门电路和集成逻辑门资料课件.ppt

悠彤扭汗铭础咙镍畸粱琉星涨盔窝毁褒葵笛娄珠刃篓涨枣憨纵榨评腑士命门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.1 半导体二极管和三极管的开关特性2.2 分立元件的基本逻辑门2.3 复合逻辑门2.4 TTL集成逻辑门2.5 CMOS集成逻辑门2.6 集成逻辑门使用中的几个实际问题栅汲嗜牵营啊带啊卷官磊哥弟同袍耕视薄堕稼裸渤呛夏茂肿怂强兄播颂霉门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门学习目的与要求了了了了 解解解解 场效应管的开关特性场效应管的开关特性二、三极管的开关特性二、三极管的开关特性熟熟熟熟 悉悉悉悉TTL集成逻辑门的使用注意事项集成逻辑门的使用注意事项TTL集成门的典型特点集成门的典型特点CMOS门的特点及使用注意事项门的特点及使用注意事项掌掌掌掌 握握握握TTL与非门的外特性与非门的外特性 OC门和三态门的特点及用途门和三态门的特点及用途鹰街英沿蜜碘泞厄衣膳瘦坏咒坟撕浴疙加沾猛寄肠剪响来妨血雀维劝压佣门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.1半导体二极管和三极管的开关特性半导体二极管和三极管的开关特性2.1.1 半导体二极管的开关特性 二极管具有“正向导通、反向阻断”的单向导电性，在数字电路中，若二极管正向偏置，因其对正向电流呈现的阻抗近似为零，所以可视为一个闭合的开关；当二极管反向偏置时，因对反向电流呈现的电阻趋近无穷大，又可视为一个断开的开关。即二极管在数字电路中所起的作用是开关作用。二极管在数字电路的这种开关作用，不同于机械开关，因此被称为电子开关。电子开关只有通、断两种状态。若把“通通”态用数字“1 1”表示，把“断断”态用数字“0 0”表示，则二极管在数字电路中也仅有“0”和“1”两种取值，显然，二极管在数字电路中也属于二值的逻辑变量。磨箱益鼠慌敢逞丑径去炒吱硕袱娜寨铭饵劈释衣碘粉笔恨稼摹良充拜妮倔门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门1、静态特性静态特性静态特性，就是指二极管在导通和截止两种稳定状态下的特性。（1）正向特性如果电路的输入电压为低电平，且如果电路的输入电压为低电平，且VCC与与ui的差值大于门槛电压的差值大于门槛电压UT时，二极管时，二极管VD正正向导通。导通时二极管电阻很小，因此正向导通。导通时二极管电阻很小，因此正向电流急剧增长，此时的二极管相当于一向电流急剧增长，此时的二极管相当于一个闭合的模拟电子开关。个闭合的模拟电子开关。二极管开关电路（2）反向特性当图示二极管开关电路的输入电压为高电平，即当图示二极管开关电路的输入电压为高电平，即VCC与与ui的差值小于门槛的差值小于门槛电压电压UT时，二极管时，二极管VD反向截止。截止状态下二极管呈现很大的电阻，使得反向截止。截止状态下二极管呈现很大的电阻，使得电阻电阻R上基本无电流通过。因此，输出电压上基本无电流通过。因此，输出电压uO+VCC，为高电平，为高电平“1”。为防止电流过大而导致二极管烧坏，工程实际中均要在二极管开关电路为防止电流过大而导致二极管烧坏，工程实际中均要在二极管开关电路中串接一只限流电阻中串接一只限流电阻R。催赖减厅歉椅返格勤巨鲍患寅铅讼刹抚漓巫峡询袍庇晤向篮葬叁经矫嫁哗门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2、动态特性动态特性动态特性，指二极管在导通与截止两种状态转换过程中的特性。（1）开通时间二极管导通时，二极管导通时，PN结在正向电压作用下空结在正向电压作用下空间电荷区迅速变窄，正向电阻很小。因此，间电荷区迅速变窄，正向电阻很小。因此，在导通过程中及导通以后，二极管的正向压在导通过程中及导通以后，二极管的正向压降都很小，电路中的正向电流几乎是立即达降都很小，电路中的正向电流几乎是立即达到了最大值。到了最大值。加在二极管两端的电压加在二极管两端的电压（2）反向恢复时间当二极管突然由正向偏置变为反向偏置时，当二极管突然由正向偏置变为反向偏置时，PN结两边存储的载流子形成反向漂移电流，开始时空间电荷区依然很窄，结两边存储的载流子形成反向漂移电流，开始时空间电荷区依然很窄，二极管电阻很小，所以反向电流很大，经过一定的时间二极管电阻很小，所以反向电流很大，经过一定的时间tS后，后，PN结两侧存结两侧存储的载流子显著减少，空间电荷区逐渐变宽，反向电流慢慢减小至反向饱储的载流子显著减少，空间电荷区逐渐变宽，反向电流慢慢减小至反向饱和电流时，二极管截止。和电流时，二极管截止。0 0ut0 0it 开通时间极短！开通时间极短！动态波形动态波形t tS S揉韩星场校恤青豪疯豁趁河律淋股俺沂奥晦澳掀卖益棱尧氛疚锥冷誓咨闻门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门（3）开关时间 开通时间和反向恢复时间二者之和称为二极管的开关时间。