数字电子技术第三版第二章课件.ppt

一、门电路一、门电路实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的电子电路实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的电子电路与与或或非非与与非非或或非非异或异或与或非与或非概概 述述与与门门或或门门非非门门与与非非门门或或非非门门异或门异或门与或非门与或非门二、逻辑变量与两状态开关二、逻辑变量与两状态开关二值逻辑二值逻辑:所有逻辑变量只有两种取值所有逻辑变量只有两种取值(1或或0)。数字电路数字电路:通过电子开关通过电子开关S的两种状态的两种状态(开或关开或关)获得高、低电平，用来表示获得高、低电平，用来表示1或或0。S可由可由二极管二极管、三极管三极管或或MOS管实现管实现3V3V三、高、低电平与正、负逻辑三、高、低电平与正、负逻辑负逻辑负逻辑正逻辑正逻辑0V5V2.4V0.8V高电平和低电平是两个不同的可以截然区高电平和低电平是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。别开来的电压范围。010V5V2.4V0.8V10四、分立元件门电路和集成门电路四、分立元件门电路和集成门电路1.分立元件门电路分立元件门电路用分立的元器件和导线连接起来构成的门电路。用分立的元器件和导线连接起来构成的门电路。2.集成门电路集成门电路把构成门电路的元器件和连线，都制作在一块半把构成门电路的元器件和连线，都制作在一块半导体芯片上，再封装起来。导体芯片上，再封装起来。常用：常用：CMOS和和TTL集成门电路集成门电路五、数字集成电路的集成度五、数字集成电路的集成度一块芯片中含有等效逻辑门或元器件的个数一块芯片中含有等效逻辑门或元器件的个数小规模集成电路小规模集成电路SSI(SmallScaleIntegration)10门门/片片或或10000门门/片片或或100000元器件元器件/片片2.1.1理想开关的开关特性理想开关的开关特性一、一、静态特性静态特性1.断开断开2.闭合闭合2.1半导体二极管半导体二极管、三极管、三极管和和MOS管的开关特性管的开关特性SAK二、动态特性二、动态特性1.开通时间：开通时间：2.关断时间：关断时间：闭合）闭合）（断开（断开断开）断开）（闭合（闭合普通开关：普通开关：静态特性好，动态特性差静态特性好，动态特性差半导体开关：半导体开关：静态特性较差，动态特性好静态特性较差，动态特性好几百万几百万/秒秒几千万几千万/秒秒SAK2.1.2半导体二极管的开关特性半导体二极管的开关特性一、静态特性一、静态特性1.外加正向电压外加正向电压(正偏正偏)二极管导通二极管导通(相当于开关闭合相当于开关闭合)2.外加反向电压外加反向电压(反偏反偏)二极管截止二极管截止(相当于开关断开相当于开关断开)阴极阴极A阳极阳极KPN结结-AK+P区区N区区+-二极管的开关等效电路(a)导通时 (b)截止时D+-+-二极管的开关作用：二极管的开关作用：例例 uO=0VuO=2.3V电路如图所示，电路如图所示，试判别二极管的工作试判别二极管的工作状态及输出电压。状态及输出电压。二极管截止二极管截止二极管导通二极管导通 解解 D0.7V+-二、动态特性二、动态特性1.二极管的电容效应二极管的电容效应结电容结电容Cj扩散电容扩散电容C D2.二极管的开关时间二极管的开关时间电容效应使二极管电容效应使二极管的通断需要的通断需要一段延一段延迟时间才能完成迟时间才能完成tt00(反向恢复时间反向恢复时间)ton开通时间开通时间toff关断时间关断时间一、静态特性一、静态特性NPN2.1.3半导体三极管的开关特性半导体三极管的开关特性发射结发射结集电结集电结发射极发射极emitter基极基极base集电极集电极collectorbiBiCec(电流控制型电流控制型)1.结构、符号和输入、输出特性结构、符号和输入、输出特性(2)符号符号NNP(Transistor)(1)结构结构(3)输入特性输入特性(4)输出特性输出特性iC/mAuCE /V50A40A30A20A10AiB=0024684321放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区0uBE /ViB/A发射结正偏发射结正偏放大放大i C=iB集电结反偏集电结反偏饱和饱和 iC iB两个结正偏两个结正偏I CS=IBS临界临界截止截止iB0,iC0两个结反偏两个结反偏电流关系电流关系状态状态 条条 件件2.