数字电子线路21~22.ppt

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1、2.1概述第2章 门电路2.2半导体管的开关特性2.3简单的与、或、非门电路2.7CMOS门电路2.4TTL集成门电路继续本章介绍两种类型:TTL和MOS门电路的内部结构、工作原理、逻辑功能、电气特性、主要参数等。继续TTL即Transistor-TransistorLogicCMOS即ComplementaryMetal-Oxide-SemiconductorTTL集成门电路CMOS集成门电路输入端和输出端都用三极管的逻辑门电路。用互补对称MOS管构成的逻辑门电路。●TTL电路的致命缺点是:功

2、耗大,只能制造SSI,MSI,而无法制作LSI和VLSI。★CMOS电路的突出优点是:功耗极低,非常适合制作VLSI。随着其工艺不断进步,无论在工作速度还是驱动能力上,都已不比TTL逊色。★CMOS已经取代TTL,成为IC的主导技术●不过现有的旧设备中,有的仍在用TTL,因此了解TTL的某些知识仍有必要。条件开关输入信号满足一定条件时,门开启,允许信号通过。开门状态:关门状态:输入信号条件不满足,门关闭,信号通不过。一、什么是门电路?--用来实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。与门、或门、

3、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。门(门电路是数字电路最为基本的逻辑单元)§2.1概述输出和输入之间存在着一定的逻辑关系。不同的门电路,输出与输入之间的逻辑关系也不同,如:超大规模大规模小规模中规模二、数字IC的分类1.按集成度区分:--(SSI-SmallScaleIntegration),每片组件 内包含10-100个元件(或10-20个等效门)。--(MSI-MediumScaleIntegration),每片组件 内含100-1000个元件(或20-100个等效门)。--(LSI

4、-LargeScaleIntegration),每片组件内 含1000-100000个元件(或100-1000个等效门)。--(VLSI-VeryLargeScaleIntegration),内含100000个元件(或1000个以上等效门)。逻辑门触发器编码器、译码器、 数据选择器、加法器、计数器、移位寄存器只读存储器、随机存取存储器、微处理器、专用数字信号处理器2.按数字系统设计方法分:(1)通用型中规模(MSI),小规模(SSI)集成逻辑件。(2)微处理器产品,如微处理器、单片机、通用和专用

5、数 字信号处理器等。(3)专用集成电路ASIC全定制半定制PLDPROMPLAPALGALCPLDFPGA三、集成门的一般特性1、电源电压是多少?2、输入和输出的高、低电平对应的电压范围是多少?3、抗干扰能力如何?--噪声容限4、工作速度快不快?--传输延迟时间5、功耗大不大?6、带负载能力是否强?--扇入数和扇出数1、电源特性:TTL:(1±5%)×5V;CMOS:(3~18)V2、输入和输出的高、低电平:TTL高电平低电平2.4V~5V,典型值:3.6V0V~0.4V,典型值:0.3VCMO

6、S74HC:≥0.7VDD74HC:≤0.3VDD数据手册一般给出四种逻辑电平参数:输入高电平的下限值:VIH(min)输入低电平的上限值:VIL(max)输出高电平的下限值:VOH(min)低电平的上限值:VOL(max)VILmaxVOHminVIHminVOLmax输入输出VILmaxVOHminVIHminVOLmax输入输出3、噪声容限:定量说明集成电路抗干扰能力的参数在数字电路中,即使有噪声电压叠加在输入信号的高、低电平上,只要噪声电压的幅度不超过允许的界限,输出端的逻辑状态就不会受

7、到影响;通常把这个不允许超过的界限叫做噪声容限。电路噪声容限越大,抗干扰能力越强。AY1&BY2&(1)高电平噪声容限:VNH=VOHmin-VIHminVNHVNL(2)低电平噪声容限:VNL=VILmax-VOLmax▲数字电路中,无论是对元、器件参数精度的要求,还是对供电电源稳定度的要求,都比模拟电路要低一些。▲而提高数字电路的运算精度,可以通过增加数字信号的位数达到。4、传输延迟时间:表征门电路开关速度的参数。输入twtr10%50%90%tftr:上升时间tf:下降时间tw:脉冲宽度输

8、出tPHLtPLH上升沿下降沿tPHL:导通传输时间tPLH:截止传输时间平均传输延迟时间(Propagationdelay)tpd=tpHL+tpLH2015、功耗:静态功耗:电路的输出没有状态转换时的功耗。动态功耗:电路在输出发生状态转换时的功耗。延时-功耗积:6、扇入数和扇出数:扇入数:门电路输入端的数目。(通常为2~8)扇出数:门电路在正常工作情况下,所能带同类门电路的 最大数目。受最大输出电流IOHmax、IOLmax的限制。(1)拉电流工作情况:…&&&IOHIIHIIH(2)灌电流

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