数字逻辑电路大全幻灯片.ppt
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1、数字逻辑电路大全第1页,共48页,编辑于2022年,星期六 2或门电路或门电路第2页,共48页,编辑于2022年,星期六二、三极管非门电路二、三极管非门电路第3页,共48页,编辑于2022年,星期六二极管与门和或门电路的缺点:二极管与门和或门电路的缺点:(1 1)在多个门串接使用时,会出现低电平偏离标准数值的情况。)在多个门串接使用时,会出现低电平偏离标准数值的情况。(2 2)负载能力差)负载能力差第4页,共48页,编辑于2022年,星期六解决办法:解决办法:将二极管与门(或门)电路和三极管非门电路组合起来。将二极管与门(或门)电路和三极管非门电路组合起来。第5页,共48页,编辑于2022年,
2、星期六三、三、DTL与非门电路与非门电路工作原理:工作原理:(1)当当A、B、C全全接接为为高高电电平平5V时时,二二极极管管D1D3都都截截止止,而而D4、D5和和T导导通,且通,且T为为饱和饱和导通导通,VL=0.3V=0.3V,即输出低电平。,即输出低电平。(2)A、B、C中中只只要要有有一一个个为为低低电电平平0.3V时时,则则VP1V,从从而而使使D4、D5和和T都截止,都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平。,即输出高电平。所以该电路满足与非逻辑关系,即:所以该电路满足与非逻辑关系,即:第6页,共48页,编辑于2022年,星期六2.2 2.2 TTL逻辑门电路逻辑门电路一、TTL
3、与非门的基本结构及工作原理与非门的基本结构及工作原理1TTL与非门的基本结构与非门的基本结构第7页,共48页,编辑于2022年,星期六第8页,共48页,编辑于2022年,星期六2 2TTL与非门的逻辑关系与非门的逻辑关系(1 1)输入全为高电平)输入全为高电平3.63.6V时。时。T2 2、T3 3导通,导通,VB1 1=0.73=2.1=0.73=2.1(V ),),由于由于T3 3饱和导通,输出电压为:饱和导通,输出电压为:VO O=VCES3CES30.30.3V这时这时T2 2也饱和导通,也饱和导通,故有故有VC2C2=VE2E2+VCE2CE2=1=1V。使使T4 4和二极管和二极管
4、D都截止。都截止。实现了与非门的逻辑功能之一:实现了与非门的逻辑功能之一:输入全为高电平时,输入全为高电平时,输出为低电平输出为低电平。第9页,共48页,编辑于2022年,星期六该该发发射射结结导导通通,VB1 1=1=1V。所所以以T2 2、T3 3都都截截止止。由由于于T2 2截截止止,流流过过RC2 2的的电电流流较较小小,可以忽略,所以可以忽略,所以VB4B4VCCCC=5=5V ,使,使T4 4和和D导通,则有:导通,则有:VO OVC CC C-VBE4BE4-VD D=5-0.7-0.7=3.6=5-0.7-0.7=3.6(V)实现了与非门的逻辑功能的另一方面:实现了与非门的逻辑
5、功能的另一方面:输入有低电平时,输出为高电平输入有低电平时,输出为高电平。综合上述两种情况,综合上述两种情况,该电路满足与非的该电路满足与非的逻辑功能,即:逻辑功能,即:(2 2)输入有低电平)输入有低电平0.30.3V 时。时。第10页,共48页,编辑于2022年,星期六二、二、TTL与非门的开关速度与非门的开关速度1TTL与非门提高工作速度的原理与非门提高工作速度的原理(1)采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。)采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。第11页,共48页,编辑于2022年,星期六 (2 2)采用了推拉式输出级,输出阻抗比较小,可迅速给负载电容充放电。)采用了推拉
