数字电路与逻辑设计第二章ppt课件.ppt

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1、第2章组合逻辑电路本章提要本章主要介绍组合逻辑电路的基本部件（集成逻辑门）的基本原理与使用方法和基于逻辑门的组合逻辑电路的分析和设计。本章难点集成逻辑门的使用。组合逻辑电路的设计。数字电路组合逻辑电路（结构上无反馈、功能上无记忆，电路在任何时候的输出都由该时刻的输入信号完全决定）时序逻辑电路（电路在任何时候的输出不仅取决于当时的输入，而且还取决于电路以前的输入）按逻辑功能分类第2章组合逻辑电路2.1集成逻辑门基本逻辑运算与、或、非基本逻辑门与门、或门、非门组成复杂逻辑运算复合逻辑门、复杂逻辑电路构成集成逻辑门集成逻辑门

2、双极型集成逻辑门（TTL、ECL、I2L、HTL）单极型集成逻辑门（NMOS、CMOS）技术不同，同类逻辑门功能相同2.1.1TTL逻辑门----输入晶体管（T）输出晶体管（T）产品种类：TTL与门、与非门、或门、非门、或非门、与或非门、异或门等，还有集电极开路与非门（OC门）和三态门（TS门）2.1.1TTL逻辑门1.典型TTL与非门外部特性和主要参数TTL与非门典型电路实现输入变量A、B、C与运算逻辑功能输入级中间级输出级相当于一个电压分相器，能够在T2的发射极和集电极上分别得到两个相位相反的电压推拉式结构的输出完

3、成“非”运算逻辑功能TTL与非门电路符号V0VI2.1.1TTL逻辑门1.典型TTL与非门外部特性和主要参数（1）电压传输特性传输特性曲线截止区：输入信号0Ｖ＜VI＜0.6Ｖ，为低电平，输出信号VO=3.6Ｖ，为高电平。输入低电平输出高电平状态，也称“与非”门截止或关闭状态。线性区：0.6Ｖ≤VI＜1.3Ｖ，VO随着输入信号的增大而线性下降。转折区：VI≥1.3Ｖ并继续增大，VO突然下降到0.3Ｖ，实现高低电平转换饱和区：VI>1.3Ｖ，VO=0.3Ｖ，输入高电平，这时输出低电平不再变化，称为“与非”门开通或饱和状态传

4、输特性测试电路2.1.1TTL逻辑门1.典型TTL与非门外部特性和主要参数（2）标称逻辑电平V门电路的逻辑功能是通过制定高电平表示1、低电平表示0获得的。这种表示逻辑1和0的理想电平值，称为标称逻辑电平，TTL与非门电路的标称逻辑电平分别为V(1)=5Ｖ，V(0)=0Ｖ正逻辑例：TTL与非门电路VOFF=0.8Ｖ，VON=2Ｖ，即当电平受到干扰而使高电平下降或低电平升高时，只要高电平不降到2Ｖ以下，低电平不升到0.8Ｖ以上，门电路仍能正常工作（4）输出电平输出高电平VOH是指输入端有低电平时输出端得到的电平，典型的数值

5、为VOH≥2.4V。输出低电平VOL是指输入端全部为高电平时输出端得到的电平，典型的数值为VOL≤0.4V。（5）噪声容限VN噪声容限是指允许输入电压波动的极限范围，是衡量TTL门电路抗干扰能力的参数，但是噪声容限VN对于输入为低电平和输入为高电平的影响是不同的。（6）扇入系数Vr门电路允许的输入端数目称为该门电路的扇入系数。一般门电路的扇入系数在制造时就安排好了，一般不超过8，使用者只需注意对多余端的处理就可以了。（3）开门电平VON、关门电平VOFF实际门电路中，高电平或低电平都不可能是标称逻辑电平，而是处在偏离这

6、一标称值的一个范围内。当输入电平在0V～VOFF范围内都表示逻辑值0；当电平在VON～5Ｖ范围内都表示逻辑值1，此时电路都能实现正常的逻辑功能。我们称VOFF为关门电压，表示逻辑值0的输入电平的最大值；称VON为开门电压，表示逻辑值1的输入电平的最小值。（7）扇出系数VC扇出系数表示与非门输出端最多能接同类与非门的个数，或称为负载能力。一般门电路的扇出系数为８，而驱动门（或称功率门）的扇出系数可达15～25。（8）平均传输延迟时间是一个反映门电路工作速度快慢的重要参数。信号经过任何门电路都会产生时间的延迟，这是由器件本

7、身的物理特性所决定的。延时测量电路输入、输出电压波形平均传输延迟时间平均传输延迟时间越小，门电路的响应速度越快。低速器件（40～160ns），中速器件（15～40ns），高速器件（8～15ns）及超高速器件（<8ns）。一般TTL与非门的平均时延在10ns～40ns之间，所以TTL集成门电路具有速度快的优点。F1F22．TTL的两种特殊门电路（1）集电极开路与非门（OC门）例如要实现，需要用到两个TTL与非门，将输出并联起来实现“与“运算。前面所介绍的各种TTL门电路都采用推拉式输出结构，其高电平或低电平输出阻抗都很低

8、，因此不允许将多个门电路输出直接并联使用。所以普通的TTL门电路是不允许将输出并联使用的。为了使输出端能够并联以实现“与”运算的需要，采用集电极开路与非门，简称OC门OC与非门电路图OC与非门电路符号输出三极管T4的集电极开路，使用时需接上拉电阻RPOC门的优点是允许输出端直接并联实现“线与”等效上拉电阻（2）三态门（TS门）2．