因反向恢复时间远大于正向导通所需要的时间，故在开关二极管的使用参数上往往只给出反向恢复时间来作为二极管的开关时间。二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。但是在实际应用中，开关二极管的开关速度是相当快的，硅开关二极管的反向恢复时间只有几纳秒，即使是锗开关二极管，也不过几百纳秒。摆碍述币亡扁耘输版蔚顾雅凌种宗靠搔腋袒丙洲刑两舰冰痉苏底宪琐治弄门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.1.2 三极管的开关特性三极管的开关特性 由三极管输出特性曲线可看出，三极管主要有放大、截止和饱和三种工作状态。模拟电子技术中，三极管工作在放大区；在数字电路中，三极管作为开关元件，工作在截止区和饱和区。UCE/VIC/mA020 AIB=040 A60 AIB=100 A80 A43211.52.3放放放放大大大大区区区区 三极管在数字电路中，工作在饱和区时，相当于一个闭合的电子开关；工作在截止区时，相当于一个断开的电子开关。饱饱和和区区截止区截止区丸惕半掖贵磐釜汽辉妒梧龚蔷汇跌偿产谋舀珐哲总犹绦士忍黑鸡袍丰陌步门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门1、双极型三极管的开关特性双极型三极管作为开关使用时，电路的构成是共发射极组态。当三极管处于饱和状态时，相当于一个闭合的开关，输入信号可通过三极管，由于共射组态电路的输出、输入反相关系，当输入为高电平时，输出为低电平；双极型三极管开关电路双极型三极管开关电路当三极管处截止状态时，相当一个断开的开关，输入信号无法通过，三极管输入为0，而开关电路的输出由于反相原因而呈高电平。0 0uit0 0uOt双极型三极管开关特性双极型三极管开关特性你拆娜租屉关陕债柳摩化骚约漏乾拔典宙刮蜜哲鹏颊丈嗽芒滞辛病斩瞩底门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门三极管的开关时间tui 0tuo02.5V0.7Vt1t2tON接通时间接通时间tOFF关断时间关断时间 三极管无论是从低电平到高电平，还是从高电平到低电平，状态变化都不能发生跃变，均需要一定的时间。接通时间和关断时间合称为三极管的开关时间。开关时间的长短决定了三极管的开关速度，开关时间不仅取决于三极管的结构工艺，还与外加输入电压的大小和极性有关。因此，提高三极管的开关特性一是制造开关时间较小的管子，二是设计合理的外电路，以减少开关时间。逆脾隧箔溢趋跑绞翅蓄里煽隋抬译屏炒拭闪回胞幽师圈杀堡蚕锣撤贱逮沪门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2、MOS管的开关特性管的开关特性 利用MOS管的上述特性，在数字电路中常把它作为电子开关使用，即MOS管截止时相当一个断开的开关；变阻状态时相当一个闭合的开关。由于工艺的不同，MOS管相比于晶体管，其开关速度慢一些。uGS+_ _gdss当栅源当栅源uGSUT时，时，MOS管处变阻状管处变阻状态，其等效电路如右图所示：态，其等效电路如右图所示：犯牙作墟蓝惺趾受摧拎窝回忘浩崩芒隧菲负侧炯娠剩填漆淹瀑歼指取饲抬门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门 MOS管随着UGS的增大，漏极和源极之间的电阻RDS由大变小，漏极电流逐渐增加，输出电压不断下降，MOS管的工作状态从截止区经过恒流区最后进入可变电阻区。在可变电阻区，RDS的大小受输入电压UGS的控制。即MOS管导通时，其内阻RDS至少也要有1k左右，通常此阻值是不能忽略的。在动态工作状态下，电路输入信号发生高、低电平跳变时，MOS管的漏极电流变化和输出电压的变化都将滞后于输入电压的变化。因此，由MOS管构成的反相器，处理信号的速度要比双极型三极管反相器慢。翔瞒莱扎刘摧孺吐饯昆绳胚于识殴圣铭凑常蔽梢铅颈涂褐喻茅针胳半尼勘门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门MOS管的保护措施 由于MOS管栅极输入电阻较大，易感应电荷使绝缘层击穿。因此，在实用中常采用如右图所示的过压保护电路。MOS管开关电路 当输入电压ui为高电平时，uiUT，MOS管导通，输出为低电平。当输入电压ui为低电平时，则uiUT，MOS管截止，输出电压uO=VDD，为高电平。挽萎彻鲤氰继铀糟菏蚜摹篓难咙师助侵丑鹤谓糊与火弦锦胃悄奇结烧阉堆门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门利用二极管的开关利用二极管的开关特性，用两个二极特性，用两个二极管和一个电阻构成管和一个电阻构成一个两输入的一个两输入的“与与”逻辑电路。逻辑电路。