数字电子技术 教学课件 作者 赵翱东 主编第2章集成逻辑门电路.ppt

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1、第2章逻辑门电路概述2.3TTL门电路2.4CMOS集成门电路退出2.5集成门电路的实用知识2.1半导体器件的开关特性2.2基本逻辑门电路获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件（二、三极管、场效应管）的导通、截止（即开、关）两种工作状态。逻辑0和1：电子电路中用高、低电平来表示。高低电平的取值有一定的范围。逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。基本的常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。概述门电路常用类型：TTL、CMOS2.1半导体器件的开关特性1、二极管的开关特性（1）二极管的静态开关特性

2、在不考虑信号电压变化的情况下，二极管稳定导通或截止时的特性称静态特性。二极管工作在截止或导通状态，由外加电压所决定。单向导电性二极管符号：正极负极＋uD－uououi＝0V时，二极管截止，如同开关断开，uo＝0V。ui＝5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo＝4.3V。二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。Ui<0.5V时，二极管截止，iD=0。Ui>0.5V时，二极管导通。（2）动态特性在二极管正向导通时，PN结中有电荷存储效应。如果电路输入信号频率很高，开关转换速度跟不上，此时，二极管将失去开关作用。二极管的开关时间决定它工作的速

3、度。所以，任何一个数字元器件都有一个工作频率上限。在数字电路中，二极管一般采用开关二极管。2、三极管的开关特性（1）三极管的静态开关特性ui是输入信号。uo是输出信号。uo=VCC-iC*RC，因为RC的值是固定的，所以uo与iC的大小成反比。＋－RbRc+VCCbce＋－截止状态饱和状态iB≥IBSui=UIL<0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3V饱和区截止区放大区②ui=0.3V时，三极管工作在截止状态,输出电压：①ui=1V时，三极管导通0

4、iB=50×0.03=1.5mA三极管临界饱和时的基极电流：uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5Vuo=VCC=5V③ui＝3V时，三极管导通：而因为iB>IBS，三极管工作在饱和状态。uo＝UCES＝0.3V（2）三极管的动态开关特性三极管作为开关使用时，经常在饱和与截止两种状态之间交替转换。同样，由于电荷的存储效应，转换时间不可能为0。而且，IB比IBS大得越多，转换时间越长。为了提高开关电路的开关速度，可选用开关速度快的开关管。想一想：三极管的能否当作一个开关来使用？此时开关的两端相当于三极管的哪两个引脚？其工作状态由什么控

5、制？2.2基本逻辑门电路逻辑门电路是指能够实现一些基本逻辑关系的电路，简称“门电路”或“逻辑元件”。各种门电路均可用半导体元件构成。TTL系列门电路是由晶体管-晶体管构成的门电路，其逻辑状态仅由双极型晶体管实现，电路中的二极管只用于电平转移和引出电压，电阻仅用于分压和限流;MOS系列门电路是用N沟道或P沟道耗尽型场效应管制成的集成电路，若在一个门电路中使用了N沟道和P沟道MOS管互补电路，则称为CMOS门电路。2.2.1二极管门电路1.二极管与门电路（a）二极管与门电路（b）与门逻辑符号表2-1与门电平关系表UA/VUB/VUF/V000.7050

6、.7500.7555.7表2-2与门真值表ABF0000101001112.二极管或门电路（a）二极管或门电路（b）或门逻辑符号2.2.2三极管非门电路AY01102.3.1TTL与非门1、电路的组成输入级由多发射极管VT1构成，它可以等效成三个二极管，其中的VD1~VD2起到与门的作用。中间级由VT2构成，它的集电极和发射极输出相位相反的信号，分别驱动VT3和VT5。VT3、VT4、VT5构成输出级。中间级提供两个相位相反的信号，使三极管VT4、VT5总是处于一个导通另一个截止的工作状态。这种电路结构常称为推拉式输出。2.3TTL门电路2.3.1

7、TTL与非门①输入信号不全为1：如uA=0.3V，uB=3.6V3.6V0.3V1V则uB1=0.3+0.7=1V，T2、T5截止，T3、T4导通忽略iB3，输出端的电位为：输出Y为高电平。uY≈5―0.7―0.7＝3.6V3.6V3.6V②输入信号全为1：如uA=uB=3.6V2.1V则uB1=2.1V，T2、T5导通，T3、T4截止输出端的电位为：uY=UCES＝0.3V输出Y为低电平。功能表真值表逻辑表达式输入有低，输出为高；输入全高，输出为低。一片集成电路内的各个逻辑门互相独立，可以单独使用，但其电源引线（电源正极Ucc和电源负极GND）是

8、共用的。常用TTL集成电路的封装TTL“与非”门外引线排列图3、电压传输特性及主要参数(1)电压传输特性电压传输特性是指输