6、式输出级,输出阻抗比较小,可迅速给负载电容充放电。第12页,共48页,编辑于2022年,星期六2 2TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd导导通通延延迟迟时时间间tPHL从从输输入入波波形形上上升升沿沿的的中中点点到到输输出出波波形形下下降降沿沿的的中中点点所所经经历的时间。历的时间。截止延迟时间截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。经历的时间。与非门的传输延迟时间与非门的传输延迟时间tpd是是tPHL和和tPLH的平均值。即的平均值。即 一般一般TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd的值
7、为几纳秒十几个纳秒。的值为几纳秒十几个纳秒。第13页,共48页,编辑于2022年,星期六三、三、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力与非门的电压传输特性及抗干扰能力1电压传输特性曲线:电压传输特性曲线:Vo=f(Vi)第14页,共48页,编辑于2022年,星期六(1 1)输输出出高高电电平平电电压压V VOHOH在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“1 1”的的输输出出电电压压。VOH的的理理论论值值为为3.63.6V,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VOH(min)=2.4=2.4V。(2 2)输输出出低低电电平平电电压压V VOLOL在在正正逻逻辑辑体体制制
8、中中代代表表逻逻辑辑“0 0”的的输输出出电电压压。VOL的的理理论论值值为为0.30.3V,产品规定输出低电压的最大值,产品规定输出低电压的最大值VOL(max)=0.4=0.4V。(3 3)关关门门电电平平电电压压V VOFFOFF是是指指输输出出电电压压下下降降到到VOH(min)时时对对应应的的输输入入电电压压。即即输输入入低低电电压压的的最最大大值值。在在产产品品手手册册中中常常称称为为输输入入低低电电平平电电压压,用用VIL(max)表表示示。产产品品规规定定VIL(max)=0.8=0.8V。(4 4)开开门门电电平平电电压压V VONON是是指指输输出出电电压压下下降降到到VO
9、L(max)时时对对应应的的输输入入电电压压。即即输输入入高高电电压压的的最最小小值值。在在产产品品手手册册中中常常称称为为输输入入高高电电平平电电压压,用用VIH(min)表表示示。产产品规定品规定VIH(min)=2=2V。(5 5)阈阈值值电电压压V Vthth电电压压传传输输特特性性的的过过渡渡区区所所对对应应的的输输入入电电压压,即即决决定定电电路路截截止止和导通的分界线,也是决定输出高、低电压的分界线。和导通的分界线,也是决定输出高、低电压的分界线。近似地:近似地:VthVOFFVON 即即ViVth,与非门关门,输出高电平;,与非门关门,输出高电平;ViVth,与非门开门,输出低
10、电平。,与非门开门,输出低电平。Vth又常被形象化地称为又常被形象化地称为门槛电压门槛电压。Vth的值为的值为1.31.3V1.1.V。2几个重要参数几个重要参数第15页,共48页,编辑于2022年,星期六低电平噪声容限低电平噪声容限 VNLVOFF-VOL(max)0.80.8V-0.4-0.4V0.40.4V高电平噪声容限高电平噪声容限 VNHVOH(min)-VON2.42.4V-2.0-2.0V0.40.4VTTL门电路的输出高低电平不是一个值,而是一个范围。同样,它的输门电路的输出高低电平不是一个值,而是一个范围。同样,它的输入高低电平也有一个范围,即它的输入信号允许一定的容差,称为
11、入高低电平也有一个范围,即它的输入信号允许一定的容差,称为噪声噪声容限容限。3 3抗干扰能力抗干扰能力第16页,共48页,编辑于2022年,星期六四、四、TTL与非门的带负载能力与非门的带负载能力1 1输入低电平电流输入低电平电流IIL与输入高电平电流与输入高电平电流IIH(1 1)输入低电平电流输入低电平电流I IILIL是指当门电路的输入端接低电平时,是指当门电路的输入端接低电平时,从门电路输入端流出的电流。从门电路输入端流出的电流。可以算出:可以算出:产品规定产品规定IIL1.61.6mA。第17页,共48页,编辑于2022年,星期六(2 2)输入高电平电流输入高电平电流I IIHIH是
