逻辑门电路精选文档.ppt

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1、逻辑门电路课件本讲稿第一页，共四十八页门电路门电路(Gate Circuit)用以实现基本逻辑关系和常用用以实现基本逻辑关系和常用复合逻辑关系的电子电路复合逻辑关系的电子电路是构成数字电路的基本单元之一是构成数字电路的基本单元之一TTL 即即Transistor-Transistor Logic CMOS 即即Complementary Metal-Oxide-Semiconductor 按功能特点不同分按功能特点不同分 普通门普通门(推拉式输出推拉式输出)CMOS传输门传输门输出输出开路门开路门三态门三态门 输入端和输出端都用双极输入端和输出端都用双极型三极管的逻辑门电路型三极管的逻辑门电路

2、以互补对称单极性以互补对称单极性 MOS 管构成的逻辑门电路管构成的逻辑门电路 与门与门或门或门非门非门基本逻辑门基本逻辑门异或门异或门与非门与非门或非门或非门与或非门与或非门组合逻辑门组合逻辑门逻辑功能不同：逻辑功能不同：电路结构不同：电路结构不同：TTL 集成门电路集成门电路CMOS 集成门电路集成门电路本讲稿第二页，共四十八页内容概述内容概述双极型集成逻辑门双极型集成逻辑门MOS集成逻辑门集成逻辑门集集成成逻逻辑辑门门按器件类型分按器件类型分按集成度分按集成度分SSI：100个等效门个等效门MSI：103个等效门个等效门LSI：104个等效门个等效门VLSI：104个以上等效门个以上等效

3、门本章内容：本章内容：集成逻辑门的基本结构、工作原理；集成逻辑门的基本结构、工作原理；集成逻辑门的外部特性、参数及其接口电路。集成逻辑门的外部特性、参数及其接口电路。TTL、ECLI2L、HTLPMOSNMOSCMOS本讲稿第三页，共四十八页TTL集成门电路的封装集成门电路的封装内部逻辑构造内部逻辑构造（74LS00）本讲稿第四页，共四十八页n我国集成电路型号命名法我国集成电路型号命名法 本讲稿第五页，共四十八页第第1部分部分第第2部分部分第第3部分部分第第4部分部分第第5部分部分前缀前缀 产品系列产品系列器件类型器件类型器件功能器件功能器件封装形式、温度范器件封装形式、温度范围围符号符号意义

4、意义符号符号意义意义符符号号意意义义符号符号意义意义54军用电路军用电路-55+125oC标准电路标准电路阿阿拉拉伯伯数数字字器器件件功功能能W陶瓷扁平陶瓷扁平H高速电路高速电路B塑封扁平塑封扁平代表制代表制造厂商造厂商S肖特基电路肖特基电路F全密封扁平全密封扁平74民用民用通用电路通用电路LS低功耗肖特低功耗肖特基电路基电路D陶瓷双列直插陶瓷双列直插ALS先进低功耗先进低功耗肖特基电路肖特基电路P塑封双列直插塑封双列直插AS先进肖特基先进肖特基电路电路 nTTL74系列系列数字集成电路型号的组成及符号的意义数字集成电路型号的组成及符号的意义 本讲稿第六页，共四十八页 CT 74 LS 00

5、P(1)(2)(3)(4)(5)封装形式封装形式 P：塑料双列直插封装塑料双列直插封装 器件种类：四器件种类：四2输入与非门输入与非门 器件系列：低功耗肖特基器件系列：低功耗肖特基74TTL电路系列电路系列 产品系列产品系列 74系列系列 制造厂商制造厂商 CT：国产：国产TTL电路电路 CT74LS00P为国产的（采用塑料双列直插封为国产的（采用塑料双列直插封装）装）TTL 四四2输入与非门输入与非门。u举例说明：举例说明：封装形式封装形式 J：陶瓷双列直插封装陶瓷双列直插封装 器件种类：器件种类：4位并行移位寄存器位并行移位寄存器 器件系列：肖特基器件系列：肖特基74TTL电路系列电路系列

