数字电子技术 2.ppt

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1、第2章集成门电路主要内容：2.1概述2.2TTL集成门电路2.3CMOS门电路2.1概述门电路：逻辑门电路是够实现各种基本逻辑关系的电路，简称“门电路”或逻辑元件。最基本的门电路是与门、或门和非门。利用与、或、非门就可以构成各种逻辑门。在逻辑电路中,逻辑事件的是与否用电路电平的高、低来表示。若用1代表低电平、0代表高电平，则称为正逻辑。相反为负逻辑。集成门按内部有源器件的不同可分为两大类：一类为双极型晶体管集成电路，主要有晶体管TTL逻辑、射极耦合逻辑ECL和集成注入逻辑I2L等几种类型；另一类为单极型MOS集成电路，包括NMOS、PMOS和CMOS等几种类型。

2、常用的是TTL和CMOS集成电路。集成门电路按其集成度又可分为：小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）。2.2TTL集成门电路主要内容：2.2.1TTL与非门的工作原理2.2.2TTL与非门的外特性与参数2.2.3TTL与非门产品介绍2.2.4TTL与非门的改进电路2.2.5.TTL门电路的其他类型2.2.6TTL集成门电路使用注意事项2.2TTL集成门电路TTL集成与非门电路在实际中应用非常广泛。举例：图是一个由与非门构成的多数表决器ABCY00000101001110010111011100

3、010111多路表决器真值表1.电路组成如图所示，它由输入级、中间级和输出级三部分组成。2.2.1TTL与非门的工作原理TTL集成与非门电路图及逻辑符号(1)输入级。输入级由多发射极管T1和电阻R1组成。其作用是对输入变量A、B、C实现逻辑与，从逻辑功能上看，图（a）所示的多发射极三极管可以等效为图（b）所示的形式。(2)中间级。中间级由T2、R2和R3组成。T2的集电极和发射极输出两个相位相反的信号，作为T3和T5的驱动信号。(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。2.工作原理(1)输入全部为高电平。当输

4、入A、B、C均为高电平，即UIH=3.6V时，T1的基极电位足以使T1的集电结和T2、T5的发射结导通。而T2的集电极压降可以使T3导通，但它不能使T4导通。T5由T2提供足够的基极电流而处于饱和状态。因此输出为低电平:A=0时TTL与非门各点电压UO=UOL=UCE5≈0.3V(2)输入至少有一个为低电平。当输入至少有一（A端）为低电平，即UIL=0.3V时，T1与A端连接的发射结正向导通，从图中可知，T1集电极电位UC1使T2、T5均截止，而T2的集电极电压足以使T3，T4导通。因此输出为高电平：UO=UOH≈UCC-UBE3-UBE4=5

5、-0.7-0.7=3.6VA=B=C=1时TTL与非门各点电压由此可见：输入全为１时，输出为０；输入有０时，输出为１。电路的输出与输入之间满足与非逻辑关系，即Y=A·B·C2.2.2TTL与非门的外特性与参数1.电压传输特性TTL与非门电压传输特性是表示输出电压UO随输入电压UI变化的一条曲线，电压传输特性曲线大致分为四段：如图所示。TTL与非门电压传输特性（a）测试电路示意图（b）曲线AB段称截止区0≤UI＜0.6V，U0≈3.6VBC段称线性区0.6≤UI＜1.3V，U0线性下降CD段称转折区1.3V≤UI＜1.4V，U0急剧下降DE段称饱和

6、区UI≥1.4V，U0≈0.3V2.主要参数（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL。电压传输特性曲线截止区的输出电压为UOH，饱和区的输出电压为UOL。一般产品规定UOH≥2.4V，UOL＜0.4V。（2）阈值电压Uth。电压传输特性曲线转折区中点所对应的输入电压为Uth，也称门槛电压。一般TTL与非门的Uth≈1.4V。（3）关门电平UOFF和开门电平UON。保证输出电平为额定高电平（2.7V左右）时，允许输入低电平的最大值，称为关门电平UOFF。通常UOFF≈1V,一般产品要求UOFF≥0.8V。保证输出电平达到额定低电平（0.3V）时，允许输入高

7、电平的最小值，称为开门电平UON。通常UON≈1.4V，一般产品要求UON≤1.8V（4）噪声容限UNL、UNH。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UI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UIL上的最大正向干扰（或噪声）电压。用UNL表示:UNL=UOFF-UIL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UIH上的最大负向干扰（或噪声）电压。用UNH表示：UN

8、H=UIH-UON