开关应用举例开关应用举例发射结反偏发射结反偏 T截止截止发射结正偏发射结正偏 T导通导通+RcRb+VCC(12V)+uo iBiCTuI3V-2V2k 2.3k 放大还放大还是饱和是饱和？饱和导通条件：饱和导通条件：+RcRb+VCC+12V+uo iBiCTuI3V-2V2k 2.3k 因为因为所以所以三极管开关等效电路(a)截止时(b)饱和时二、动态特性二、动态特性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t02.1.4MOS管的开关特性管的开关特性(电压控制型电压控制型)MOS（MentalOxideSemiconductor）金属金属 氧化物氧化物 半导体半导体场效应管场效应管一、一、静态特性静态特性1.结构和特性结构和特性：(1)N沟道沟道栅极栅极G漏极漏极DB源极源极S3V4V5VuGS=6ViD/mA42643210uGS/ViD/mA43210246810uDS/V可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区UTNiD开启电压开启电压UTN=2V+-uGS+-uDS衬衬底底漏极特性漏极特性转移特性转移特性uDS=6V截止区截止区P沟道增强型沟道增强型MOS管管与与N沟道有对偶关系。沟道有对偶关系。(2)P沟道沟道栅极栅极G漏极漏极DB源极源极SiD+-uGS+-uDS衬衬底底iD/mAiD/mA-2-40-1-2-3-40-10-8-6-4-2-3V-4V-5VuGS=-6V-1-2-3-4-6uGS/VuDS/V可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区漏极特性漏极特性转移特性转移特性截止区截止区UTPuDS=-6V开启电压开启电压UTP=-2V参考方向参考方向2.MOS管的开关作用：管的开关作用：(1)N沟道增强型沟道增强型MOS管管+VDD+10VRD20k BGDSuIuO+VDD+10VRD20k GDSuIuO开启电压开启电压UTN=2ViD+VDD+10VRD20k GDSuIuORONRD(2)P沟道增强型沟道增强型MOS管管-VDD-10VRD20k BGDSuIuO-VDD-10VRD20k GDSuIuO开启电压开启电压UTP=2V-VDD-10VRD20k GDSuIuOiDuYuAuBR0D2D1+VCC+10V2.2分立元器件门电路分立元器件门电路2.2.1二极管与门和或门二极管与门和或门一、一、二极管与门二极管与门3V0V符号符号:与门与门（ANDgate)ABY&0V0VUD=0.7V0V3V3V0V3V3V真值表真值表A BY000110110001Y=AB电压关系表电压关系表uA/VuB/VuY/VD1D200033033导通导通 导通导通0.7导通导通 截止截止0.7截止截止 导通导通0.7导通导通 导通导通3.7二、二、二极管或门二极管或门uY/V3V0V符号符号:或门或门（ANDgate)ABY10V0VUD=0.7V0V3V3V0V3V3VuYuAuBROD2D1-VSS-10V真值表真值表A BY000110110111电压关系表电压关系表uA/VuB/VD1D200033033导通导通 导通导通 0.7截止截止 导通导通2.3导通导通 截止截止2.3导通导通 导通导通2.3Y=A+B正与门真值表正与门真值表正逻辑和负逻辑的对应关系：正逻辑和负逻辑的对应关系：A BY000110110001ABY=AB&负或门真值表负或门真值表A BY111001001110AB1同理：同理：正或门正或门负与门负与门电压关系表电压关系表uI/VuO/V0550.3真值表真值表0110AY符号符号函数式函数式+VCC+5V1k RcRbT+-+-uIuO4.3k =30iBiC三极管非门三极管非门:AY1AY一、半导体三极管非门一、半导体三极管非门T截止截止T导通导通2.2.2三极管非门（反相器）三极管非门（反相器）饱和导通条件饱和导通条件:+VCC+5V1k RcRbT+-+-uIuO4.3k =30iBiCT饱和饱和因为因为所以所以二、二、MOS三极管非门三极管非门MOS管截止管截止2.MOS管导通管导通（在可变电阻区）（在可变电阻区）真值表真值表0110AY+VDD+10VRD20k BGDSuIuO1.