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