数字电路第三章逻辑门电路精.ppt

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1、数字电路第三章逻辑门电路1第1页，本讲稿共30页门电路分立元件门电路分立元件门电路（如书上的基本逻辑门电路如书上的基本逻辑门电路）集成门电路集成门电路双极型集成门电路（双极型集成门电路（DTLDTL、TTLTTL）单极型集成门单极型集成门电路（电路（MOS)集成逻辑门中广泛使用的开关器件是：晶体管晶体管场效应管场效应管研究它们的开关特性门电路是用以实现逻辑关系的电子电路。与门、或门、与非门、或非门、异或门等。3.1集成逻辑门的分类集成逻辑门的分类2第2页，本讲稿共30页一一.TTL与非门的电路组成与非门的电路组成(Transistor-Transistor-Logic)与分离元件电路相比，集成

2、电路具有与分离元件电路相比，集成电路具有体积小、可靠性高、速度快的特点，而且体积小、可靠性高、速度快的特点，而且输入、输出电平匹配，所以早已广泛采用。输入、输出电平匹配，所以早已广泛采用。3.2TTL集成门电路集成门电路3第3页，本讲稿共30页TTL与非门的内部结构与非门的内部结构3.6V0V3.6V0.3V输入级输入级中间级中间级输出级输出级4第4页，本讲稿共30页3.6V0.3VVcc二、工作原理二、工作原理1、任一输入为低电平（、任一输入为低电平（0.3V）时）时输出为高电平：输出为高电平：Vo=VVo=VOHOHVVCCCCV VBE3BE3V VBE4BE4 =5=50.70.70.

3、7=3.6 V0.7=3.6 V。1V约5VV0=3.6V截止截止截止截止导通导通输输入入有有低低电电平平（“0 0”）输输出出为为高高电电平平（“1 1”）RLiL拉电流拉电流5第5页，本讲稿共30页3.6VVccC22、输入全为高电平（、输入全为高电平（3.6V）时）时T2T2、T5 T5 饱和饱和,T1T1的基极电位被钳在的基极电位被钳在V VB1B1=V=VBC1BC1+V+VBE2BE2+V+VBE5BE5=0.7V+0.7V+0.7V=2.1V=0.7V+0.7V+0.7V=2.1VT T2 2的的V VC2C2=V=VCES2CES2+V+VBE5BE5=0.3V+0.7V=1V

4、,=0.3V+0.7V=1V,使使T3T3和和T4T4不能导不能导通。通。输出为低电平输出为低电平:V VO O=V=VCE5CE50.3 V0.3 V，2.1V1V1V饱和饱和饱和饱和截止截止0.3V输输入入全全为为高高电电平平(“1 1”)，输输出出为为低低电电平平(“0 0”)”6第6页，本讲稿共30页1、电压传输特性、电压传输特性(输出电压随输入电压的变化趋势输出电压随输入电压的变化趋势)三、三、TTL与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数测试电路测试电路&+5VViV0Rw7第7页，本讲稿共30页V0(V)Vi(V)123VOH(3.6V)VOL(0.3V)实际传输特性曲线实际

5、传输特性曲线V0(V)Vi(V)123VOH“1”VOL阈值阈值VT=1.4V理想的传输特性理想的传输特性输出高电平输出低电平“0”8第8页，本讲稿共30页（1）、输出高电平）、输出高电平VOH、输出低电平、输出低电平VOLVOH 2.4VVOL 0.4V便认为合格。便认为合格。典型值典型值VH=3.6VVL=0.3V。（2）、阈值电压）、阈值电压VT(理想情况下理想情况下)ViVT时，认为时，认为Vi是高电平。是高电平。VT=1.4V2、主要参数、主要参数9第9页，本讲稿共30页3.2.2其它类型的其它类型的TTL门电路门电路 集成集成TTLTTL门电路除了与非门外，还有门电路除了与非门外，

6、还有“与与”门门、“或或”门、门、“非非”门、门、“或非或非”门、门、“与非与非”门、门、“与或非与或非”门、门、“异或异或”门、门、“同或同或”门等不同功能门等不同功能的产品。的产品。本节主要介绍介绍两种特殊门电路：本节主要介绍介绍两种特殊门电路：集电极开路门集电极开路门（OCOC门）及门）及三态门三态门（TSTS）门。）门。10第10页，本讲稿共30页一一.集电极开路的门电路（集电极开路的门电路（OCOC门）门）F&AB&CD&“线与”(1).“(1).“线与线与”的概念的概念F&AB&CD11第11页，本讲稿共30页将两个门电路的输出端连接在一起，当一个门的输出为高将两个门电路的输出端连

7、接在一起，当一个门的输出为高电平，而另一个门输出为低电平时，将会产生很大电流，电平，而另一个门输出为低电平时，将会产生很大电流，有可能导致器件损坏，无法实现线与逻辑关系。为了解决有可能导致器件损坏，无法实现线与逻辑关系。为了解决这个问题，这个问题，引入了一种特殊结构的门电路引入了一种特殊结构的门电路集电极开路集电极开路（OpenCollector）门电路，简称）门电路，简称OC门。门。OC门可以实现门可以实现“线与线与”。12第12页，本讲稿共30页(2).(2).OCOC门的电路结构和逻辑符号门的电路结构和逻辑符号+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC集电极悬空集电极悬空无无T3