6、 产品系列产品系列 74系列系列 制造厂商制造厂商 SN：美国美国TEXAS公司制造公司制造 SN 74 S 195 J(1)(2)(3)(4)(5)SN74S195J为美国美国TEXAS公司公司制造的采用陶瓷双列直插封制造的采用陶瓷双列直插封装的装的4位并行移位寄存器位并行移位寄存器本讲稿第七页，共四十八页第第1部分部分第第2部分部分第第3部分部分第第4部分部分型型 号号 前前 缀的意缀的意 义义器器 件件 系系 列列器器 件件 种种 类类工作温度范围、封装形式工作温度范围、封装形式 代表制造厂商代表制造厂商符符 号号意意 义义符符 号号意意 义义符号符号意意 义义CD美国无线电美国无线电公

7、司产品公司产品4045产品产品系列号系列号阿阿拉拉伯伯数数字字器器件件功功能能C070 CC中国制造中国制造E-4085TC日本东芝公日本东芝公司产品司产品R-5585 MC1摩托罗拉公摩托罗拉公司产品司产品M-55125 u4000系列系列CMOS器件器件型号的组成及符号意义型号的组成及符号意义 nCMOS和和TTL门电路比较门电路比较本讲稿第八页，共四十八页nCMOS门电路得各种系列的性能比较门电路得各种系列的性能比较本讲稿第九页，共四十八页nTTL门电路得各种系列的性能比较门电路得各种系列的性能比较本讲稿第十页，共四十八页高电平和低电平的含义高电平和低电平的含义 在数字电路中，高、低电平

8、是某一在数字电路中，高、低电平是某一规定范围规定范围的电压值的电压值高电平信号是多大的信号？低电高电平信号是多大的信号？低电平信号又是多大的信号？平信号又是多大的信号？10高电平高电平低电平低电平01高电平高电平低电平低电平正逻辑体制正逻辑体制负逻辑体制负逻辑体制本讲稿第十一页，共四十八页非门非门(反相器反相器)的电路模型的电路模型 简单反相器电路及等效模型简单反相器电路及等效模型TTL反相器电路模型反相器电路模型反相器逻辑符号反相器逻辑符号本讲稿第十二页，共四十八页由基本的与、或、非逻辑组成的其它类型逻辑由基本的与、或、非逻辑组成的其它类型逻辑门电路，其逻辑符号有国际标准和国标两种门电路，其

9、逻辑符号有国际标准和国标两种其它类型门电路其它类型门电路与、或非门等效模型与、或非门等效模型本讲稿第十三页，共四十八页门电路结构和使用门电路结构和使用门电路输入级TTL门电路结构一般有输入级、中间级和输出级。门电路结构一般有输入级、中间级和输出级。输入级是一个单或多发射极三极管，起到逻辑电平输入级是一个单或多发射极三极管，起到逻辑电平转换作用。转换作用。本讲稿第十四页，共四十八页TTL门电路中间级只作为输入门电路中间级只作为输入/输出级电平的转换输出级电平的转换集电极开路门集电极开路门推挽输出推挽输出推挽三态输出推挽三态输出输出级是驱动负载的关键，输出极的形式：输出级是驱动负载的关键，输出极的

10、形式：本讲稿第十五页，共四十八页TTL与非门电路组成与非门电路组成输出级由输出级由D3、T4、T5和电阻和电阻R4组成。组成。T4与与T5组成推拉式输出组成推拉式输出结构，具有较强的负载能力。结构，具有较强的负载能力。输入级由多发射输入级由多发射极晶体管极晶体管T1、二极管二极管D1、D2和电阻和电阻R1组成。组成。实现输入变量实现输入变量A、B的的与运算。与运算。中间级由中间级由T2、R2和和R3组成。组成。T2的集电极的集电极C2和发射极和发射极E2分别提分别提供两个相位相反的电压信号。供两个相位相反的电压信号。本讲稿第十六页，共四十八页TTL与非门工作原理与非门工作原理 输输入入端端至至

