数字电路第2章组合逻辑电路分析与设计（新）ppt课件.ppt

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1、第2章组合逻辑电路分析与设计结构：无反馈功能：无记忆输出：只与当前输入有关结构：有反馈功能：有记忆输出：与当前和历史输入有关时序逻辑电路数字电路组合逻辑电路1第2章组合逻辑电路分析与设计集成逻辑门常用MSI组合逻辑模块组合型PLD组合逻辑电路分析组合逻辑电路设计组合逻辑电路的VHDL描述组合逻辑电路中的险象本章内容重点2第2章组合逻辑电路分析与设计2.1集成逻辑门TTL：Transistor-TransistorLogicECL：EmitterCoupledLogic单极型逻辑门双极型逻辑门两种载流子导电一种载流子导电集成

2、逻辑门NMOSPMOSCMOS：ComplementaryMOSTTL和CMOS逻辑门最常用3第2章组合逻辑电路分析与设计TTL和CMOS逻辑门典型芯片4第2章组合逻辑电路分析与设计一、集成逻辑门系列1、CMOS逻辑门VDD>

3、VT1

4、+

5、VT2

6、AFQ1Q201导通截止10截止导通5第2章组合逻辑电路分析与设计CMOS逻辑门6第2章组合逻辑电路分析与设计CMOS4000系列特点电源范围宽：＋3V～＋18V。逻辑电平：VOH≈VDD，VOL≈0V。抗干扰能力强功耗低：静态IDD<0.5μA速度慢：典型时延60nS输入阻抗高

7、，驱动同类器件能力强。逻辑电平与TTL不兼容。抗静电要求高。多余的输入端不允许悬空。7第2章组合逻辑电路分析与设计2、TTL逻辑门74××标准系列74L××低功耗系列74S××肖特基系列74F××高速系列74LS××低功耗肖特基系列74AS××先进的肖特基系列74LV××低压系列（3.3V，1.8V）74系列：商用系列54系列：军用系列CMOS74HC74HCT8第2章组合逻辑电路分析与设计输入级逻辑与中间级电压分相输出级逻辑非负载能力强典型TTL与非门电路输入级中间级输出级R1R2R5T1bcABCR3R4T2T5T4F

8、VCCT3e1e2e3典型TTL与非门电路9第2章组合逻辑电路分析与设计多射极晶体管结构及等效电路(a)结构(b)等效电路多射极晶体管结构及等效电路bD4cR1VCCe1e2e3D1D2D3P型衬底NPNNNe1e2e3bc10第2章组合逻辑电路分析与设计电源电压：＋5V逻辑电平：VOH≈3.6V，VOL≈0.3V抗干扰能力不如CMOS器件功耗不低：静态ICC在mA量级速度比CMOS快：典型时延10nS输入阻抗低，驱动同类器件能力比CMOS低多余的输入端悬空相当于接1TTL74／54系列特点11第2章组合逻辑电路分析与设计

9、二、集成逻辑门的主要电气指标逻辑电平输入逻辑电平VIL和VIH输出逻辑电平VOL和VOH噪声容限低电平输入时的噪声容限VNL高电平输入时的噪声容限VNH输出驱动能力低电平输出时的驱动能力高电平输出时的驱动能力功耗：静态功耗和动态功耗时延：上升时延tPLH、下降时延tPHL和平均时延tPD12第2章组合逻辑电路分析与设计1、逻辑电平输入逻辑电平VIL和VILMAX关门电平VOFFVIH和VIHMIN开门电平VON输出逻辑电平VOL和VOLMAXVOH和VOHMINVONVOFFHIGHLOW未定义13第2章组合逻辑电路分析与

10、设计逻辑电平典型值输入逻辑电平VIL和VILMAX关门电平VOFFVIH和VIHMIN开门电平VON输出逻辑电平VOL和VOLMAXVOH和VOHMINCMOS(5V)TTL0,1.50.3,0.81.50.85,3.53.6,2.03.52.00,0.10.3,0.55,4.93.6,2.414第2章组合逻辑电路分析与设计关门电阻ROFF与开门电阻RON将逻辑门的一个输入端通过电阻Ri接地，逻辑门的其余输入端悬空，则有电源电流从该输入端流向Ri，并在Ri上产生压降Vi。使Vi=VOFF时的输入电阻Ri称为逻辑门的关门电阻

11、ROFF，使Vi=VON时的输入电阻Ri称为逻辑门的开门电阻RON。TTL门：ROFF≈0.7kΩ,RON≈1.5kΩRiROFF，关门；RiRON，开门&Ri例：分别为TTL和CMOS门时，F、G为什么？&100ΩAF=150kΩ1G15第2章组合逻辑电路分析与设计2、噪声容限（抗干扰容限）VNL＝VILMAX－VOLMAXVNH＝VOHMIN－VIHMIN&&ABCG1G2FVOLMAXVILMAXVOFFVOHMINVIHMINVON16第2章组合逻辑电路分析与设计3、输出驱动能力（负载能力）用输出电流衡量高电平

12、输出电流IOH低电平输出电流IOL通常，高电平输出时的驱动能力强用“扇出系数NO”衡量低电平输出时的驱动能力NOL≤IOL／IIL高电平输出时的驱动能力NOH≤IOH／IIHNO＝min（NOL，NOH）&&&……17第2章组合逻辑电路分析与设计4、功耗5、信号时延（电路工作速度）低速电路，主要是静态功