+-uGS+-uDS故故+VDD+10VB1G1D1S1uAuYTNTPB2D2S2G2VSS+-uGSN+-uGSP2.3CMOS集成门电路集成门电路2.3.1CMOS反相器反相器一、一、电路组成及工作原理电路组成及工作原理AY10V+10VuAuGSNuGSPTNTPuY0V UTNUTNUTP导通导通截止截止0VUTN=2VUTP=2V+10VRONPuY+VDD10VSTNTP+10VRONNuY+VDD0VSTNTP二、静态特性二、静态特性1.电压传输特性：电压传输特性：iD+VDDB1G1D1S1+uI-uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHUTPUNLUNHAB 段：段：uIUTN，uO=VDD、iD 0，功耗极小。功耗极小。0uO/VuI/VTN截止、截止、TP导通，导通，BC 段：段：TN导通，导通，uO略下降。略下降。CD 段：段：TN、TP均导通。均导通。DE、EF 段：段：与与BC、AB 段对应，段对应，TN、TP的状态与之相反。的状态与之相反。转折电压转折电压指为规定值时，允许波动的最大范围。指为规定值时，允许波动的最大范围。UNL：输入为低电平时的噪声容限。输入为低电平时的噪声容限。UNH：输入为高电平时的噪声容限。输入为高电平时的噪声容限。=0.3VDD噪声容限：噪声容限：2.电流传输特性：电流传输特性：iD+VDDB1G1D1S1+uI-uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHUTPUNLUNH0uO/VuI/VA BCDEF0iD/mAuI/VUTH电压传输特性电压传输特性电流传输特性电流传输特性AB、EF 段：段：TN、TP总有一个为总有一个为截止状态，故截止状态，故iD 0。CD 段：段：TN、Tp均导通，流过均导通，流过两管的漏极电流达到最大两管的漏极电流达到最大值值iD=iD（max)。阈值电压：阈值电压：UTH=0.5VDD（VDD=318V）2.3.2CMOS与非门、或非门、与门和或门与非门、或非门、与门和或门ABTN1TP1TN2TP2Y00011011截截通通截截通通通通通通通通截截截截通通截截截截截截截截通通通通1110与非门与非门一、一、CMOS与非门与非门uA+VDD+10VVSSTP1TN1TP2TN2ABYuBuYAB&00100111Y=或非门或非门二、二、CMOS或非门或非门uA+VDD+10VVSSTP1TN1TN2TP2ABYuBuYABTN1TP1TN2TP2Y00011011截截通通截截通通通通通通通通截截截截通通截截截截截截截截通通通通1000AB100100111三、三、CMOS与门和或门与门和或门1.CMOS与门与门AB&Y1+VDDVSSTP1TN1TP2TN2ABYABY&+VDDB1G1D1S1ATNTPB2D2S2G2VSS2.CMOS或门或门Y1+VDDB1G1D1S1ATNTPB2D2S2G2VSSAB1ABY1+VDDVSSTP1TN1TN2TP2ABY四、带缓冲的四、带缓冲的CMOS与非门和或非门与非门和或非门1.基本电路的主要缺点基本电路的主要缺点(1)电路的输出特性不对称：电路的输出特性不对称：当输入状态不同时，输出等效电阻不同。当输入状态不同时，输出等效电阻不同。(2)电压传输特性发生偏移，导致噪声容限下降。电压传输特性发生偏移，导致噪声容限下降。2.带缓冲的门电路带缓冲的门电路在原电路的输入端和输出端加反相器。在原电路的输入端和输出端加反相器。1ABY与非门与非门或非门或非门同理同理缓冲缓冲或非门或非门与非门与非门缓冲缓冲&112.3.3CMOS与或非门和异或门与或非门和异或门一、一、CMOS与或非门与或非门1.电路组成：电路组成：&ABCD&1YABCDY12.工作原理：工作原理：由由CMOS基本电基本电路路(与非门和反相器与非门和反相器)组成。组成。二、二、CMOS异或门异或门1.电路组成：电路组成：&ABY2.工作原理：工作原理：&YAB=1由由CMOS基本电基本电路路(与非门与非门)组成。组成。