11、少少有有一一个个（设设A端）接低电平：端）接低电平：0.3V3.6V1V3.6VT1管管:A端端发发射射结结导导通通，UB1=UA+UBE1=1V，其其它发射结反偏截止。它发射结反偏截止。（5-0.7-0.7）V=3.6V因因为为UB1=1V,所所以以 T2、T5截止截止,UC2Ucc=5V。T4：工作在放大状态工作在放大状态5V电路输出高电平：电路输出高电平：本讲稿第十七页，共四十八页 输入端全接高电平：输入端全接高电平：3.6V2.1V0.3VT1:UB1=UBC1+UBE2+UBE5=0.7V3=2.1V电电路路输输出出低低电电平平：UOL=0.3V3.6VT1：发射结反偏，集电发射结反

12、偏，集电极正偏，工作在倒置放大状正偏，工作在倒置放大状态且态且T2、T5导通。导通。T2：工作在工作在饱和状态饱和状态T4：UC2=UCES2+UBE5 1V，T4截止。截止。T5：处于处于深饱和状态深饱和状态TTL与非门工作原理与非门工作原理本讲稿第十八页，共四十八页 输输入入端端全全接接高高电电平平，输输出为低电平。出为低电平。输输入入端端至至少少有有一一个个接接低低电电平平时时，输输出出为为高高电电平。平。由由此此可可见见，电电路路的的输输出出与与输输入入之之间间满满足足与与非非逻辑关系：逻辑关系：TTL与非门工作原理与非门工作原理T1：倒置放大状态倒置放大状态T2：饱和状态饱和状态T4

13、：截止状态截止状态T5：深度饱和状态深度饱和状态T1：深度饱和状态深度饱和状态T2：截止状态截止状态T4：放大状态放大状态T5：截止状态截止状态本讲稿第十九页，共四十八页TTLTTL与非门工作速度与非门工作速度存存在在的的问问题题：一一是是与与非非门门内内部部晶晶体体管管工工作作在在饱饱和和状状态态对对电电路路开开关关速速度度产产生生影影响响，二二是是与与非非门门输输出出端端接接容容性性负负载载时时对对工作速度产生影响。工作速度产生影响。采取的措施：采取的措施：1.采用多发射极晶体管采用多发射极晶体管T1，加速加速T2管脱离饱和状态。管脱离饱和状态。2.T4和和T5同时导通，加速同时导通，加速

14、T5管脱离饱和状态。管脱离饱和状态。3.降低与非门的输出电阻，减小对负载电容的充电时间。降低与非门的输出电阻，减小对负载电容的充电时间。本讲稿第二十页，共四十八页TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数 外特性：外特性：指的是电路在外部表现出来的各种特性。掌指的是电路在外部表现出来的各种特性。掌握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、维护和设计握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、维护和设计电路的重要依据。电路的重要依据。介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。本讲稿第二十一页，共四十八页TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要

15、参数（一）（一）电压传输特性电压传输特性 TTL与与非非门门输输入入电电压压UI与与输输出出电电压压UO之之间间的的关关系系曲曲线线，即即 UO=f（UI）。）。截截止止区区：当当UI0.6V，Ub11.3V时时，T2、T5截截止止，输输出出高高电电平平UOH=3.6V。线线性性区区：当当0.6VUI1.3V，0.7VU b21.4V时时，T2导导通通，T5仍仍截截止止，UC2随随Ub2升升高高而而下下降降，经经T4射射随随器器使使UO下降。下降。转折区：转折区：当当UI1.3V时，输时，输入电压略微升高，输出电压急入电压略微升高，输出电压急剧下降，因为剧下降，因为T2、T4、T5均处均处于放

