[工学]3 逻辑门电路ppt课件.ppt

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1、教学基本要求1、了解半导体器件的开关特性。2、掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、异或门）、三态门、OC门的逻辑功能。3、学会逻辑电路逻辑功能分析。4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。3逻辑门电路9/18/20211实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。1逻辑门电路：2逻辑门电路的分类：二极管门电路三极管门电路TTL门电路MOS门电路PMOS门CMOS门逻辑门电路分立集成NMOS门TTL--三极管-三极管HTL–高阈值ECL–射极耦合I2L–集成注入概述－构成数字逻辑电路的基本元件9/18/2

2、02121.CMOS集成电路:广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路4000系列74HC74HCT74VHC74VHCT速度慢与TTL不兼容抗干扰功耗低74LVC74VAUC速度加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低速度两倍于74HC与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低低(超低)电压速度更加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低74系列74LS系列74AS系列74ALS2.TTL集成电路:广泛应用于中大规模集成电路3数字集成电路简介9/18/202134逻辑门电路的一般特性1.输入和输出的高、低电平vOvI驱动门

3、G1负载门G211输出高电平的下限值VOH(min)输入低电平的上限值VIL(max)输入高电平的下限值VIH(min)输出低电平的上限值VOH(max)输出高电平+VDDVOH(min)VOL(max)0G1门vO范围vO输出低电平输入高电平VIH(min)VIL(max)+VDD0G2门vI范围输入低电平vI9/18/20214VNH—当前级门输出高电平的最小值时允许负向噪声电压的最大值。负载门输入高电平时的噪声容限：VNL—当前级门输出低电平的最大值时允许正向噪声电压的最大值负载门输入低电平时的噪声容

4、限：2.噪声容限VNH=VOH(min)－VIH(min)VNL=VIL(max)－VOL(max)在保证输出电平不变的条件下，输入电平允许波动的范围。它表示门电路的抗干扰能力1驱动门vo1负载门vI噪声9/18/20215类型参数74HCVDD=5V74HCTVDD=5V74LVCVDD=3.3V74AUCVDD=1.8VtPLH或tPHL(ns)782.10.93.传输延迟时间传输延迟时间是表征门电路开关速度的参数，它说明门电路在输入脉冲波形的作用下，其输出波形相对于输入波形延迟了多长的时间。CMOS电

5、路传输延迟时间tPHL输出50%90%50%10%tPLHtftr输入50%50%10%90%平均延迟时间：tpd=(tPLH+tPHL)/2(ns)9/18/202164.功耗静态功耗：指的是当电路没有状态转换时的功耗，即门电路空载时电源总电流ID与电源电压VDD的乘积。5.延时功耗积是速度功耗综合性的指标.延时功耗积，用符号DP表示扇入数：取决于逻辑门的输入端的个数。6.扇入与扇出数动态功耗：指的是电路在输出状态转换时的功耗，对于TTL门电路来说，静态功耗是主要的。CMOS电路的静态功耗非常低，CM

6、OS门电路有动态功耗9/18/20217扇出数：是指其在正常工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。（a)带拉电流负载当负载门的个数增加时，总的拉电流将增加，会引起输出高电压的降低。但不得低于输出高电平的下限值，这就限制了负载门的个数。高电平扇出数:IOH:驱动门的输出端为高电平电流IIH:负载门的输入电流为。9/18/20218(b)带灌电流负载当负载门的个数增加时，总的灌电流IOL将增加，同时也将引起输出低电压VOL的升高。当输出为低电平，并且保证不超过输出低电平的上限值。IOL：驱动门的输出端为低电平

7、电流IIL：负载门输入端电流之和9/18/20219电路类型电源电压/V传输延迟时间/ns静态功耗/mW功耗－延迟积/mW-ns直流噪声容限输出逻辑摆幅/VVNL/VVNH/VTTLCT54/74＋510151501.22.23.5CT54LS/74LS＋57.52150.40.53.5HTL＋158530255077.513ECLCE10K系列－5.2225500.1550.1250.8CE100K系列－4.50.7540300.1350.1300.8CMOSVDD=5V＋5455×10－3225×10－

8、32.23.45VDD=15V＋151215×10－3180×10－36.59.015高速CMOS＋581×10－38×10－31.01.55各类数字集成电路主要性能参数的比较9/18/2021105高、低电平产生的原理当S闭合，vO=当S断开，vO=概述0V+5V(低电平)(高电平)理想的开关应具有两个工作状态：接通状态：断开状态：要求阻抗越小越好，相当于短路（导通）要求阻抗越大越好，相当于开路（截止）9/18