2.3.4CMOS传输门、三态门和漏极开路门传输门、三态门和漏极开路门一、一、CMOS传输门传输门(双向模拟开关双向模拟开关)1.电路组成：电路组成：TPCVSS+VDDIO/uuOI/uuTNCIO/uuOI/uuTG2.工作原理：工作原理：TN、TP均导通，均导通，TN、TP均截止，均截止，导通电阻小导通电阻小(几百欧姆几百欧姆)关断电阻大关断电阻大(109)(TG门门TransmissionGate)二、二、CMOS三态门三态门1.电路组成电路组成+VDDVSSTP2TN1TP1AYTN212.工作原理工作原理Y 与上、下都断开与上、下都断开TP2、TN2均截止均截止Y=Z(高阻态高阻态非非1非非0)TP2、TN2均导通均导通011 010控制端低电平有效控制端低电平有效(1或或0)3.逻辑符号逻辑符号YA1EN使能端使能端EN三、三、CMOS漏极开路门漏极开路门(OD门门OpenDrain)1.电路组成电路组成BA&1+V DDYBGDSTNVSSRD外接外接YAB&符号符号(1)漏极开路，工作时必须外接电源和电阻。漏极开路，工作时必须外接电源和电阻。2.主要特点主要特点(2)可以实现线与功能：可以实现线与功能：输出端用导线连接起来实现与运算。输出端用导线连接起来实现与运算。YCD&P1P2+V DDYRD(3)可实现逻辑电平变换：可实现逻辑电平变换：(4)带负载能力强。带负载能力强。2.3.5CMOS电路使用中应注意的几个问题电路使用中应注意的几个问题一、一、CC4000和和C000系列集成电路系列集成电路1.CC4000系列：系列：符合国家标准，电源电压为符合国家标准，电源电压为3 18V，功能和外部引线排列与对功能和外部引线排列与对应序号的国外产品相同。应序号的国外产品相同。2.C000系列：系列：早期集成电路，电源电压为早期集成电路，电源电压为7 15V，外部引线排列顺序与外部引线排列顺序与CC4000不同，不同，用时需查阅有关手册。用时需查阅有关手册。传输延迟时间传输延迟时间tpd标准门标准门=100nsHCMOS=9nsHCMOS:54/74系列系列54/74HC(带缓冲输出带缓冲输出)54/74HCU(不带缓冲输出不带缓冲输出)54/74HCT(与与LSTTL兼容兼容)二、高速二、高速CMOS(HCMOS)集成电路集成电路三、三、CMOS集成电路的主要特点集成电路的主要特点(1)功耗极低。功耗极低。LSI：几个几个W，MSI：100W(2)电源电压范围宽。电源电压范围宽。CC4000系列：系列：VDD=318V(3)抗干扰能力强。抗干扰能力强。输入端噪声容限输入端噪声容限=0.3VDD0.45VDD(4)逻辑摆幅大。逻辑摆幅大。(5)输入阻抗极高。输入阻抗极高。(6)扇出能力强。扇出能力强。扇出系数：带同类门电路的个数，其大小扇出系数：带同类门电路的个数，其大小反映了门电路的带负载能力。反映了门电路的带负载能力。(7)集成度很高，温度稳定性好。集成度很高，温度稳定性好。(8)抗辐射能力强。抗辐射能力强。(9)成本低。成本低。CC4000系列：系列：50个个四、四、CMOS电路使用中应注意的几个问题电路使用中应注意的几个问题1.注意输入端的静电防护。注意输入端的静电防护。2.注意输入电路的过流保护。注意输入电路的过流保护。3.注意电源电压极性。注意电源电压极性。5.多余的输入端不应悬空。多余的输入端不应悬空。6.输入端外接电阻的大小不会引起输入电平的变化。输入端外接电阻的大小不会引起输入电平的变化。与与门门、与与非门非门：接电源接电源或或与其他输入端并联与其他输入端并联或或门门、或或非门非门：接地接地或或与其他输入端并联与其他输入端并联多余输入端多余输入端的处理的处理思考原因思考原因？4.输出端不能和电源、地短接。输出端不能和电源、地短接。因为输入阻抗极高因为输入阻抗极高（108）故故输入电流输入电流 0，电阻上的压降，电阻上的压降 0。2.4TTL集成门电路集成门电路（TransistorTransistorLogic）一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理+VCC(5V)R1uIuo4k AD1T1T2T3T4DR21.6k R31k R4130 Y输入级输入级中间级中间级输出级输出级D1保护二极管保护二极管防止输入电压过低。防止输入电压过低。