利用双极型三极管的开利用双极型三极管的开关特性，你能构成一个关特性，你能构成一个“非非”逻辑电路吗？逻辑电路吗？三极管构成的反三极管构成的反相器，必须是何相器，必须是何种组态的电路？种组态的电路？功哆刹嚎镑垃劳讳恿贮跨徘熬浇椎柱登呀宝帅颊宰薯跨慕员倘贤逆煽饮介门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.2分立元件的基本逻辑门分立元件的基本逻辑门二极管“与”门电路 由二极管或三极管开关元件构成的逻辑电路，工作时的状态像门一样按照一定的条件和规律打开或关闭，所以又被称为门电路门电路。门开 信号通过；门关信号阻断。门电路是构成组合逻辑电路的基本单元，应用十分广泛。D1A AD2B BUCCRF F“与与”门电路0V3V0V0V反偏截止！反偏截止！反偏截止！反偏截止！3V3V3V3V 输入中只要有一个为低电平0 0时，该低电平二极管就会迅速导通，输出F F将被钳位到低电平0 0 0 0；其余高电平输入端，其端子上串接的二极管呈截止态。输入全部为高电平3V时，输入端上串接的二极管同时导通，输出F被钳位在高电平“1 1”。“与与”门逻辑图符号F FA A&B B滞住绳祟术薯邀统肇镶诫广嚷匣烂噶巩沙涯葱醛捻锡烧笆抗盾涟够炕盖澜门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门二极管“或”门电路D1A AD2B BUCCRF F“或或”门电路 一个“或”门的输入端也是至少为两个，其输出端只有一个。输入中只要有一个为高电平3V时，串接其上的二极管则迅速导通，输出F将被钳位到高电平1 1；其余为低电平的输入端，其端子上串接的二极管呈截止态。输入全部为低电平0时，输入端上串接的二极管同时导通，输出F被钳位在低电平“0 0”。3V0V3V3V反偏截止！反偏截止！反偏截止！反偏截止！0V0V0V0V注意：注意：分析过程中门电路中串接的二极管，都是按理想二极管处理的，实际硅管导通时管压降0.7V，锗管导通时0.3V。“或或”门逻辑图符号F FA A 1 1B B耳挽版镁僳懦环暑丧住欠拘默庭黑雨醚贵丈歇卢备照驯屿汛魄征欠霍叭波门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门T TRCUBB+UCCRB1RB2A AF F“非非”门电路 输入变量A A 为高电平3V时，三极管饱和导通，ICRC+UCC，因此输出F F为低电平0V；当输入变量A A 为低电平0V时，三极管截止，输出F F +UCC，显然为高电平。3V0V0V饱和导通饱和导通饱和导通饱和导通0V+UCC截止不通截止不通截止不通截止不通 由图可看出，一个“非非”门的输入端只有一个只有一个，输出端也只有一个。“非非”门逻辑图符号F F 1 1A A三极管“非”门电路衔栏桥创京默苏斧情表架鲜伤识酉崎凄优碧约钙嘲床钧困虫蹈桩它痊腕俭门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门试默画出三种基本试默画出三种基本逻辑门的图符号。逻辑门的图符号。你能迅速说出你能迅速说出“与与”门、门、“或或”门和门和“非非”门的逻辑功能吗？门的逻辑功能吗？基本逻辑门有哪基本逻辑门有哪些？些？众截箍嘎厨议画蝶臀培欧敛媒宽极辗送均盘赶及薯狠探钳雅燎棋矾厨涨丙门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.3复合逻辑门复合逻辑门逻辑功能：有有0 0出出1 1；全；全1 1出出0 0F&AB 1 1F F与门和非门可构成“与非与非”门门与门非门F&AB与非门与非门图符号“与非”门是“与”门的非，因此：“与非”门隶碑江侥片锋补缨戈悟纯上尿禹郑侄赘巩囚钞槛逼砚癸漾铃酉维烙晌阂烙门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门有有1 1出出0 0；全；全0 0出出1 1F 1111AB 1 1F F或门和非门可构成“或非或非”门门或门非门F 1111AB或非或非门图符号或非逻辑功能：“或非”门司轻皆菊眉撤蝗舟潭稽助焚送赵钻怀舜瓷历固诧向糯宇奸讫凳藉迭醉琼寝门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门“与或非”门逻辑功能：逻辑功能：与门中只要有1个输出为1，F即为0；两个与门输出均为0时，F才为1。F1&AB“与”门、“或”门和“非”门可构成“与或与或非非”门门与门非门与或非与或非门图符号F2&CD与门或门&ABF F 1 1&CDF3 1 1 1 1F绑僻灰歌组迎犊参乾钩航哺遗既帜腋涵疫熟烹祈捉糯祈孕和悄棱芯个胳羡门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门“异或”门“同或”门F F =1 1AB异或门异或门图符号F =1 1AB 异或门是一个只有两输入、一输出的逻辑门电路。异或门逻辑功能可描述为：相同出相同出0 0，相异出，相异出1 1。