实际应用中，由于外界干扰、电源波动等原因，可能使输入电平Vi偏离规定值。为了保证电路可靠工作，应对干扰的幅度有一定限制，称为噪声容限。它是用来说明门电路抗干扰能力的参数。低电平噪声容限是指在保证输出为高电平的前提下，允许叠加在输入低电平VIL上的最大正向干扰（

7、或噪声）电压。低电平噪声容限用VNL表示：VNL=VOFF－VIL。高电平噪声容限：是指在保证输出为低电平的前提下，允许叠加在输入高电平VIH上的最大负向干扰（或噪声）电压。高电平噪声容限用VNH表示：VNH=VIH－VON。很显然，VNL和VNH越大，电路的抗干扰能力越强。低电平噪声容限VNL=V0FF－VIL高电平噪声容限VNH=VIH－VONVi(V)V0(V)(0.3V)VOH0.9