数字电路与逻辑设计第2章ppt课件.ppt

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1、第2章集成逻辑门本章要求1了解TTL（OPEN-COLLECTORGATES,TRISTATE),COMS(OPEN-DRAIN以及其他门电路内部电路。2了解门电路电气特性（外特性）。3理解扇出系数，拉灌电流。2.1数字集成电路的定义用来实现基本逻辑关系的电子电路称为逻辑门电路。也称为通用型数字集成电路。数字集成电路按其内部有源器件的不同可以分为两大类。一类为双极型晶体管集成电路，它主要有晶体管—晶体管逻辑电路(TTL-TransistorTransistorLogic)等几种类型。另一类为CMOS(

2、ComplementaryMetalOxideSemiconductor)集成电路，其有源器件采用互补型金属—氧化物—半导体逻辑电路。2.2数字集成逻辑门74LS00双列直插封装（DIP)74LS00表面封装（SMT)74LS00四二输入与非门VccGND在数字电路中，NPN结（三极管）在截止、和饱和两种状态之间转换，以实现输入、出为高、低电平的外部电气特性。而在线性模拟电路中，NPN结（三极管）工作在放大状态。具体分析时，只考虑三极管在截止和饱和这两种状态之间转换。输入、输出电平也只考虑高、低电平而不考虑

3、具体数值。2.2.1TTL与非门的工作原理TTL与非门内部电路图当输入端全部为高电位(3.6V)时，输出为低电位(0.3V)，这时T3饱和，电路处于开门状态；当输入端至少有一个为低电位(0.3V)时，输出为高电位(3.6V)，这时T3截止，电路处于关门状态。由此可见，电路的输出和输入之间满足与非逻辑关系：2.2.2TTL与非门的管脚电气特性与参数1.电压传输特性电压传输特性是指门电路输出管脚电压跟随输入管脚电压变化的关系曲线，即UO=f(UI)函数关系，它可以用图3-3所示的曲线表示。AB段(截止区)：输出

4、高电平UOH=3.6VBC段(线性区)、CD段(转折区)DE段(饱和区)：当UI≥1.4V时，输出低电平UOL=0.3V。TTL与非门的电压传输特性②阈值电压UT。阈值电压也称门槛电压。电压传输特性上转折区中点所对应的输入电压UT≈1.4V，可以将UT看成与非门输出低电平和输出高电平的分界线。从电压传输特性可以得出以下几个重要参数：③开门电平UON和关门电平UOFF。开门电平UON是输入高电平的最低值，即只有当UI＞UON时，输出才为低电平。通常UON=1.4V，一般产品规定UON≤1.8V。关门电

5、平UOFF允许输入低电平的最大值，即只有当UI≤UOFF时，输出才是高电平。通常UOFF≈1V，一般产品要求UOFF≥0.8V。④噪声容限UNL、UNH实际应用中，由于外界干扰、电源波动等原因，可能使输入电平UI偏离规定值。为了保证电路可靠工作，应对干扰的幅度有一定限制，称为噪声容限。低电平噪声容限是指在保证输出高电平的前提下，允许叠加在输入低电平上的最大正向干扰电压，用UNL表示：UNL=UOFF--UIL若UON=1.4V，UIH=2.8V，则UNH=1.4V。若UOFF=0.8V,UIL=0.4

6、V，则UNL=0.4V。高电平噪声容限是指在保证输出低电平的前提下，允许叠加在输入高电平上的最大负向干扰电压，用UNH表示：项目符号典型值1输出电压VOH（min)2.4v1输入电压VIH(max)2v1输出电流IOH（max)0.4mA（拉）1输入电流IIH(max)0.04mA（灌）0输出电压VOL(max)0.4v0输入电压VIL(max)0.8v0输出电流IOL(max)16mA（灌）0输入电流IIL(max)1.6mA（拉）TTL74系列门的极限性能参数①与非门输出低电平时，输出电流IL从负载流进

7、输出管脚，形成灌电流。灌电流极限值为十几毫安。2.输出特性②与非门输出高电平时，负载电流流出成为为拉电流，极限值约为几百微安。若定义流进端口的电流称为灌电流（sinking)；流出端口的电流称为拉电流(loading)。（1）灌电流负载当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。当负载门的个数增加，灌电流增大，会输出低电平升高。灌电流定义为IOL（2）拉电流负载。当驱动门输出高电平时，电流从驱动门流出,流至负载门的输入端。拉电流增大，RC4上的压降增大，会使输出高电平降低。拉电流定义为IOH。若定义流进端

8、口的电流称为灌电流；流出端口的电流称为拉电流。对输入端而言：①低电平时为拉电流。IIL典型值约为几毫安。②高电平时为灌电流。IIH约为几十微安。3.输入特性（1）输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。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。由于βp和βi的值都远小于1，所以IIH的数值比较