（高职)第2章 逻辑门电路ppt课件.ppt

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1、第第2 2章章 逻辑门电路逻辑门电路知识目标知识目标 了解了解TTLTTL与非门、与非门、OCOC门、三态门、门、三态门、CMOSCMOS反相器、传输门的逻辑功能；反相器、传输门的逻辑功能； 掌握掌握TTLTTL电路的电压传输特性和输电路的电压传输特性和输入端负载特性；入端负载特性； 理解逻辑门集成电路器件电性能参理解逻辑门集成电路器件电性能参数的含义。数的含义。 技能目标技能目标 能够识别各种逻辑门符号，并能根据输入条件确定输能够识别各种逻辑门符号，并能根据输入条件确定输出，列出相应真值表；出，列出相应真值表； 能够根据逻辑门符号，确定其使能端和禁止端；能够根据逻辑门符号，确定其使能端和禁止

2、端； 会绘制集成电路芯片的外部连接以实现其对应的逻辑会绘制集成电路芯片的外部连接以实现其对应的逻辑功能；功能； 会绘制逻辑门的时序图；会绘制逻辑门的时序图； 能够利用仪器测试集成电路芯片的功能，并对集成芯能够利用仪器测试集成电路芯片的功能，并对集成芯片所在电路进行故障诊断和排除。片所在电路进行故障诊断和排除。任务任务 身高范围检测电路身高范围检测电路 任务分析任务分析 要求该检测电路可以在人流比较大的地方要求该检测电路可以在人流比较大的地方（如车站、影院等处）快速判别进入者身高，（如车站、影院等处）快速判别进入者身高，以确定其购全票、半票还是免票的资格。以确定其购全票、半票还是免票的资格。 根

3、据任务要求，该检测电路应包含根据任务要求，该检测电路应包含光电检光电检测器测器、身高范围判别电路身高范围判别电路和和声光指示电路声光指示电路三个三个部分。部分。 任务实现任务实现 2.1.1 分立元件门电路分立元件门电路2.1. 基本逻辑门电路基本逻辑门电路1. 1. 二极管与门二极管与门 +VCC(+5V) R 3k Y D1 A D2 B 3V 0V ABY &A BY0 00 11 01 10001Y=AB A D1 B D2 3V 0V Y R 3k 2.2.二极管或门二极管或门ABY 1A BY0 00 11 01 10111Y=A+BA =40+5V Y电路图1逻辑符号AY1k4.

4、3k3.3.三极管非门三极管非门u uA A0V0V时，三极管截止，时，三极管截止，i iB B0 0，i iC C0 0，输出电压输出电压u uY YV VCCCC5V5Vu uA A5V5V时，三极管导通。基极电流为：时，三极管导通。基极电流为：i iB BI IBSBS，三极管工作，三极管工作在饱和状态。输出电在饱和状态。输出电压压u uY YU UCESCES0.3V0.3V。mA1mA3 . 47 . 05Bi三极管临界饱和时三极管临界饱和时的基极电流为：的基极电流为：mA16. 01303 . 05BSIAY0110AY 与非门与非门或非门或非门2.1.2 复合逻辑门电路复合逻辑门

5、电路全全1 1输出输出0 0全全0 0输出输出1 1异或门异或门相异输出相异输出1 12.2 2.2 集成逻辑门电路集成逻辑门电路v(a)1/4 7400内电路内电路（与非门）（与非门）v(b) VT的等效电路的等效电路1.1. TTLTTL与非门与非门ABUCCCR12.2.1 TTL2.2.1 TTL集成逻辑门集成逻辑门TTLTTL与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能第一段第一段：A: 1 0 0B: 0 1 0A: 1 0 0B: 0 1 0A: 1 0 0B: 0 1 00011第二段：第二段：A: 1 0 0B: 0 1 0A : 1B: 1ABB 1V T5V T4C1ZA: 1 0

6、0B: 0 1 01100ABB 1V T5V T4C1ZV T1V T2V D3ABB1VT5VT4C1ZVT1VT2VD3 A B Z 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0ZAB TTL与非门的电压传输特性是指其输出电压与非门的电压传输特性是指其输出电压uO与输入电压与输入电压uI的关系特性。的关系特性。 UOFF UON uI / V320114A B2EDC3uO / VUOL UNH UNL UOH UTH 截止区截止区线性区线性区转折区转折区饱和区饱和区关门关门电平电平阈值阈值电平电平开门电平开门电平 TTL TTL与非门的电压传输特性与非门的电压传输特性(1) IIH

7、(max) ：输入高电平时的输入电流的最大值，：输入高电平时的输入电流的最大值，40 A。(2) IIL (max) ：输入低电平时的输入电流的最大值，：输入低电平时的输入电流的最大值，-1.6 mA。(3) UIH (min) ：输入高电平的下限值，即开门电平：输入高电平的下限值，即开门电平UON ，2.0 V。(4) UIL (max) ：输入低电平的上限值，即关门电平：输入低电平的上限值，即关门电平UOFF ，0.8 V。(5) UOH (min) ：输出高电平的下限值，：输出高电平的下限值，2.4 V。(7) IOH (max) ：高电平输出电流（拉电流）的上限值，：高电平输出电流（拉