16、大状态。于放大状态。饱和区：饱和区：UI继续升高，继续升高，T1进入倒置进入倒置工作状态工作状态Ub1=2.1V，此时此时T2、T5饱饱和，和，T4截止，输出低电平截止，输出低电平UOL=0.3V，且且UO不随不随UI的增大而变化。的增大而变化。本讲稿第二十二页，共四十八页ABCDETTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数 根据电压传输特性，可以求出根据电压传输特性，可以求出TTL与非门几个重要参数：与非门几个重要参数：输出高电平输出高电平UOH和输出低电平和输出低电平UOL 、阈值电压、阈值电压UTH、开门电平、开门电平UON和关门电平和关门电平UOFF 、噪声容限等。、噪声容

17、限等。1.输出高电平输出高电平UOH和输出低电平和输出低电平UOL：AB段所对应的输出电压为段所对应的输出电压为UOH。DE段所对应段所对应的输出电压为的输出电压为UOL。一般要求一般要求UOH3V，UOL0.4V。3.开门电平开门电平UON：开门电平开门电平UON也称输入高电平电压也称输入高电平电压UIH，指的是输指的是输出电平出电平UO=0.3V时，允许输入高电平的最小值。时，允许输入高电平的最小值。UON典型值为典型值为1.4V，一般产品要求一般产品要求UON1.8V。4.关门电平关门电平UOFF：关门电平关门电平UOFF也称输入低电平电压也称输入低电平电压UIL，指的指的是在保证输出电

18、压为额定高电平是在保证输出电压为额定高电平UOH的的90%时，时，允许输入低电平的最大值。一般产品要求允许输入低电平的最大值。一般产品要求UOFF0.8V。2.阈值电压阈值电压UTH：CD段中点所对应的输入电压称为阈值电压段中点所对应的输入电压称为阈值电压UTH，也称门槛电压。也称门槛电压。UTH=1.31.4V。本讲稿第二十三页，共四十八页低电平噪声容限低电平噪声容限U NL：高电平噪声容限高电平噪声容限U NH：5.噪声容限噪声容限TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数噪声容限表示门电路抗干扰能力的参数。噪声容限表示门电路抗干扰能力的参数。本讲稿第二十四页，共四十八页（二）

19、（二）输入特性输入特性输入电流与输入电压之间的关系曲线，即输入电流与输入电压之间的关系曲线，即II=f（UI）。）。1.1.输入短路电流输入短路电流IIS（输入低电平电流输入低电平电流IIL）当当UIL=0V时由输入端流出的电流。时由输入端流出的电流。2.2.输入漏电流输入漏电流IIH（输入高电平电流）输入高电平电流）指指一一个个输输入入端端接接高高电电平平，其其余余输输入入端端接接低低电电平平，流流入入该该输输入入端的电流，约端的电流，约10AA左右。左右。TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数假定输入电流假定输入电流II流入流入T1发射极时方发射极时方向为正，反之为负。向为

20、正，反之为负。前级驱动门导通时，前级驱动门导通时，IIS将灌入前将灌入前级门，称为灌电流负载。级门，称为灌电流负载。前级驱动门截止时，前级驱动门截止时，IIH从前级门流从前级门流出，称为拉电流负载。出，称为拉电流负载。本讲稿第二十五页，共四十八页TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数（三）（三）输入负载特性输入负载特性 UI在一定范围内会随着在一定范围内会随着Ri的增加而升高，形成的增加而升高，形成Ui=f（Ri）变化变化曲线，称为输入负载特性。曲线，称为输入负载特性。若若要要使使与与非非门门稳稳定定在在截截止止状状态态，输输出出高高电电平平，应应选选择择RiROFF。若若要要

