数字电路的基础知识教程第2章.ppt

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1、第二章逻辑门电路2.1基本逻辑门电路2.2TTL逻辑门电路2.3MOS逻辑门电路2.4集成逻辑门电路的应用2.5正负逻辑及逻辑符号的变换一、二极管与门和或门电路1.与门电路2.1基本逻辑门电路输入输出VA(V)VB(V)VL(V)0V0V5V5V0V5V0V5V0V0V0V5V0101BLA0011输入0001输出与逻辑真值表2.或门电路输入输出VA(V)VB(V)VL(V)0V0V5V5V0V5V0V5V0V5V5V5V0101BLA0011输入0111输出或逻辑真值表二、三极管非门电路输入输出VA(V)VL(V)0V5

2、V5V0VLA01输入10输出非逻辑真值表二极管与门和或门电路的缺点:(1)在多个门串接使用时,会出现低电平偏离标准数值的情况。(2)负载能力差。解决办法:将二极管与门(或门)电路和三极管非门电路组合起来。三、DTL与非门电路工作原理:(1)当A、B、C全接为高电平5V时,二极管D1~D3都截止,而D4、D5和T导通,且T为饱和导通,VL=0.3V,即输出低电平。(2)A、B、C中只要有一个为低电平0.3V时,则VP≈1V,从而使D4、D5和T都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平。所以该电路满足与非逻辑关系,即:2.2

3、TTL逻辑门电路一、TTL与非门的基本结构及工作原理1.TTL与非门的基本结构TTL与非门的基本结构2.TTL与非门的逻辑关系(1)输入全为高电平3.6V时。T2、T3饱和导通,实现了与非门的逻辑功能之一:输入全为高电平时,输出为低电平。由于T2饱和导通,VC2=1V。T4和二极管D都截止。由于T3饱和导通,输出电压为:VO=VCES3≈0.3V该发射结导通,VB1=1V。T2、T3都截止。(2)输入有低电平0.3V时。实现了与非门的逻辑功能的另一方面:输入有低电平时,输出为高电平。忽略流过RC2的电流,VB4≈VCC=5

4、V。由于T4和D导通,所以:VO≈VCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6(V)综合上述两种情况,该电路满足与非的逻辑功能,即:二、TTL与非门的开关速度1.TTL与非门提高工作速度的原理(1)采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。(2)采用了推拉式输出级,输出阻抗比较小,可迅速给负载电容充放电。2.TTL与非门传输延迟时间tpd导通延迟时间tPHL——从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。一般TTL与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒~十几个纳秒。截止延迟时间tPLH——从输入波形下降

5、沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。与非门的传输延迟时间tpd:三、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力1.电压传输特性曲线:Vo=f(Vi)ABCDE(1)输出高电平电压VOH——在正逻辑体制中代表逻辑“1”的输出电压。VOH的理论值为3.6V,产品规定输出高电压的最小值VOH(min)=2.4V。(2)输出低电平电压VOL——在正逻辑体制中代表逻辑“0”的输出电压。VOL的理论值为0.3V,产品规定输出低电压的最大值VOL(max)=0.4V。(3)关门电平电压VOFF——是指输出电压下降到VOH(min)时

6、对应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压,用VIL(max)表示。产品规定VIL(max)=0.8V。2.几个重要参数(4)开门电平电压VON——是指输出电压下降到VOL(max)时对应的输入电压。即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电平电压,用VIH(min)表示。产品规定VIH(min)=2V。(5)阈值电压Vth——电压传输特性的过渡区所对应的输入电压,即决定电路截止和导通的分界线,也是决定输出高、低电压的分界线。近似地:Vth≈VOFF≈VON即Vi<Vth,与非门关门,输出

7、高电平;Vi>Vth,与非门开门,输出低电平。Vth又常被形象化地称为门槛电压。Vth的值为1.3V~1.4V。低电平噪声容限VNL=VOFF-VOL(max)=0.8V-0.4V=0.4V高电平噪声容限VNH=VOH(min)-VON=2.4V-2.0V=0.4VTTL门电路的输出高低电平不是一个值,而是一个范围。3.抗干扰能力同样,它的输入高低电平也有一个范围,即它的输入信号允许一定的容差,称为噪声容限。四、TTL与非门的带负载能力1.输入低电平电流IIL与输入高电平电流IIH(1)输入低电平电流IIL——是指当门电路

8、的输入端接低电平时,从门电路输入端流出的电流。可以算出:产品规定IIL<1.6mA。(2)输入高电平电流IIH——是指当门电路的输入端接高电平时,流入输入端的电流。有两种情况:①寄生三极管效应:IIH=βPIB1,βP为寄生三极管的电流放大系数。由于βp和βi的值都远小于1,所以IIH的数值比较小,产品

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