同或门图符号 显然，同或门是异或门的非。其逻辑功能：相同出相同出1 1，相异出，相异出0 0。州窑屡殃巧适兼踢严奶磁属桶伊熔晴奥觉揭接释盈望咖扔充焕闹铸冀畔符门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门同或门和异或门同或门和异或门的功能是什么？的功能是什么？二者有联系吗？二者有联系吗？你能说出常你能说出常用复合门的用复合门的种类吗？种类吗？写出图示电路写出图示电路的逻辑表达式。的逻辑表达式。默画出各种复默画出各种复合逻辑门的图合逻辑门的图符？符？阴历快浇蝶宪难堕详艇篷箩鸯章弗氨击活湃遂戈瓶鹏菜延蔫潍俐铃醋尹唱门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.4TTL集成逻辑门集成逻辑门 把电路中的半导体器件、电阻、电容及导线制作在一块半导体基片上，并封装在一个壳体内所构成的完整电路称为集成电路，简称IC。常见的数字集成电路通常为右图所示双列直插式集成组件。集成芯片就象确定了输入和输出的“黑盒子”，其核心可能是非常复杂的电路。对使用者而言，只要掌握查阅器件资料的方法，了解其逻辑功能并正确使用即可。集成逻辑门是最基本的数字集成电路，是组成数字逻辑的基础，学好它，对于掌握数字电子技术极为重要。需要注意的是：几乎所有IC的电源和“地”端通常不标在原理图中，但连线时，电源和地是驱动，必不可少。厦泳茎拎搜骋催线王砷间境傲抛殖马心蚌滞痘搂僻激舌愈续衅抚搬肌尿滔门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门 逻辑电路的输入端和输出端都采用了半导体晶体管，称之为T Transistor-T Transistor-L Logic(晶体管-晶体管-逻辑电路)，简称为TTLTTL，TTL集成逻辑门是目前应用最广泛的集成电路。3.6V3.6V0.3V0.3VR4R3R5R2R1A AB BC C3K+UCC7501003003K5VF FT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5(U0)(Ui)1)TTL与非门输入级输入级输入级输入级中间级中间级中间级中间级输出级输出级输出级输出级TTLTTL与非门内部电路组成结构图与非门内部电路组成结构图2.4.1 典型TTL与非门惫体属坦吐挤都狱舔塔坑扒幅院动县溅挨减啊拐肥雏凿侠惠峰葱菇其兹醋门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门R4R3R5R2R1A AB BC C3K+UCC7501003003K5VF FT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5(U0)(Ui)输入级由多发射极晶体管T1和电阻R1组成。所谓多发射极晶体管，可看作由多个晶体管的集电极和基极分别并接在一起，而发射极作为逻辑门的输入端。多个发射极的发射结可看作是多个钳位二极管，其作用是限制输入端可能出现的负极性干扰脉冲。Tl的引入，不但加快了晶体管T2储存电荷的消散，提高了TTL与非门的工作速度，而且实现“与”逻辑作用。清营厚暑裔晤街降辈妙噎累昭息郊膘纶伊察柳颂舷纸多掷穗趾淌脊惰曹谜门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门R4R3R5R2R1A AB BC C3K+UCC7501003003K5VF FT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5(U0)(Ui)中间级由电阻R2，R3和三极管T2组成。中间级又称为倒相极，其作用是从T2的集电极和发射极同时输出两个相位相反的信号，作为输出极里的三极管T3和T5的驱动信号，同时控制输出级的T4、T5管工作在截然相反的两个状态，以满足输出级互补工作的要求。三极管T2还可将前级电流放大以供给T5足够的基极电流。墅惧听捣驼登诀瘦浆病确巡匀表舍谣状选帐坐肥鼻唇撑妊砾峭秩幢谢绽颧门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门R4R3R5R2R1A AB BC C3K+UCC7501003003K5VF FT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5(U0)(Ui)输出级由晶体管T3、T4和T5，电阻R4和R5组成推拉式的互补输出电路。T5导通时T4截止，T5截止时T4导通。由于采用了推挽输出(又称图腾输出)，该电路不仅增强了带负载能力，还提高了工作速度。霜镰侈迢胆斜飞操睫斧壶滦喝予肉彬妖挞饮见行闲赎贯吹占滴翔慎疫矽皇门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门工作原理工作原理R4R3R5R2R1A AB BC C3K+UCC7501003003K5VF FT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5(U0)(Ui)输入端至少有一个为低电平时的工作情况：0.3V3.6V3.6V3.6V0.3V低电平对应的PN结导通，T1的基极电位被固定在0.3+0.7=1V上。