21、保保证证与与非非门门可可靠靠导导通通，输输出出低低电电平平，应应选选择择RiRON。本讲稿第二十六页，共四十八页TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数（四）功耗（四）功耗 功耗有静态功耗和动态功耗之分。功耗有静态功耗和动态功耗之分。动态功耗指的是电路发生转换时的功耗。动态功耗指的是电路发生转换时的功耗。静态功耗指的是电路没有发生转换时的功耗。静态功耗有空载导通功静态功耗指的是电路没有发生转换时的功耗。静态功耗有空载导通功耗耗PON和空载截止功耗和空载截止功耗POFF两个参数。两个参数。1.空载导通功耗空载导通功耗PON指的是输出端开路、输入端全部悬空、与指的是输出端开路、输入端

22、全部悬空、与非门导通时的功耗。标准非门导通时的功耗。标准TTL芯片芯片PON 50mW。2.空载截止功耗空载截止功耗POFF指的是输出端开路、输入端接地、与非门截指的是输出端开路、输入端接地、与非门截止时的功耗。标准止时的功耗。标准TTL芯片芯片POFF25mW。本讲稿第二十七页，共四十八页 1.扇入系数扇入系数NI是指合格输入端的个数。是指合格输入端的个数。2.扇出系数扇出系数NO表示门电路带负载能力的大小，表示门电路带负载能力的大小，NO表示可驱动同表示可驱动同类门的个数。类门的个数。NO分为两种情况，一是灌电流负载分为两种情况，一是灌电流负载NOL，二是拉电流负，二是拉电流负载载NOH。

23、NO=min（NOL，NOH）。）。IOLmax为为驱驱动动门门的的最最大大允允许许灌灌电电流流，IIL是是一一个个负负载载门门灌灌入入本本级级的的电电流流。IOHmax为为驱驱动动门门的的最最大大允允许许拉拉电电流流，IIH是是负负载载门门高高电电平输入电流。平输入电流。（五）（五）扇入系数扇入系数NI和扇出系数和扇出系数NOTTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数本讲稿第二十八页，共四十八页（六）（六）平均传输延迟时间平均传输延迟时间平均传输延迟时间平均传输延迟时间t tpdpd：TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数 平均传输延迟时间是表示门电路开关速度的参

24、数，它是指门电路平均传输延迟时间是表示门电路开关速度的参数，它是指门电路在输入脉冲波形的作用下，输出波形相对于输入波形延迟了多少时间。在输入脉冲波形的作用下，输出波形相对于输入波形延迟了多少时间。导导通通延延迟迟时时间间t tPHL PHL：输输入入波波形形上上升升沿沿的的50%50%幅幅值值处处到到输输出出波波形形下下降降沿沿50%50%幅幅值值处处所所需需要要的时间。的时间。截截止止延延迟迟时时间间t tPLHPLH：从从输输入入波波形形下下降降沿沿50%50%幅幅值值处处到到输输出出波波形形上升沿上升沿50%50%幅值处所需要的时间。幅值处所需要的时间。通常通常t tPLHPLHt tP

25、HLPHL，t tpdpd越小，越小，电路的开关速度越高。一般电路的开关速度越高。一般t tpdpd=10ns=10ns40ns40ns。本讲稿第二十九页，共四十八页 集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）三态输出逻辑门（三态输出逻辑门（TSL门）门）或非门、与或非门和异或门或非门、与或非门和异或门 本讲稿第三十页，共四十八页集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）10普通普通TTL门输出端并联出现的问题门输出端并联出现的问题 两两个个TTL与与非非门门输输出出端端直直接接并并联联，设设门门1输输出出高高电电平平、门门2输输出出低低电平，则产生一个大电流。电平，则产生一个大电流。门门1输出高