当当uIuBuE现在现在:uEuBuC，即即发射结反偏发射结反偏集电结正偏集电结正偏倒置放大倒置放大iii=iib=(1+i)ib4.3Vc e 3.6V1.4V0.7V2.1V1.4V+VCC(5V)R1uIuo4k AT1T2T3T4DR21.6k R31k R4130 YT1倒置放大状态倒置放大状态假设假设T2饱和导通饱和导通T3、D均截止均截止(设设14=20)T2饱和的假设成立饱和的假设成立0.3ViB21VICS2iB10.7V2.1V思考：思考：D的作用？的作用？若无若无D，此时此时T3可以可以导通，电路将不能实现导通，电路将不能实现正常的逻辑运算正常的逻辑运算因为因为3.6ViE1+VCC(5V)R1uIuo4k AT1T2T3T4DR21.6k R31k R4130 YT1倒置放大状态倒置放大状态T2饱和，饱和，T3、D均截止均截止3.62.11.40.71T4的工作状态：导通的工作状态：导通放大还是放大还是饱和？饱和？iB2ICS2iB1iE1iE2iB4iR3又因为又因为T3、D均截止，即均截止，即T4深度饱和：深度饱和：uO=UCES40.3V（无外接负载）（无外接负载）若外接负载若外接负载RL：RL+VCC0.3所以所以输入短路电流输入短路电流IIS二、静态特性二、静态特性1.输入特性输入特性(1)(1)输入伏安特性：输入伏安特性：1iI+VCC+5VuI+-uoT1iIuI+-be2be4+VCC+5VR14k IV/uImA/i012-1ISIILIUILUIHIHI低电平输入电流低电平输入电流IIL高电平输入电流高电平输入电流或输入端漏电流或输入端漏电流IIH即：当即：当Ri为为2.5k 以上电阻时，输入由低电平变为高电平以上电阻时，输入由低电平变为高电平(2)输入端负载特性：输入端负载特性：1+VCC+5VuI+-uoRiT1iB1uI+-be2be4+VCC+5VR14k RiRi/026412uI/VT2、T4饱和导通饱和导通Ri=Ron开门电阻开门电阻（2.5k）RonRoff0.7V1.4VT2、T4截止截止Ri=Roff关门电阻关门电阻（0.7k）即：当即：当 Ri为为0.7k 以下电阻时以下电阻时,输入端相当于低电平。输入端相当于低电平。1.悬空的输入端相当于接高电平。悬空的输入端相当于接高电平。2.为了防止干扰，可将悬空的输入为了防止干扰，可将悬空的输入端接高电平。端接高电平。2.输出特性输出特性uO1+VCC+5VuI+-+-iOuO/ViO/mA0 10 20 30-10-20-30123在输出为低电平条件下，带灌在输出为低电平条件下，带灌电流负载能力电流负载能力IOL可达可达16mA0.3V受功耗限制，带拉电流负载能受功耗限制，带拉电流负载能力力IOH可一般为可一般为 400 A3.6V注意：注意：输出短路电流输出短路电流IOS可达可达 33mA，将将造成器件过热烧毁造成器件过热烧毁，故门电路，故门电路输出端不输出端不能接地能接地！3.电压传输特性：电压传输特性：1+VCC+5VuI+-uO+-1.输出高电平输出高电平UOH、输出低电平、输出低电平UOLUOH 2.4VUOL 0.4V便认为合格。便认为合格。典型值典型值UOH=3.4VUOL 0.3V。2.阈值电压阈值电压UTuiUT时，认为时，认为ui是高电平。是高电平。UT=1.4V4.输入端噪声容限输入端噪声容限uIuO1G1G21输出高电平输出高电平典型值典型值=3.6V输出低电平输出低电平典型值典型值=0.3V输入高电平输入高电平典型值典型值=3.6V输入低电平输入低电平典型值典型值=0.3VUNH允许叠加的负向噪声电压的最大值允许叠加的负向噪声电压的最大值G2输入高电平时的输入高电平时的噪声容限：噪声容限：UNL允许叠加的正向噪声电压的最大值允许叠加的正向噪声电压的最大值G2输入低电平时的输入低电平时的噪声容限：噪声容限：5.输入、输出负载特性输入、输出负载特性&？1.前后级之间电流的联系前后级之间电流的联系2.扇出系数扇出系数 与门电路输出驱动同类门的个数与门电路输出驱动同类门的个数+5VR4R2R5T3T4T1前级前级T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前级输出为前级输出为高电平时高电平时例如：例如：+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前级前级IOLIiL1IiL2IiL3前级输出为前级输出为低电平时低电平时 例例如图电路，已知如图电路，已知74S00门电路门电路GP参数为：参数为：IOH/IOL=1.0mA/-20mA，IIH/IIL=500A/-1.43mA，试求门，试求门GP的扇出系数的扇出系数N是多少？