1V1V1.4V1.4V5V5V显然T1的集电结反偏，导致T2、T5截止。T2截止时的集电极电位：V2CUCC=5V深度饱和深度饱和 T2管集电极+5V的电位足以使T3、T4导通并处于深度饱和状态。因R2和IB3都很小，均可忽略不计，所以与非门输出端F点的电位：VFUCCIB3R2UBE3UBE4500.70.73.6V3.6V3.6V实现了有0出1的与非功能柄酱胎棠椒昏蝶盐烦善捂土符窥摧敷嘎落立支弥拄筏舍衬抡货私庚辩书衡门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门输入端全部为高电平时的工作情况：R4R3R5R2R1A AB BC C3K+UCC7501003003K5VF FT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5(U0)(Ui)3.6V3.6V3.6V3.6V0.3V由“地地”经T2、T5管的发射结电位升至1.4V，经T1集电结升为2.1V。2.1V2.1V1.4V1.4V显然T1处于倒倒置置工作状态，此时集电结做为发射结使用。倒置情况下，T1可向T2基极提供较大电流。深度饱和深度饱和 T2管深度饱和后，其发射极电流在电阻R3上产生的压降又为T5管提供足够的基极电流使T5管饱和导通，从而使与非门输出F点的电位等于T5管的饱和输出典型值：F=0.3VF=0.3V0.3V0.3V实现了全1出0的与非功能深度饱和深度饱和比抨矛卑棺硬橡懂解义盾强石奶椎垮还谚灭氟浇戒淄拿洋傈栽那训蠢茸贰门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门 UOL是被测与非门一输入端接1.8伏、其余输入端开路、负载接380欧的等效电阻时，输出端的电压值。典型值0.3VTTL与非门的外特性和主要参数U U0H0HUILU U0L0LUIHA AB BC CD DE Eu0/Vui/V1231234TTL与非门参数的测试要在一定条件下进行，一般要遵守的原则有：不用的输入端应悬空(悬空端子为高电平“1 1”)；输出高电平时不带负载；输出低电平时输出端应接规定的灌电流负载。TTL与非门外特性TTL与非门主要参数输出高电平输出高电平U0H是被测TTL与非门一个输入端接地、其余输入端开路时的输出端电压值。典型值3.6V关门电平UOFF：输出为0.9UOH时，所对应的输入电压称为关门电平UOFF。典型值为1V开门电平UON：输出为0.35V时，所对应的输入电压称为开门电平UON。典型值为1.4V。其余参数看课本。UON输出低电平输出低电平UOFF关门电平关门电平开门电平开门电平繁右芭氏啮框捡桨僧全腥戌蜕院宛界道蓬叁臼各漫掇待愈涛枝烽井献屡无门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.4.2 集电极开路的TTL与非门(OCOC门门门门)去掉普通TTL与非门中的T3、T4管，让T5管的集电极开路，即构成集电极开路的“与非”门。R5T T3 3 T T4 4R4R1A AB BC CR2+5VT T1 1T T2 2R3T T5 5F F(U0)(Ui)RC+UC OC门在使用时要外接一个电源UC和一个电阻RCOC门的特点是输出门门的特点是输出门T5的的集电极开路集电极开路。禽忘较戚媳吁诸迁鉴筷娥夕电绿搁诛鹅佬原势捆岁都杏配涸褒腻裔炎暴立门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门R1A AB BR2+5VT T1 1T T2 2R3T T5 5F FRC+UC当OC门输入全为高时，T2和T5导通饱和，输出F为低电平0.3V0.3V0.3VOC门输入有一个为低时，T2、T5截止，输出F为高电平UC U UC C OC门同样可实现门同样可实现与非与非功能功能OC门的逻辑电路图符号门的逻辑电路图符号A AB BF F&OC门可实现门可实现“线与线与”逻辑逻辑A AB BF F1 1&C CD DF F2 2&F F“线与线与”逻辑功能逻辑功能R RCCU UCC还能实现还能实现“与或非与或非”逻辑运逻辑运算算甫彤扩冻积咯盯羽争晕娜驯会识户揪舌偏凄堤纽孩热秋淆嫂儿碾刚唁六哟门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门左图所示即利用OC门使输出转换为输出转换为12V 12V 的电路上述分析可知，OC门具有“线与线与”功能，并且在线与的过程中实现了输出对输入的与或非逻辑运算。OC门还可用于数字系统接口部分的电平转换。ABF F&RC12VOC门还可以用来驱动指示灯、驱动指示灯、继电器继电器等，如左图所示电路。