集成逻辑门课件.ppt

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1、本章内容是了解各种逻辑的硬件结构，如“与非”集成逻辑门电路等。要求对于各逻辑器件重点了解其外特性，对于其内部结构，不做太多要求。第3章集成逻辑门由于集成逻辑门电路的主要组成部分是晶体管，所以有必要先简单了解一下晶体管的开关特性。3.1.1　晶体二极管开关特性3.1.2　晶体三极管开关特性SRV图3-1-1理想开关＋－3.1.1　晶体二极管开关特性理想开关的特性：(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，开关两端的电压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

2、完成。(4)上述开关特性不受其他因素（如温度等）的影响。iDvDVthISOiD＋－vD当外加正向电压时，正向电流随电压的增加按指数规律增加。图中Vth称为阈值电压。图3-1-2二极管伏安特性(a)二极管电路表示(b)二极管伏安特性二极管的开关特性：当电路处于相对稳定的状态时，晶体二极管呈现出的开关特性。二极管的伏安特性方程为：１．二极管稳态开关特性iDvDOiDvDVthO图3-1-2二极管伏安特性(c)理想二极管开关特性(d)二极管特性折线简化当二极管作为开关使用时，可将其伏安特性折线化。当正向偏置时，二极管导通，压降为Vth值，相当于开

3、关闭合；当反向偏置时，二极管截止，流过的电流为反向饱和电流，非常小，相当于开关断开。结论：在稳态情况下，理想的二极管以某一个电压Vth为阈值,小于此阈值,开关相当于断开,大于此阈值,开关相当于闭合。通常硅二极管的Vth值取0.7V，锗二极管取0.3V。RC＋－vI＋－vOVCCRBT图3-1-11基本单管共射电路如图3-1-11所示基本单管共射电路。传输特性是指电路的输出电压与输入电压的函数关系。基本单管共射电路的传输特性曲线大体上分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。图3-1-12单管共射电路传输特性vI/VvO/V10500.511.5截

4、止放大饱和当vIVth而小于某一数值（图中约为1V）时，工作于放大区。此时iB、iC随vI的增加而增加，vO随vI的增加而下降。当vI大于某一数值时，工作于饱和区。此时，vO=VCE(sat)≈0；iC=(VCC－VCE(sat))/RC≈VCC/RC。晶体管C、E间有电流流过，相当于开关闭合。RC－VBBvIvOVCCR1TCVL＋－R1R2R2－＋VBBBEVH＋－R1R2－＋VBBBE＋－VBE(sat)iBi1i2(a)(b)(

5、c)●●●图3-1-15晶体三极管反相器（a)等效电路(b)(c)2．反相器电路当vI=VL（输入低电平）时，可靠工作于截止状态（输出高电平）；vI=VH时（输入高电平），可靠工作于饱和状态（输出低电平）。输出电压与输入电压反相，故称反相器。AT3R4T2R5R3T1BCR1R2●图3-2-1TTL与非门3.2TTL集成逻辑门R6VCCT4D●YY与ABC的关系为：Y=ABC是与非的关系1.TTL与非门X●TTL与非门由输入级、中间级和输出级（推拉式）组成。2．TTL或非门VCCT4T3D4T2Y图3-2-13TTL或非门电路T2′BAT1T

6、1′TTL或非门也是由输入级、中间级和推拉式输出级组成。Y与AB的关系为：Y=A+BVCCT9T8DT6Y图3-2-14TTL异或电路BAT2T3T7T4T5T1●●●pxy3．TTL异或门ÅY=ABBAY图3-2-15非门的线与连接３．集电极开路的TTL与非门（OC门）图示电路为两个分立元件非门的输出端直接连接的情况。其输出与输入间的关系为两个逻辑门输出端相连，可以实现两输出相与的功能，称为线与。但前面介绍的推拉式输出结构的TTL门电路是不能将两个门的输出端直接并接的(会损坏晶体管)。AB图3-2-17集电极开路的与非门　　　　及其逻辑符

7、号VCCT4YBAT1T2YBA&(a)(b)为了使TTL门能够“线与”,将输出级改为集电极开路的结构,这种电路叫集电极开路门(OC门).其逻辑与普通与非门相同：Y=AB图3-2-18n个OC门并联使用YBA&DC&JI&VCCRLn●···图3-2-18表示了n个OC门并联使用的情况，其输出VCCT4T3D4T2Y图3-2-19三态门电路及逻辑符号T111DPG1G2ABENENA&BENA&BYY(a)(c)(b)４．三态输出门（三态门）三态门是在普通门电路基础上，增加控制端和控制电路构成的。控制端可以高电平有效，也可低电平有效，由型号决

8、定。当EN为有效电平时，三态门与普通门电路一致；否则，输出呈现高阻抗状态，输入与输出之间相当于断开。高电平有效低电平有效图3-2-20三态门接成总线结构B1EN1&