8、电流）的上限值，0.4 mA。(8) IOL (max) ：低电平输出电流（灌电流）的上限值，：低电平输出电流（灌电流）的上限值，-16 mA。(6) UOL (max) ：输出低电平的上限值，：输出低电平的上限值，0.4 V。(9) VCC ：电源电压，（：电源电压，（55%）V。v TTL TTL与非门的主要参数与非门的主要参数( (以以CT7400CT7400为例为例) )(10) ICCH ，ICCL ：输出高、低电平时，电源供给的电流，：输出高、低电平时，电源供给的电流， 给出最大值。给出最大值。(11) NO ：扇出系数，指带同类门负载的个数，：扇出系数，指带同类门负载的个数，10

9、。(12) t pd ：平均传输时间，：平均传输时间，10 ns .(13) f cp ：工作速度，：工作速度，25 MHz 。 (14) UTH ：阈值电压，与非门的开关状态改变时，：阈值电压，与非门的开关状态改变时， 对应输入端的门槛电压，对应输入端的门槛电压，1.4 V。(15) RON ：开门电阻，与非门由关态变为开态时，其输入端所：开门电阻，与非门由关态变为开态时，其输入端所 接的电阻，典型值接的电阻，典型值。 (16) OFF ：关门电阻，与非门由开态变为关态时，其输入端所：关门电阻，与非门由开态变为关态时，其输入端所 接的电阻，典型值接的电阻，典型值.。 (17) UNH ：输入

10、高电平时的噪声容限：输入高电平时的噪声容限.(18) UNL ：输入低电平时的噪声容限。：输入低电平时的噪声容限。噪声容限噪声容限 噪声容限表示门电路的抗干扰能力。高电平噪声容限噪声容限表示门电路的抗干扰能力。高电平噪声容限 UNH=UOH-UIH ，低电平噪声容限，低电平噪声容限UNL=UIL-UOL 。扇出系数扇出系数平均传输延迟时间平均传输延迟时间输入波形50%输出波形50%tpd1tpd2 TTL与非门的输入端所接电阻与非门的输入端所接电阻RI之值和由此产生的输入电之值和由此产生的输入电压压uI的关系称为输入端的负载特性。的关系称为输入端的负载特性。 &RI“1”-+uIuO 当当TT

11、L与非门的输入端串接的电阻与非门的输入端串接的电阻RI RON时，相当于时，相当于接入了接入了高电平高电平；而；而RI ROFF时，相当于接入了时，相当于接入了低电平低电平。 TTL TTL与非门输入端的负载特性与非门输入端的负载特性2. TTL2. TTL集电极开路门和三态门集电极开路门和三态门1 UTH23uI/VuO/V1234UOHUOH(min)UOL(max)ABCDEUNHUNLABCVT1R1R2R3RLYVT2VT5+5VU1 UTH23uI/VuO/V1234UOHUOH(min)UOL(max)ABCDEUNHUNLABCVT1R1R2R3RLYVT2VT5+5VUABC

12、Y& (a)(b)集电极开路集电极开路“与非与非”门电路及其图形符门电路及其图形符号号1. 1. 电路及符号电路及符号 集电极开路与非门集电极开路与非门外接外接开路开路 在实际使在实际使用中，普通用中，普通TTLTTL与非门与非门的输出端不的输出端不允许直接相允许直接相连连 1 UTH23uI/VuO/V1234UOHUOH(min)UOL(max)ABCDEUNHUNLABCVT1R1R2R3RLYVT2VT5+5VUABCYAB& CDUCCRL(外接)L2L1& L=L1L2线与逻辑图线与逻辑图 应用应用 v 线与逻辑图线与逻辑图CDABLLL21线与线与三态门三态门(TSL)(TSL)

13、的电路图和逻辑符号的电路图和逻辑符号 三态输出门三态输出门(TSL)1. 1. 电路及符号电路及符号0Y=AB1Y=Z( (高阻）高阻）AB1ABY&1ENENVT1VT2VT4VT5VDPGNDYUCCAB1ABY&VT1VT2VT4VT5VDPGNDYUCCVD3VD3ENEN用三态门构成总线结构实现多路信号分时传输用三态门构成总线结构实现多路信号分时传输 应用应用v 分时传输信号分时传输信号100A1B1总 线A1B1&EN1A2B2EN2AjBjENj&(1)(1) 电源电压（电源电压（V VCCCC）应满足在标准值）应满足在标准值5V+10% 5V+10% 的范围内。的范围内。 (2

14、)(2) TTL TTL电路的输出端所接负载，不能超过电路的输出端所接负载，不能超过规定的扇出系数。规定的扇出系数。 (3)(3) 注意注意TTLTTL门多余输入端的处理方法。门多余输入端的处理方法。 TTLTTL集成门电路使用注意事项集成门电路使用注意事项与非门多余输入端的三种处理方法与非门多余输入端的三种处理方法 或非门多余输入端的三种处理方法或非门多余输入端的三种处理方法 CMOS 非门非门 uA +VDD +10V TP TN +VDD +10V +VDD +10V S S RONP RONN 10V 0V (a) 电电路路 (b) TN截截止止、TP导导通通 (c) TN导导通通、T