ABF F&UC圈峦玛桓兴账淀企搭辆篮掂堕誉讶辟锭烙肢俊似讳哎汕做荣淖狭躁秽咏琅门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门 三态门与普通TTL与非门相比，只是多出了一个电阻和两个二极管。三态门控制端EN=1时，二极管D2截止，相当于控制端放弃控制权，此时三态门相当于一个普通与非门，输出由输入端A、B决定。三态门电路分析三态门电路分析 三态门控制端EN=0(有效态)时，控制端行使控制权，此时T1饱和，其基极电位约为1V，使T2、T5截止，同时D2导通使T3、T4也截止。这时从外往输入端看进去，电路呈现高阻态。由于电路在EN=1时输出有高、低电平两种状态；在EN=0时输出为高阻态，共呈三种状态，因此称为三态门。D2R5T T3 3T T4 4R4R1A AB BR2+UCCT T1 1T T2 2R3T T5 5F FENENRD12.4.3 三态门懒花溃轧辽桑浊爽滴最猩池沪缺秀茨瞩贿握胞臂锭骤鞠幢徘荚渠光狭犁锋门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门三态门真值表B BA AF F0 01 11 11 10 01 10 01 11 11 11 10 0ENEN1 11 11 10 0 高阻态高阻态高阻态高阻态0 0 三态门逻辑图符号ABE/DE/DF FENEN&利用三态门可以实现总线结构利用三态门可以实现总线结构 图示为三态门总线结构图。用一根总线轮流传送几个不同的数据或控制信号时，让连接在总线上的所有三态门控制端轮流处于高电平，任何时间只能有一个三态门处工作状态，其余三态门均为高阻状态。这样，总线将轮流接受来自各个三态门的输出信号。这种利用总线来传送数据或信号的方法广泛应用于计算机技术中。总线（总线（BUSBUS）D1&EN&EN&END2DnE/DnE/D1E/D2L1L2Ln几博耽咀盲斜海梢汰曹朵踩冀困无平寥毋毯京邀蘸推痰埠苫试秦盾物然蓄门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门两种常用的TTL与非门集成电路芯片管脚排列图(a)74LS00与非门芯片管脚排列图与非门芯片管脚排列图 电源电源 1 2 3 4 5 6 7&14 13 12 11 10 9 8 地地&1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 电源电源 地地(b)74LS20与非门芯片管脚排列图与非门芯片管脚排列图 型号中74是指标准型系列TTL芯片；L指低功耗；S表示肖特基。其中74LS00中包含四个2输入的与非门；74LS20包括两个4输入的与非门。芯片中的电源电源线和“地地”线均为公用。靡婉壶惺锡谐响琐浅拔昂若驯脓靡迷丢洗黍脂鲁尼团厦振呵豪写择皑犁辗门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门 4、具有图腾结构的几个TTL与非门输出端不能并联；输出高电平U UOHOH(3.6V)、输出低电平 U UOLOL(0.3V)，关门电平U UOFFOFF(1V)，开门电 电平U UONON(1.4V)，输入高电平噪声容限U UNLNL=U UOFFOFFU UILIL，输入低电平电流I IILIL(1.4mA)，扇出系数N NO O(NO越大带负载能力越强)等。2.4.5 TTL 2.4.5 TTL与非门使用时的注意事项与非门使用时的注意事项 1、不用的管脚 可以悬空，不可以接地；2、不用的管脚可以接高电平，不可以接低电平；5、输出端接容性负载时，应接大电阻(2.7K)限流；3、几个输入端引脚可以并联连接；6、TTL集成电路的电源电压应满足5V要求，输入信号电平应在05V之间。TTL与非门的与非门的主要参数？主要参数？7、用45W以下电铬铁焊接，最好用中性焊剂，设备应良好接地。墓贬跋恒刽表硒邓堪递花豁贾检殷题汉废将绞扔赌积聋陶谭冉秩状克匪衣门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门试述图腾结构的试述图腾结构的TTLTTL与非门和与非门和OCOC门的主门的主要区别是什么要区别是什么？三态门和普通三态门和普通TTLTTL与非门有什么不同与非门有什么不同？主要应用在什么？主要应用在什么场合场合？TTL TTL与非门如有多余输入端能不能与与非门如有多余输入端能不能与“地地”相接？相接？TTL TTL或非门如有多余输或非门如有多余输入端能不能与入端能不能与5V5V电源相接或悬空？电源相接或悬空？何谓何谓“线与线与”？哪一种逻辑门能哪一种逻辑门能实现实现“线与线与”逻逻辑？辑？试通过实验记录。用内阻为试通过实验记录。用内阻为20K/V20K/V的万用表测量的万用表测量74LS0074LS00集成集成芯片中的一个门，在下列各种情芯片中的一个门，在下列各种情况下：况下：（1 1）其它输入端悬空；）其它输入端悬空；（2 2）其它输入端接）其它输入端接5V5V电源；电源；（3 3）其它输入端有一个接地；）其它输入端有一个接地；（4 4）其它输入端有一个接）其它输入端有一个接0.3V0.3V。