数字电路逻辑设计-第3章-集成逻辑门资料讲解.ppt

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1、第3章集成逻辑门主要内容（1）晶体管开关特性及TTL逻辑门的基本工作原理。（2）CMOS逻辑门的基本工作原理。（3）各类门电路的外部电气特性：电压传输特性、输入输出特性、抗干扰特性、电源特性等。（4）门电路的标准推拉输出、开路输出、三态输出的特点及用途。（5）各类门电路性能比较。重点（1）晶体管开关特性。（2）门电路的外部电气特性。（3）门电路开路输出、三态输出的特点和应用。1第3章集成逻辑门用来实现基本逻辑关系的电子电路通称为逻辑门电路。常用的逻辑门电路在逻辑功能上有与门、或门、与非门、或非门、与或非门、

2、异或门等。在逻辑门电路中，利用晶体二极管、三极管及MOS管的导通和截止、电平的高和低分别表示二值逻辑中的1和0。23.1晶体管的开关特性3.1.1晶体二极管开关特性晶体二极管是由PN结构成，具有单向导电的特性。在开关电路近似的分析中，晶体二极管可以当作一个理想开关来分析。何谓理想开关？（1）开关S断开时，通过开关的电流i=0，这时开关两端点间呈现的电阻为无穷大。（2）开关S闭合时，开关两端电压v=0，这时开关两端点间呈现的电阻为零。（3）开关S的接通或断开动作瞬间完成。（4）上述开关特性不受其它因素（如温度

3、等）的影响。33.1.1晶体二极管开关特性通常把电压Vth称为二极管的正向开启电压或门限电压，也称阈值电压。一般硅管的门限电压Vth为0.6~0.7V；锗管的门限电压Vth为0.2~0.3V。通常硅二极管取0.7V，锗二极管取0.3V。43.1.1晶体二极管开关特性在数字电路中，二极管可构成与门和或门。构成与门构成或门53.1.1晶体二极管开关特性二极管开关应用电路（1）限幅电路波形限幅电路又称为限幅器，其功能是将输入波形的一部分传送到输出端，而将其余部分抑制掉。可以对脉冲波形进行变换或整形。假设二极管为理

4、想开关。当vI>VREF1时，二极管导通，vO≈vI；当vI>rD（rD为二极管导通电阻），时间常数τ1=rDC<>T2（输入脉冲休止期）。由输

5、出vO的波形可见，它与输入vI的波形相似，但vO的顶部被钳定在0V。73.1.2晶体三极管开关特性在一般模拟电子线路中，晶体三极管常常当作线性放大元件或非线性元件来使用。而在脉冲与数字电路中，在大信号作用下，晶体管交替工作于截止区与饱和区，作为开关元件来使用。8当输入电压vI小于晶体管阀值电压Vth时，工作于截止区。晶体管T相当于开关断开。当输入电压vI大于阀值电压Vth而小于某一数值（约为1V）时，晶体管工作于放大区。vO随vI的增加而下降，二者基本上呈线性关系。当输入电压vI大于某一数值时，晶体管工作于

6、饱和区。晶体管C、E之间相当于开关闭合。三极管稳态开关特性93.1.2晶体三极管开关特性利用晶体三极管作开关，最常用、最基本的电路就是反相器电路。右图为晶体三极管反相器基本电路。基极电阻R1、R2及外加偏压–VBB构成偏置电路，与输入电压vI共同决定晶体三极管的工作状态。当vI=VL时，三极管截止，vO=VH=VCC；当vI=VH时，三极管饱和，vO=VL=VCE(sat)。输出电压vO与输入电压vI反相，故称为反相器。103.2TTL集成逻辑门早期的双极型集成逻辑门采用的是二极管–三极管电路（DTL）形式

7、。由于其速度较低，以后发展成晶体管–晶体管电路（TTL）形式。目前国产的TTL集成电路有CT54/74系列（标准通用系列，国内沿用的是T1000系列，与国际上SN54/74系列相当）；CT54H/74H系列（高速系列，国内沿用的是T2000系列，与国际上SN54H/74H系列相当）；CT54S/74S系列（肖特基系列，国内沿用的是T3000系列，与国际上SN54S/74S系列相当）；CT54LS/74LS系列（低功耗肖特基系列，国内沿用的是T4000系列，与国际上SN54LS/74LS系列相当）。113.2

8、.1晶体管–晶体管逻辑门电路（TTL）DTL与非门1.输入级由多发射极晶体管T1和电阻R1构成，实现与逻辑；2.中间级由T2和电阻R2、R3组成，从T2的集电极和发射极同时输出两个相位相反的信号，作为T3和T4输出级的驱动信号；3.输出级由T3、D4、T4和R4构成，实现非逻辑。123.2.2TTL与非门的主要外部特性为了更好地合理地使用集成电路，必须了解其外部特性。TTL与非门主要外部特性有电压传输特性、输入特