门电路与可编程逻辑器.ppt

《门电路与可编程逻辑器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章　门电路与可编程逻辑器件概　述逻辑门电路可编程逻辑器件CPLD/FPGA的基本结构VHDL描述逻辑门电路本章小结TTL即Transistor-TransistorLogicCMOS即ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor一、门电路的作用和常用类型按功能特点不同分普通门(推拉式输出)CMOS传输门输出开路门三态门门电路(GateCircuit)指用以实现基本逻辑关系和常用复合逻辑关系的电子电路。是构成数字电路的基本单元之一按逻辑功能不同分与门或门非门异或门与非门或非门与或非门按电路结构不同分TTL集成门电路CMOS集成门电路输入端和输出端都用三极管的

2、逻辑门电路。用互补对称MOS管构成的逻辑门电路。二、高电平和低电平的含义高电平和低电平为某规定范围的电位值，而非一固定值。高电平信号是多大的信号？低电平信号又是多大的信号？10高电平低电平01高电平低电平正逻辑体制负逻辑体制由门电路种类等决定自20世纪60年代以来，数字集成电路已经历了从SSI、MSI、LSI到VLSI的发展过程。数字集成电路按照芯片设计方法的不同大致可以分为三类：①通用型中、小规模集成电路；②用软件组态的大规模、超大规模集成电路，如微处理器、单片机等；③专用集成电路ASIC。为用户需要而设计的LSI或VLSI电路。可以通过VHDL硬件描述语言和专门的开发平台，将LSI或V

3、LSI电路下载写入到PLD可编程逻辑器件上，构成单片数字集成系统或专用数字集成电路ASIC。能完成这种功能的器件就是PLD可编程逻辑器件。三、可编程逻辑器件ABCV1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3R1R2R4R5RBRCB1C1C2E2YVCC+5V输入级中间倒相级输出级STTL系列与非门电路逻辑符号2.8k900503.5k500250V1V2V3V5V65.2.1TTL门电路的工作原理一、典型TTL与非门电路（CT54/74S系列为例）除V4外，采用了抗饱和三极管，用以提高门电路工作速度。V4不会工作于饱和状态，因此用普通三极管。输入级主要由多发射极管V1和基极电阻R

4、1组成，用以实现输入变量A、B、C的与运算。VD1~VD3为输入钳位二极管，用以抑制输入端出现的负极性干扰。正常信号输入时，VD1~VD3不工作，当输入的负极性干扰电压大于二极管导通电压时，二极管导通，输入端负电压被钳在-0.7V上，这不但抑制了输入端的负极性干扰，对V1还有保护作用。中间级起倒相放大作用，V2集电极C2和发射极E2同时输出两个逻辑电平相反的信号，分别驱动V3和V5。RB、RC和V6构成有源泄放电路，用以减小V5管开关时间，从而提高门电路工作速度。输出级由V3、V4、R4、R5和V5组成。其中V3和V4构成复合管，与V5构成推拉式输出结构，提高了负载能力。VD1~VD3在正常

5、信号输入时不工作，因此下面的分析中不予考虑。RB、RC和V6所构成的有源泄放电路的作用是提高开关速度，它们不影响与非门的逻辑功能，因此下面的工作原理分析中也不予考虑。因为抗饱和三极管V1的集电结导通电压为0.4V，而V2、V5发射结导通电压为0.7V，因此要使V1集电结和V2、V5发射结导通，必须uB1≥1.8V。0.3V3.6V3.6V输入端有一个或数个为低电平时，输出高电平。输入低电平端对应的发射结导通，uB1=0.7V+0.3V=1VV1管其他发射结因反偏而截止。1V这时V2、V5截止。V2截止使V1集电极等效电阻很大，使IB1>>IB1(sat)，V1深度饱和。V2截止使uC2VC

6、C=5V，5V因此，输入有低电平时，输出为高电平。截止截止深度饱和V3微饱和，V4放大工作。uY=5V-0.7V-0.7V=3.6V电路输出为高电平。微饱和放大二、TTL与非门的工作原理综上所述,该电路实现了与非逻辑功能,即3.6V3.6V3.6V因此，V1发射结反偏而集电极正偏，称处于倒置放大状态。1.8V这时V2、V5饱和。uC2=UCE2(sat)+uBE5=0.3V+0.7V=1V使V3导通，而V4截止。1VuY=UCE5(sat)0.3V输出为低电平因此，输入均为高电平时，输出为低电平。0.3VV4截止使V5的等效集电极电阻很大，使IB5>>IB5(sat)，因此V5深度饱和。倒

7、置放大饱和饱和截止导通TTL电路输入端悬空时相当于输入高电平。输入均为高电平时，输出低电平VCC经R1使V1集电结和V2、V5发射结导通，使uB1=1.8V。深注意BAY非门的线与连接图示电路为两个非门的输出端直接连接的情况。其输出与输入间的关系为两个逻辑门输出端相连，可以实现两输出相与的功能，称为线与。在用门电路组合各种逻辑电路时，如果能将输出端直接并接，有时能大大简化电路。前面介绍的推拉式输出结构的TTL