测量门上一个悬空输入端的电测量门上一个悬空输入端的电压，测量值各为多少压，测量值各为多少V V？棕稠纬阑海久期震迁赴辉匣攒闻窘契淬熊契牌驼登背吨垢今肤怂央原立喳门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.5 CMOS集成逻辑门2.5.1 CMOS反相器工作原理工作原理 如果要使电路中的绝缘栅型场效应管形成导电沟道，T1的栅源电压必须大于开启电压的值，T2的栅源电压必须低于开启电压的值，所以，电源电压UDD必须大于两管开启电压的绝对值之和。ui0V时，T1截止，T2导通。输出 电压u0UDD，高电平；uiUDD时，T1导通，T2截止。输出 电压u00V，低电平。载管为P沟道增强型MOS管，两管的漏极接在一起作为电路的输出端，两管的栅极接在一起作为电路的输入端，T1、T2源极与其衬底相连，一个接地，一个接电源。T1工作管为N沟道增强型MOS管，T2负实现了见见0 0出出1 1、见、见1 1出出0 0的非门功能！独葡洼垂嗅辨怎木蠢臣段雏奸默汪寒隧耕龙辅率厉憾抹抬今空丰官俘谍砒门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.5.2 CMOS传输门工作原理工作原理 设高电平为10V，低电平为0V，电源电压为10V。开启电压为3V。在CP“1 1”时，若输入电压为0V7V，则TN管的栅源电压不低于3V，因此TN管导通；若输入电压为3V10V，则TP管导通。即在输入电压为0V10V的范围内，至少有一个管子是导通的，即u0=ui。此时传输门相当于接通的模拟开关。当CP=“0 0”时，无论输入电压ui在010V之间如何变化，栅极和源极之间的电压都无法满足管子导通沟道产生的条件，因此两管都截止，输入信号不能传输到输出端，称传输门关断。此时相当于模拟开关断开。传输门在数字电路中起开关作用，所以也称作模拟开关模拟开关。留豹苏颖逮彦舶帅菏肋魄苇扔填畏胀韵妹非凯矾湍烫扫袁提乞荆戴卯薛馏门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门CMOSCMOS集成电路的特点及使用注意事项集成电路的特点及使用注意事项CMOS电路容易受静电感应而击穿，在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好，尤其是CMOS电路多余不不用的输入端不能悬空用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。CMOS电路的工作速度比TTL电路低；CMOS电路的带负载能力没有TTL电路强；CMOS电路的抗干扰能力强；CMOS电路的集成度比TTL电路的集成度高；CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。门电路的功耗只有几个W，中规模集成电路的功耗也不会超过100W。CMOS电路的电源电压允许范围较大，约在318V；CMOS电路适合于特殊环境下工作；CMOS集成电路虽然出现较晚，但发展很快，更便于向大规模集成电路发展。其主要缺点是工作速度较低。泵姓死羽被缕逝腊攒折墓豫此构崭画婉搅骚恐贵苫奎惧镁勾奠倦妈炼耻造门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门F=ABC是是三输入的三输入的与门；与门；G是是非门非门(略略)。TTL门的逻辑高电平约为门的逻辑高电平约为3.6V；低电；低电平约为平约为0.3V。CMOS门的逻辑高电平约门的逻辑高电平约为为510V,低电平约为低电平约为00.4V.使用时特别使用时特别要注意要注意CMOS门芯片不用的输入端不能门芯片不用的输入端不能悬空！其他注意事项可参看课本。悬空！其他注意事项可参看课本。TTL门和门和CMOS门的逻门的逻辑高电平和逻辑低电平辑高电平和逻辑低电平大约为多少？使用时两大约为多少？使用时两类门各要注意些什么？类门各要注意些什么？两个两个TTLTTL与非门的输出与非门的输出端可以直接连接吗？端可以直接连接吗？为什么？为什么？三态门与普通三态门与普通TTL与非门相比有什么与非门相比有什么不同？三态门主要不同？三态门主要应用于什么场合？应用于什么场合？普通与非门只有高电平和低电平两普通与非门只有高电平和低电平两种状态，三态门除了这两种状态还有种状态，三态门除了这两种状态还有高阻态高阻态。三态门主要应用于总线传送，。三态门主要应用于总线传送，它可进行单向数据传送，也可以进行它可进行单向数据传送，也可以进行双向数据传送。双向数据传送。不能直接相连！因为当输出端连在一起时，若各门的输出电不能直接相连！因为当输出端连在一起时，若各门的输出电平不同，则会有一个很大的电流由输出为高电平的门流向输出为平不同，则会有一个很大的电流由输出为高电平的门流向输出为低电平的门，从而将门电路烧毁。