若将电路中的芯片改是多少？若将电路中的芯片改为为74S20，其门电路参数同，其门电路参数同74S00，问此时，问此时P0的扇出系数又为多少？的扇出系数又为多少？门输出的高电平时，设可带门数为门输出的高电平时，设可带门数为NH：解解：（：（1）对门输出的）对门输出的 高、低电平情况分别进行讨论。高、低电平情况分别进行讨论。门输出的低电平时，设可带门数为门输出的低电平时，设可带门数为NL：三、动态特性三、动态特性传输延迟时间传输延迟时间1uIuO50%Uom50%UimtuI0tuO0UimUomtPHL输出电压由高到输出电压由高到低时的传输延迟低时的传输延迟时间。时间。tpd平均传输延迟时间平均传输延迟时间tPLH输出电压由低到输出电压由低到高时的传输延迟高时的传输延迟时间。时间。tPHLtPLH典型值：典型值：tPHL=8ns,tPLH=12ns最大值：最大值：tPHL=15ns,tPLH=22ns+VCC+5VR14k AD2T1T2T3T4DR21.6k R31k R4130 Y输入级输入级中间级中间级输出级输出级D1BT1多发射极三极管多发射极三极管e1e2bc等效电路：等效电路：1.A、B 只要有一个为只要有一个为00.3V1VT2、T4截止截止5VT3、D导通导通2.4.2TTL与非门和其他逻辑门电路与非门和其他逻辑门电路一、一、TTL与非门与非门0.7VRL3.6V+VCC+5V4k AD2T1T2T3T4D1.6k 1k 130 Y输入级输入级中间级中间级输出级输出级D1BR1R2R3R43.6V3.6V0.7V1V0.3V4.3V2.1V2.A、B均为均为1理论：理论：实际：实际：T2、T4导通导通T3、D截止截止uO=UCES40.3VTTL与非门与非门RL+VCC+VCC+5V4k AD2T1T2T3T4D1.6k 1k 130 Y输入级输入级中间级中间级输出级输出级D1BR1R2R3R4TTL与非门与非门整理结果：整理结果：1110ABY00011011AB&二、二、TTL或非门或非门+VCC+5VR1AD1T1T2T3T4DR2R3R4YR 1BD1 T1 T2 输入级输入级中间级中间级输出级输出级1.A、B只要有一个为只要有一个为1T2、T4饱和饱和T2、T3、D截止截止uO=0.3V2.1V1V0.3V3.6V0.3VRL+VCC2.A、B均为均为0iB1、i B1分别流入分别流入T1、T 1的发射的发射极极T2、T 2均截均截止止则则T4截止截止T3、D导通导通+VCC+5VR1AD1T1T2T3T4DR2R3R4YR 1BD1 T1 T2 0.3V0.3ViB1i B1RL输入级输入级中间级中间级输出级输出级TTL或非门或非门5V1V1V3.6V整理结果：整理结果：1000ABY00011011AB1+VCC+5VR1AD1T1T2T3T4DR2R3R4YR 1BD1 T1 T2 输入级输入级中间级中间级输出级输出级TTL或非门或非门2.4.3TTL集电极开路门和三态门集电极开路门和三态门一、集电极开路门一、集电极开路门OC门门(OpenCollectorGate)+VCC+5VR1AD2T1T2T4R2R3YD1B1.电路组成及符号电路组成及符号+V CCRC外外接接YAB&+V CCRCOC门必须外接负载电阻门必须外接负载电阻和电源才能正常工作。和电源才能正常工作。可以线与连接可以线与连接V CC根据电路根据电路需要进行选择需要进行选择2.OC门的主要特点门的主要特点线与连接举例：线与连接举例：+VCCAT1T2T4Y1B+VCCCT 1T 2T 4Y2D+V CCRC+V CCRCY1AB&G1Y2CD&G2线与线与YY外接电阻外接电阻RC的估算：的估算：n OC与非门的个数与非门的个数m 负载与非门的个数负载与非门的个数k 每个与非门输入端的个数每个与非门输入端的个数IIH+V CCRC&1&2Y&12&n&m&1kIOHIOH：OC门截止时的反向漏电流。门截止时的反向漏电流。