12、指当门电路的输入端接高电平时,是指当门电路的输入端接高电平时,流入输入端的电流。有两种情况。流入输入端的电流。有两种情况。寄生三极管效应:如图(寄生三极管效应:如图(a)所示。这时)所示。这时IIH=P PIB1B1,P P为寄生三极管的电流放大系为寄生三极管的电流放大系数。数。由于由于p和和i的值都远小于的值都远小于1 1,所以所以IIH的数值比较小,产品规定:的数值比较小,产品规定:IIH4040uA。倒置的放大状态:如图(倒置的放大状态:如图(b)所示。)所示。这时这时IIH=iIB1B1,i为倒置放大的电流为倒置放大的电流放大系数。放大系数。第18页,共48页,编辑于2022年,星期六
13、(1 1)灌电流负载)灌电流负载2 2带负载能力带负载能力当驱动门输出低电平时,电流从负载门灌入驱动门。当驱动门输出低电平时,电流从负载门灌入驱动门。当当负负载载门门的的个个数数增增加加,灌灌电电流流增增大大,会会使使T3 3脱脱离离饱饱和和,输输出出低低电电平平升升高高。因因此此,把把允许灌入输出端的电流定义为允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流输出低电平电流I IOLOL,产品规定产品规定IOL=16=16mA。由此可得出。由此可得出:N NOLOL称为输出低电平时的扇出系数。称为输出低电平时的扇出系数。第19页,共48页,编辑于2022年,星期六(2 2)拉电流负载。)拉电流负载。N
14、OH称为称为输出高电平时的扇出系数输出高电平时的扇出系数。产品规定产品规定IOH=0.4=0.4mA。由此可得出:。由此可得出:当当驱驱动动门门输输出出高高电电平平时时,电电流流从从驱驱动动门门拉拉出出,流流至至负负载载门的输入端。门的输入端。拉拉电电流流增增大大时时,RC4C4上上的的压压降降增增大大,会会使使输输出出高高电电平平降降低低。因因此此,把把允允许许拉拉出出输输出出端端的的电电流流定定义义为为输输出出高高电电平平电电流流I IOHOH。一一般般NOLNOH,常常取取两两者者中中的的较较小小值值作作为为门门电电路路的的扇扇出出系系数数,用用NO表表示。示。第20页,共48页,编辑于
15、2022年,星期六五、五、TTL与非门举例与非门举例7400740074007400是是一一种种典典型型的的TTL与与非非门门器器件件,内内部部含含有有4 4个个2 2输输入入端端与与非非门门,共有共有1414个引脚。引脚排列图如图所示。个引脚。引脚排列图如图所示。第21页,共48页,编辑于2022年,星期六六、六、TTL门电路的其他类型门电路的其他类型1 1非门非门第22页,共48页,编辑于2022年,星期六2或非门或非门 第23页,共48页,编辑于2022年,星期六3与或非门与或非门第24页,共48页,编辑于2022年,星期六在工程实践中,有时需要将几个门的输出端并联使用,以实现与逻辑,称
16、为在工程实践中,有时需要将几个门的输出端并联使用,以实现与逻辑,称为线与线与。普通的普通的TTL门电路不能进行线与门电路不能进行线与。为此,为此,专门生产了一种可以进行线与的门电路专门生产了一种可以进行线与的门电路集电极开路门。集电极开路门。4集电极开路门(集电极开路门(OC门)门)第25页,共48页,编辑于2022年,星期六(1 1)实现线与。)实现线与。电路如右图所示,逻辑关系为电路如右图所示,逻辑关系为:OC门主要有以下几方面的应用:门主要有以下几方面的应用:(2 2)实现电平转换。)实现电平转换。如图示,可使输出高电平变为如图示,可使输出高电平变为1010V。(3 3)用做驱动器。)用
17、做驱动器。如图是用来驱动发光二极管的电路。如图是用来驱动发光二极管的电路。第26页,共48页,编辑于2022年,星期六(1)当输出高电平时,当输出高电平时,RP不能太大。不能太大。RP为最大值时要保证输出电压为为最大值时要保证输出电压为VOH(min),由,由OC门进行线与时,外接上拉电阻门进行线与时,外接上拉电阻RP的选择:的选择:得:得:第27页,共48页,编辑于2022年,星期六得:得:(2)当输出低电平时,当输出低电平时,RP不能太小。不能太小。RP为最小值时要保证输出电压为为最小值时要保证输出电压为VOL(max),由由所以:所以:RP(min)RPRP(max)第28页,共48页,
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