低电平的门，从而将门电路烧毁。逻辑函数逻辑函数F=ABC和和G=A各各为何门？画出它们的逻辑为何门？画出它们的逻辑图符号和写出其真值表图符号和写出其真值表.思考与问题思考与问题卓薯钵酿孤寇溶十逞污皑傍迷芋缺觅逐沪加巳掀珠厘额唇粗壹霄芥夹奋抚门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门CMOSCMOS传输门传输门传输门传输门的主要用途是的主要用途是的主要用途是的主要用途是什么？什么？什么？什么？CMOS集成电路具有什集成电路具有什么特点？和么特点？和TTL集成电路集成电路相比较有哪些不足？相比较有哪些不足？为什么说为什么说CMOS集成电路比集成电路比TTL集成电路的静态功耗低？集成电路的静态功耗低？抗干扰能力强？抗干扰能力强？为什么为什么CMOS门门电路闲置的输入电路闲置的输入端不允许悬空处端不允许悬空处理？理？如将如将CMOS与非门、与非门、或非门和异或门作反或非门和异或门作反相器使用，输入端应相器使用，输入端应如何连接？如何连接？CMOS反相器、反相器、CMOS漏极开漏极开路的路的OD门和门和CMOS三态门，它三态门，它们的输出端可以并联使用吗？们的输出端可以并联使用吗？为什么？为什么？谊书举颜蚜匈炊拈睛慰摈袜蹦讨副拱孵咱财卵轮鸵虏汐刚惮音苞炳厅雍竭门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门&CMOSCMOS门门TTLTTL门门CC74HC50CC74HC50专用专用CMOSTTL电平转换器电平转换器UDDUCC1、CMOS4000驱动驱动TTL电路电路通过通过CMOSCMOS驱动器驱动驱动器驱动TTLTTL电路电路通过电流放大器驱动通过电流放大器驱动TTLTTL电路电路2.6集成逻辑门使用中的几个实际问题集成逻辑门使用中的几个实际问题 2.6.1 各种逻辑门之间的接口问题意撤凛纬婪毒揽围济闺外荫凡养亮镣寨蔫屿蚌撂眼舍旧归船乎腊训卜蓄艇门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门 两种不同类型的集成电路相互连接，驱动门必须要为负载门提供符合要求的高低电平和足够的输入电流，满足下列条件：1、驱动门的UOH（前级）负载门的UIH（后级）；2、驱动门的UOL（前级）负载门的UIL（后级）；4、驱动门的IOL（前级）负载门的nIIL（后级总)。3、驱动门的IOH（前级）负载门的nIIH（后级总)；2、TTL门驱动门驱动CMOS门门TTLTTL门门&R5VCMOSCMOS门门&滤候霞会彭厘滥广貌冬帚潭懊嘘啄咒杀肇占硒州寂满笔瞥使谊卒微焉孟睡门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.6.2 门电路带负载时的接口电路1、用门电路直接驱动显示器件TTL:IOH=0.4mACMOS:IOH=4mATTL:IOL=816mACMOS:IOL=4mATTLTTL带灌电流负载能力强。带灌电流负载能力强。1LEDRui带拉电流负载带拉电流负载1LEDRuiVCC带灌电流负载带灌电流负载厢靖稀芬究净腋瓜亚肃箍弗温辙烷蹿涕样极煞亲晰努甲子榔掸淹镁檬灿县门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2、机电性负载接口 在继电器应用电路中，继电器本身的额定电压和电流参数。通常需用运算放大器来提升到必须的数值，即模拟电压和电流的接口值。对小型继电器来讲，可将两个反相器并联作为驱动器件，如下图所示。告屁兰峰鲜齿鸥能甭拾俱螺章隆炔顶喜挽品垛酷茹撞远序冷役剐击郸驯簇门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2.6.3 抗干扰措施1、多余输入端的处理措施 对于TTL门与非门，一般可将多余的输入端通过13 K的上拉电阻接电源正极；也可利用反相器将其输入端接地（逻辑1的处理）。直接把多余端接地（逻辑0的处理）。处理原则处理原则不能影响输入与输出之间的逻辑关系 对于CMOS电路，对于输入端可根据需要直接接地（逻辑0的处理）；或直接接VDD（逻辑1的处理）。氦颐拟踌伏梧宠舒炼风鲜钒址袍唱业疲六秸太腺鹏以姥呵荣琢蓄裔阑匪酞门电路和集成逻辑门门电路和集成逻辑门2、去耦合滤波器 用10100F 的大电容器与直流电源并联，以滤除不需要多余的频率成分。除此以外，对于每一个集成芯片还应加接0.lF的电容器，以滤除开关噪声。3、接地和安装工艺 将电源“地”与信号“地”分开，先将信号“地”汇集在一点，然后将二者用最短的导线连在一起，以避免含有多种脉冲波形（含尖峰电流）的大电流引到某数字器件的输入端而导致系统正常的逻辑功能失效。此外，当系统中兼有模拟和数字两种器件时，同样需将二者的“地”分开，然后再选用一个合适的共同点接地，以免除电源“地”和信号“地”之间的影响。必要时，也可设计模拟和数字两块电路板，各备直流电源，然后将二者