26、电平，输出高电平，T4导通、导通、T5截止。截止。门门2输出低电输出低电平，平，T5导通。导通。1.抬高门抬高门2输出低电平；输出低电平；2.会因功耗过大损坏门电路。会因功耗过大损坏门电路。注：注：普通普通TTL输出端不能直接并输出端不能直接并联使用。联使用。UCC门门1的的R5、T4门门2的的T5 产生一个大电流。产生一个大电流。本讲稿第三十一页，共四十八页（一）一）OC门的电路结构门的电路结构 当当输输入入端端全全为为高高电电平平时时，T2、T5导导通通，输输出出F为低电平；为低电平；输输入入端端有有一一个个为为低低电电平平时时，T2、T5截截止止，输输出出F高高电电平平接接近近电电源源电

27、压电压UC。OC门实现与非逻辑门实现与非逻辑功能。功能。集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）输出低电平输出低电平0.3V高电平为高电平为UC（530V）ABF 逻辑符号：逻辑符号：RLUC集电极开路与非门（集电极开路与非门（OC门）门）本讲稿第三十二页，共四十八页（二）二）OC 门实现线与逻辑门实现线与逻辑负载电阻负载电阻RL的选择的选择集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）相当于与逻辑相当于与逻辑FRLUC等效逻辑符号等效逻辑符号本讲稿第三十三页，共四十八页（三）三）OC门应用门应用-电平转换器电平转换器 OC 门门需需外外接接电电阻阻，所所以以电电源源UCC可可以以选选5V30V。O

28、C 门门作作为为TTL电电路路可可以以和和其其它它不不同同类类型型、不不同同电电平平的的逻逻辑辑电电路路进进行行连接。连接。集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）当当UDD=UCC时时，如如CMOS电源电压电源电压UDD =5V，一般，一般TTL门可以门可以直接驱动直接驱动CMOS门。门。TTL电路驱动电路驱动CMOS电路图电路图当当UDDUCC时时，如如CMOS的的UDD=5V 18V，特特 别别 是是UDD UCC时时，可可以以选选用用TTL的的OC门电路实现电平变换。门电路实现电平变换。本讲稿第三十四页，共四十八页（三）三）OC门应用门应用-驱动感性器件驱动感性器件 在在数数字字设设备

29、备中中，常常会会碰碰到到用用门门电电路路驱驱动动大大电电流流的的情情况况，例例如如驱驱动动感感性性器器件件，利利用用OC门门可可以以实实现现大大电电流流的的驱驱动动。合合理理选选择择UC，使使驱动电流小于驱动电流小于OC门中门中T5所能承受的最大值。所能承受的最大值。集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）驱动干簧继电器驱动干簧继电器的电路连接的电路连接驱动脉冲变压器的电驱动脉冲变压器的电路连接路连接本讲稿第三十五页，共四十八页三态输出逻辑门（三态输出逻辑门（TSL门）门）（一）三态门工作原理（一）三态门工作原理 当当 E=0时时，T4截截止止，C端端输输出出高高电电平平，D2截截止止，则则右

30、右侧侧电路执行正常与非功能电路执行正常与非功能F=AB。101V1V输出输出F端处于高阻状态记为端处于高阻状态记为Z。Z当当 E=1时，时，TSL门门输输出出具具有有高高、低低电电平平状状态态外外，还还有有第第三三种种输输出出状状态态高高阻状态阻状态，又称又称禁止态或失效态。禁止态或失效态。非门是三态门的状非门是三态门的状态控制部分态控制部分六管六管TTL与非门与非门T6、T7、T9、T10均截止均截止增加部分增加部分E使能端使能端本讲稿第三十六页，共四十八页使使能能端端的的两两种种控控制制方方式式低电平使能低电平使能高电平使能高电平使能三态门的逻辑符号三态门的逻辑符号ABF EFAB E三态