8、,T4符号符号&ABCFT3T413第13页，本讲稿共30页+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABCRLVCC OCOC门电路在工作时需外接上拉电阻门电路在工作时需外接上拉电阻R RL L和和V VCCCC电源电源。只。只要电阻的阻值和电源电压的数值选择得当，就可保要电阻的阻值和电源电压的数值选择得当，就可保证输出的高、低电平符合要求，输出三极管的负载证输出的高、低电平符合要求，输出三极管的负载电流又不至于过大。电流又不至于过大。14第14页，本讲稿共30页实现实现“线与线与”(3).OC3).OC门的应用门的应用15第15页，本讲稿共30页二二.三态门三态门+5VFR4R2R1T2

9、R5R3T3T4T1T5ABDEE-控制端控制端输出有三种状态：高电平、低电平、高阻态。16第16页，本讲稿共30页+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDE01截止截止17第17页，本讲稿共30页+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDE1导通导通截止截止截止截止高阻态高阻态00.3V1V18第18页，本讲稿共30页功能表功能表高电平起作用高电平起作用F符号符号&ABEN19第19页，本讲稿共30页符号符号功能表功能表圈圈低电平起作用低电平起作用&ABFEN20第20页，本讲稿共30页一、一、N N沟道沟道增强型增强型MOSMOS场效应管结构场效应管结构3.3 3

10、.3 CMOS CMOS 逻辑门逻辑门漏极D集电极C源极S发射极E栅极G基极B衬底BSect21第21页，本讲稿共30页二、二、CMOSCMOS电路电路NMOS管管PMOS管管CMOS电路电路1 1电路组成电路组成VDDS2T2D2T1AFS1D1G1G222第22页，本讲稿共30页3.3.4 4.1.1 TTLTTL集成电路使用中应注意的问题集成电路使用中应注意的问题1 1、电源电压（电源电压（U UCCCC）应满足在标准值）应满足在标准值5 5V+10%V+10%的范围内。的范围内。2 2、TTLTTL电路的输出端所接负载，不能超过规定的扇出系数。电路的输出端所接负载，不能超过规定的扇出系

11、数。(2)(2)、或门和或非门或门和或非门 接地接地,.通过一个电阻接至电源地，或标准接低电平；通过一个电阻接至电源地，或标准接低电平；.与其他信号输入端并接使用，与其他信号输入端并接使用，3 3、TTLTTL门多余输入端的处理方法。门多余输入端的处理方法。(1)(1)、与门和与非门与门和与非门 悬空悬空,相当于逻辑高电平，但通常情况下不这样处相当于逻辑高电平，但通常情况下不这样处 理，理，以防止干扰的窜入以防止干扰的窜入;接电源接电源,通过一个上拉电阻接至电源正端通过一个上拉电阻接至电源正端,或接标准高电平；或接标准高电平；与其他信号输入端并接使用与其他信号输入端并接使用,23第23页，本讲

12、稿共30页24第24页，本讲稿共30页25第25页，本讲稿共30页3.43.4.2 CMOS.2 CMOS集成电路使用中应注意的问题集成电路使用中应注意的问题CMOSCMOS电路的输入端是绝缘栅极，具有很高的电路的输入端是绝缘栅极，具有很高的输入阻抗，很容易因静电感应而被击穿。，因此输入阻抗，很容易因静电感应而被击穿。，因此在使用在使用CMOSCMOS电路时应遵守下列保护措施：电路时应遵守下列保护措施：（1 1）组装调测时，所用仪器、仪表、组装调测时，所用仪器、仪表、电路电路箱板等都必须可靠接地箱板等都必须可靠接地;（2 2）焊接时，采用内热式电烙铁，功率不焊接时，采用内热式电烙铁，功率不宜过

13、大，烙铁必须要有外接地线，以屏蔽交流电宜过大，烙铁必须要有外接地线，以屏蔽交流电场，最好是断电后再焊接场，最好是断电后再焊接;（3 3）CMOSCMOS电路应在防静电材料中储存或运输电路应在防静电材料中储存或运输;26第26页，本讲稿共30页（4 4）虽然虽然CMOSCMOS电路对电源电压的要求范围比较宽，电路对电源电压的要求范围比较宽，但也不能超出电源电压的极限，更不能将极性接反，但也不能超出电源电压的极限，更不能将极性接反，以免烧坏器件以免烧坏器件;(5)CMOS电路不用的电路不用的多余输入端都不能悬空多余输入端都不能悬空，应以不影响逻辑功能为原则分别接电源、地或与其应以不影响逻辑功能为原

14、则分别接电源、地或与其他使用的输入端并联。输入端接电阻为低电平（栅他使用的输入端并联。输入端接电阻为低电平（栅极没有电流）。极没有电流）。27第27页，本讲稿共30页例：判断如图例：判断如图CMOS电路输出为何状态？电路输出为何状态？&10K&10110Y0=1Y1=1Y2=不确定不确定Y0Y1Y228第28页，本讲稿共30页例例7：判断如图：判断如图CMOS电路输出为何状态？电路输出为何状态？Y1=1Y2=0&10KY1VDDY21VDD10K29第29页，本讲稿共30页本章总结本章总结1.二极管二极管,.三极管，三极管，MOSMOS管开关特性管开关特性2.2.TTLTTL门电路的结构、工作原理；门电路的结构、工作原理；OCOC门，三门，三态门的结构、工作原理，主要参数，使态门的结构、工作原理，主要参数，使用注意事项。用注意事项。3.3.CMOSCMOS门电路的结构、工作原理，主要参数，门电路的结构、工作原理，主要参数，使用注意事项。使用注意事项。30第30页，本讲稿共30页