IIH：与非门高电平输入电流与非门高电平输入电流(流入流入 接在线上的每个门的输入端接在线上的每个门的输入端)11.RC最大值的估算最大值的估算iOiIUOHminRC外接电阻外接电阻RC的估算：的估算：+V CCRC&1&2Y&12&n&m&1k2.RC最小值的估算最小值的估算0最不利的情况：最不利的情况：只有一个只有一个OC门导通，门导通，iR和和iI都流入该门。都流入该门。IOL：OC门带灌电流负载的能力。门带灌电流负载的能力。iIIILIOLIIL：与非门低电平输入电流与非门低电平输入电流(每个门每个门只有一个，与输入端的个数无关只有一个，与输入端的个数无关)IOLiRRC二、二、输出三态门输出三态门TSL门门(Three-StateLogic)(1)使能端低电平有效使能端低电平有效1.电路组成电路组成+VCC+5VR1AT1T2T3T4DR2R3R4YB1D3使能端使能端(2)使能端高电平有效使能端高电平有效1ENYA&BENYA&BENEN以使能端低电平有效为例：以使能端低电平有效为例：2.三态门的工作原理三态门的工作原理PQP=1（高电平）高电平）电路处于正常电路处于正常工作状态：工作状态：D3截止，截止，（Y=0或或1）+VCC+5VR1AT1T2T3T4DR2R3R4YB1D3使能端使能端P=0(低电平低电平)D3导通导通 T2、T4截止截止uQ1VT3、D截止截止输出端与上、下均断开输出端与上、下均断开+VCC+5VR1AT1T2T3T4DR2R3R4YB1D3可能输出状态：可能输出状态：0、1或高阻态或高阻态QP高阻态高阻态记做记做Y=Z使能端使能端何为高阻状态？悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。测电阻为，故称为高阻状态。测电压为0V，但不是接地。因为悬空，所以测其电流为0A。3.应用举例：应用举例：(1)用做多路开关用做多路开关YA11EN1ENA21G1G2使能端使能端10禁止禁止使能使能01使能使能禁止禁止(2)用于信号双向传输用于信号双向传输A11EN1ENA21G1G201禁止禁止使能使能10使能使能禁止禁止(3)构成数据总线构成数据总线EN1EN1EN1G1G2GnA1A2An数据总线数据总线011101110注意：注意：任何时刻，只允许一个三态门使能，任何时刻，只允许一个三态门使能，其余为高阻态。其余为高阻态。输出高电平电压输出高电平电压VOHVOH在正逻辑体制中代表逻辑在正逻辑体制中代表逻辑“1 1”的输的输出电压。出电压。VOHVOH的理论值为的理论值为3.6V3.6V，产品规定输出高电压的最小值，产品规定输出高电压的最小值VOHVOH（minmin）=2.4V=2.4V 输出低电平电压输出低电平电压VOLVOL在正逻辑体制中代表逻辑在正逻辑体制中代表逻辑“0 0”的输出电压。的输出电压。VOLVOL的理论值为的理论值为0.3V0.3V，产品规定输出低电压，产品规定输出低电压的最大值的最大值VOLVOL（maxmax）=0.4V=0.4V 关门电平电压关门电平电压VOFFVOFF是指输出电压下降到是指输出电压下降到VOHVOH（minmin）时）时对应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中对应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压，用常称为输入低电平电压，用VILVIL（maxmax）表示。产品规定）表示。产品规定VILVIL（maxmax）=0.8V=0.8V。开门电平电压开门电平电压VONVON是指输出电压下降到是指输出电压下降到VOLVOL（maxmax）时对应）时对应的输入电压。即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为的输入电压。即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电平电压，用输入高电平电压，用VIHVIH（minmin）表示。产品规定）表示。产品规定VIHVIH（minmin）=2V=2V TTL电路几个重要参数：电路几个重要参数：阈值电压阈值电压Vth电压传输特性的过渡区所对应的输入电电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。低电压的分界线。关于电流的技术参数关于电流的技术参数