31、输出逻辑门（三态输出逻辑门（TSL门）门）本讲稿第三十七页，共四十八页1.实现总线结构实现总线结构 任何时刻只能有一个控制端有效，即只有一个门处于数据任何时刻只能有一个控制端有效，即只有一个门处于数据传输，其它门处于禁止状态。传输，其它门处于禁止状态。2.实现双向数据传输实现双向数据传输 当当E=0时时，门门1工工作作，门门2禁禁止止，数数据从据从A送到送到B；当当E=1时时，门门1禁禁止止，门门2工工作作，数数据据从从B送到送到A。三态输出逻辑门（三态输出逻辑门（TSL门）门）（二）三态门的应用（二）三态门的应用总线总线01本讲稿第三十八页，共四十八页 TTL门驱动门驱动CMOS门门 系统设

32、计的需要，将从速度、复杂性和功能等方面选择合适系统设计的需要，将从速度、复杂性和功能等方面选择合适的系列芯片，或者从几种系列中选择性能最佳的芯片，组装起来。的系列芯片，或者从几种系列中选择性能最佳的芯片，组装起来。在不同逻辑器件混合使用的系统中，常常碰到不同系列逻辑芯片在不同逻辑器件混合使用的系统中，常常碰到不同系列逻辑芯片的接口问题。的接口问题。CMOS门驱动门驱动TTL门门 门电路带负载的接口电路门电路带负载的接口电路 本讲稿第三十九页，共四十八页 有两个方面的接口问题需要考虑。有两个方面的接口问题需要考虑。1.驱动门为负载门提供足够大的灌电流和拉电流。驱动门为负载门提供足够大的灌电流和拉

33、电流。驱动门与负载门电流之间的驱动应满足：驱动门与负载门电流之间的驱动应满足：IOH(max)nIIH(max)，IOL(max)mIIL(max)（n和和m是负载电流的个数）是负载电流的个数）2.驱动门的输出电压应在负载门所要求的输入电压范围内。驱动门的输出电压应在负载门所要求的输入电压范围内。驱动门与负载门之间的逻辑电平应满足：驱动门与负载门之间的逻辑电平应满足：UOH(min)UIH(min)，UOL(max)UIL(max)。本讲稿第四十页，共四十八页TTL门驱动门驱动CMOS门门 TTL采用采用74LS系列，系列，CMOS采用采用74HC系列，且电源系列，且电源电压相同都为电压相同都

34、为5V。只有一个条只有一个条件不满足，件不满足，TTL门电路输出高门电路输出高电平电平2.7V，CMOS电路的输电路的输入高电平要求高于入高电平要求高于3.5V。1.电源电压相同电源电压相同 接接一一上上拉拉电电阻阻Rx，使使TTL门门电电路路的的输输出出高高电电平平升升高高至至电电源源电电压压，以以实实现现与与74HC电路的兼容。电路的兼容。本讲稿第四十一页，共四十八页TTL门驱动门驱动CMOS门门CMOS电源电源UDD高于高于TTL电源电源UCC2.电源电压不同电源电压不同方方案案一一：选选用用具具有有电电平平偏偏移移功功能能的的CMOS电电路路，该该电电路路有有两两个个电电源源输输入入端

35、端：UCC=5V、UDD=10V时时，输输入入接接收收TTL电电平平1.5V/3.5V，输输出出CMOS电电平平9V/1V，满足满足CMOS电路对输入电压的要求。电路对输入电压的要求。方方案案二二：采采用用TTL的的OC门门，将将OC门门T5管管的的外外接接电电阻阻RL直直接接与与CMOS电电源源UDD连接。连接。74HC109本讲稿第四十二页，共四十八页CMOS门驱动门驱动TTL门门 4000系系列列CMOS电电路路驱驱动动74系系列列TTL电电路路：CMOS门门的的驱驱动动能能力不满足力不满足TTL门的要求。门的要求。为解决这个问题，有多种方法。为解决这个问题，有多种方法。为解决这个问题，