15、P截截止止 uY uY uY （1）uA0V时时，TN截止截止，TP导通导通。输出电压输出电压uYVDD10V。（2）uA10V时时，TN导通导通，TP截止截止。输出电压输出电压uY0V。AY 2.2.2 CMOS2.2.2 CMOS集成逻辑门电路集成逻辑门电路 CMOS 其他其他门电路门电路1. CMOS 与与非门非门2. CMOS 或或非门非门 C +VDD TG ui/ uo ui/ uo uo/ ui uo/ ui TP TN C C C (a) 电路电路 (b) 符号符号 3. CMOS 传输门传输门(TG)C0、 ，即即C端为低电平端为低电平（0V）、）、 端为高电平端为高电平（V

16、DD）时时， TN和和TP都不具备开启条件而截止，输入和输出之间相当于都不具备开启条件而截止，输入和输出之间相当于开关断开一样。开关断开一样。C1、 ，即即C端为高电平端为高电平（VDD）、）、 端为低电平端为低电平（0V）时时，TN和和TP都具备了导通条件，输入和输出之间相当于开关接都具备了导通条件，输入和输出之间相当于开关接通一样，通一样，uoui。1C0CCC1 1、 避免静电损失避免静电损失 存放存放CMOSCMOS电路不能用塑料袋，要用金属将管脚短电路不能用塑料袋，要用金属将管脚短接起来或用金属盒屏蔽。工作台应该用金属材料接起来或用金属盒屏蔽。工作台应该用金属材料覆盖并应良好接地。焊

17、接时，电烙铁壳应接地。覆盖并应良好接地。焊接时，电烙铁壳应接地。 2 2、 多余输入端的处理方法多余输入端的处理方法CMOSCMOS电路的输入阻抗高，易受外界干扰的影响，电路的输入阻抗高，易受外界干扰的影响，所以所以CMOSCMOS电路的多余输入端不允许悬空。多余输电路的多余输入端不允许悬空。多余输入端应根据逻辑要求接电源入端应根据逻辑要求接电源V VDDDD( (与非门、与非门、 与门）与门），或者接地（或非门、或门），再或与其他输入，或者接地（或非门、或门），再或与其他输入端连接。端连接。 CMOS CMOS集成电路使用注意事项集成电路使用注意事项 （1 1）TTLTTL电路驱动电路驱动C

18、MOSCMOS电路电路 CMOSCMOS与与TTLTTL门电路的连接门电路的连接（2 2）CMOSCMOS电路驱动电路驱动TTLTTL电路电路（1 1）对于各种集成电路，使用时一定要在推荐的工作）对于各种集成电路，使用时一定要在推荐的工作条件范围内，否则将导致性能下降或损坏器件。条件范围内，否则将导致性能下降或损坏器件。（2 2）数字集成电路中多余的输入端在不改变逻辑关系）数字集成电路中多余的输入端在不改变逻辑关系的前提下可以并联起来使用，也可根据逻辑关系的要的前提下可以并联起来使用，也可根据逻辑关系的要求接地或接高电平。求接地或接高电平。TTLTTL电路多余的输入端悬空表示输电路多余的输入端

19、悬空表示输入为高电平；但入为高电平；但CMOSCMOS电路，多余的输入端不允许悬空，电路，多余的输入端不允许悬空，否则电路将不能正常工作。否则电路将不能正常工作。（3 3）TTLTTL电路和电路和CMOSCMOS电路之间一般不能直接连接，而需电路之间一般不能直接连接，而需利用接口电路进行电平转换或电流变换才可进行连接，利用接口电路进行电平转换或电流变换才可进行连接，使前级器件的输出电平及电流满足后级器件对输入电平使前级器件的输出电平及电流满足后级器件对输入电平及电流的要求，并不得对器件造成损害。及电流的要求，并不得对器件造成损害。 TTL和和CMOS逻辑门的使用及注意事项逻辑门的使用及注意事项

20、阶段小结阶段小结 利用二极管和三极管可构成简单的逻利用二极管和三极管可构成简单的逻辑与门、或门和非门电路。辑与门、或门和非门电路。 目前普遍使用的数字集成电路基本上目前普遍使用的数字集成电路基本上有两大类，一类是双极型数字集成电路，如有两大类，一类是双极型数字集成电路，如TTLTTL集成电路，另一类是集成电路，另一类是MOSMOS数字集成电路。数字集成电路。CMOSCMOS逻辑门电路与逻辑门电路与TTLTTL门电路相比，其优点门电路相比，其优点是功耗低，噪声容限大，开关速度与是功耗低，噪声容限大，开关速度与TTLTTL门门电路相当。电路相当。 在在TTLTTL逻辑门电路中，为了实现线与的逻辑门电路中，为了实现线与的逻辑功能，可采用集电极开路门和三态门。逻辑功能，可采用集电极开路门和三态门。