集成逻辑门电路课件.ppt

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1、第3章集成逻辑门电路数字电路与逻辑设计第3章集成逻辑门电路数字集成电路的发展分立元器件门电路二极管门电路：二极管与门、二极管或门三极管反相器：TTL非门、CMOS非门TTL集成逻辑门电路TTL集成与非门及其特性参数或非门、集电极开路门、三态门CMOS集成逻辑门电路反相器、与非门、或非门、漏极开路门、传输门3.1数字集成电路的发展门电路是用以实现逻辑关系的电子电路二极管门电路分立元器件门电路三极管门电路门电路双极型集成门电路(DTL/TTL/ECL)集成门电路MOS集成门电路(PMOS/NMOS/CMOS)

2、3.1数字集成电路的发展集成电路的特点：重量轻、体积小、功耗低、成本低、可靠性高和工作虚度高等优点。TTL和CMOS集成电路的特点：TTL集成电路工作速度高、驱动能力强，但是功耗大，集成度低。MOS电路集成度高，功耗低。但工作速度低。目前已经生产BiMOS器件，它由双极型晶体管电路和MOS型集成电路构成，能够充分发挥两种电路得优势，缺点是工艺复杂。3.1数字集成电路的发展根据集成电路规模的大小分类：小规模集成电路（SmallScaleIntegration，SSI） 逻辑门个数小于10门(元件数小于10

3、0个)。例如：逻辑门和触发器中规模集成电路（MediumScaleIntegration，MSI） 逻辑门数为10门～99门(元件数100个～999个)例如：译码器，数据选择器，加法器，计数器、移位寄存器3.1数字集成电路的发展大规模集成电路（LargeScaleIntegration，LSI）逻辑门数为1000门～9999门(元件数1000个～99999个)例如：1K位的存储器，计算器芯片超大规模集成电路(VeryLargeScaleIntegration,VLSI)逻辑门数大于10000门(或含元

4、件数大于100000个)例如：只读存储器、微处理器、单片微处理机、位片式微处理器1.半导体二极管的开关特性用来接通或断开电路的开关器件应具有两种工作状态：接通（要求其阻抗很小，相当于短路）断开（要求其阻抗很大，相当于开路）二极管的单向导电性：正向导通，反向截止加正向电压时导通，伏安特性很陡、压降很小（硅管为0.7V，锗管为0.3V），可以近似看作是一个闭合的开关加反向电压时截止，反向电流很小（mA级），可以近似看作是一个断开的开关。二极管恒压模型P48，图3-23.2半导体二极管门电路二极管与门电压关系3

5、.2半导体二极管门电路2.二极管与门UAUBVD1VD2UF00导通导通0.703导通截止0.730截止导通0.733导通导通3.7UAUBUF000010100111二极管与门真值表ABY3.2半导体二极管门电路3.二极管或门ABY二极管或门电压关系UAUBVD1VD2UF00截止截止003截止导通2.330导通截止2.333导通导通2.3UAUBUF000011101111二极管或门真值表AB3.2半导体二极管门电路4、正逻辑和负逻辑正逻辑：用高电平代表1、低点平代表0。在数字电路中，一般采用正逻辑系

6、统。负逻辑：用高电平代表0、低点平代表1。UAUBUF000010100111正逻辑系统UAUBUF111101011000负逻辑系统与逻辑真值表3.2半导体二极管门电路所以，同样一个逻辑电路，在不同的逻辑系统中，具有不同的逻辑功能。正逻辑系统中的与门，在负逻辑系统就是或门。正逻辑系统中的或门，在负逻辑系统中是与门。同一个电路，在正逻辑系统的的功能和负逻辑系统中的功能是互为对偶。一般，都采用正逻辑，本书后面的叙述也都认为是正逻辑1.双极性三极管的开关特性（静态）3.3三极管门电路在数字电路中，三极管作为开

7、关元件，主要工作在饱和和截止两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。当输入uI为低电平，使uBE<0.7V时，三极管截止。iB0，iC0，C、E间相当于开关断开。三极管关断的条件和等效电路BEC三极管截止状态等效电路3.3三极管门电路BEC三极管截止状态等效电路三极管开通的条件和等效电路当输入uI为高电平，使βiB≥iC时，三极管饱和。UBE=0.7VUCE0.3V0，C、E间相当于开关合上。BEUBECUCE三极管饱和状态等效电路3.3三极管门电路βiB和iC的比值称为饱和深度由于UCE0，

8、因此饱和后iC基本上为恒值，开关工作的条件截止条件饱和条件uBE＜0.7VβiB≥iC可靠截止条件为uBE≤03.3三极管门电路例：下图电路中=50,UBE=0.7V,UIH=3.6V,UIL=0.3V,为使三极管开关工作,试选择RB值。解：(1)根据开关工作条件确定RB取值uI=UIL=0.3V时,三极管满足截止条件uI=UIH=3.6V时,为使三极管饱和,应满足βiB≥iC因为iB=IHB-0.7VUR所以求得RB<29