36、有多种方法。为解决这个问题，有多种方法。4000系系列列CMOS电电路路驱驱动动74LS系系列列TTL电电路路：驱驱动动一一个个TTL门门时时，可以直接相连。如果驱动门数增加，需要提高可以直接相连。如果驱动门数增加，需要提高CMOS的驱动能力。的驱动能力。74HC系系列列、74HCT系系列列CMOS电电路路驱驱动动TTL电电路路：无无论论负负载载门门是是74系列还是系列还是74LS系列，都可以直接相连，应计算驱动门的个数。系列，都可以直接相连，应计算驱动门的个数。用用CMOS门门驱动驱动TTL门门电路时，对于驱动门和负载门应当电路时，对于驱动门和负载门应当分不同系列考虑。分不同系列考虑。本讲稿

37、第四十三页，共四十八页CMOS门驱动门驱动TTL门门 增增 加加 一一 级级CMOS驱驱动动器器，如如选选择择同同相相驱驱动动器器CC4010。采采用用漏漏极极开开路路的的CMOS驱驱动动器器，如如CC40107。将将CMOS门门输输出出经经分分立立元元件件驱驱动动电电路路，实实现现电电流流的的放放大大，再再驱动驱动TTL负载门。负载门。4000系列系列CMOS电路驱动电路驱动74系列系列TTL电路的几种方法电路的几种方法本讲稿第四十四页，共四十八页门电路带其它负载门电路带其它负载门电路驱动发光二极管门电路驱动发光二极管LED 的连接方式：的连接方式：设设LED的工作电流为的工作电流为ID、L

38、ED的正向压降为的正向压降为UD。输输出出高高有有效效,限限流流电电阻阻R的选择如下：的选择如下：输输出出低低有有效效,限限流流电电阻阻R的选择如下：的选择如下：本讲稿第四十五页，共四十八页 本本章章学学习习重重点点在在TTL和和CMOS集集成成电电路路的的外外部部特特性性，主主要要有有两两个个方方面面：一一是是输输入入与与输输出出之之间间的的逻逻辑辑功功能能；二二是是外外部部电电气气特特性性及及其其主主要要参参数。数。TTL电电路路输输入入级级采采用用多多发发射射极极晶晶体体管管，输输出出级级采采用用推推拉拉式式结结构构，工工作作速速度度快快，负负载载能能力力强强，是是一一种种目目前前使使用

39、用广广泛泛的的集集成成逻逻辑辑门门。CMOS集集成成电电路路具具有有功功耗耗低低、扇扇出出大大、电电源源电电压压范范围围宽宽、抗抗干干扰扰能能力力强强、集成度高等一系列特点，在整个数字集成电路中占据主导地位。集成度高等一系列特点，在整个数字集成电路中占据主导地位。在在逻逻辑辑门门电电路路的的实实际际应应用用中中，经经常常会会碰碰到到不不同同类类型型的的门门电电路路之之间间、门门电电路路与与负负载载之之间间的的接接口口设设计计问问题题，正正确确分分析析和和解解决决这这些些问题，是数字电路设计工作者应当掌握的。问题，是数字电路设计工作者应当掌握的。小小 结结本讲稿第四十六页，共四十八页集成电路的外

40、部封装集成电路的外部封装集成电路的外部封装及引脚数量，决定集成电路的外部封装及引脚数量，决定了电路性能；它关系到器件功耗大小、了电路性能；它关系到器件功耗大小、元器件散热、使用环境、运行速度。元器件散热、使用环境、运行速度。本讲稿第四十七页，共四十八页 本章小结逻辑的实现是用硬件来完成的，硬件的连接、使用有特定的要求。在相同电压作用下驱动同类型逻辑器件的时候，主要考虑一个扇出系数;(带同类型负载个数)就可以了；如果驱动不同类型的逻辑门，考虑的问题还要包括逻辑门的输出电压、电流是否符合要求。CMOS门电路是主流器件，只要满足上述对于驱动要求，应该尽可能选用，其性能比TTL优越。了解集成电路的封装有益于我们实际电路的应用。本讲稿第四十八页，共四十八页