门电路阎学习.pptx

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1、ui0V时，二极管截止，如同开关断开，uo0V。ui5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo4.3V。二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。第1页/共56页二极管与门二极管与门Y=AB第2页/共56页、二极管或门二极管或门Y=A+B第3页/共56页3.3 TTL集成门电路集成门电路集成门电路按开关元件分类 二极管-晶体三极管逻辑门（DTL）集 晶体三极管-晶体三极管逻辑门（TTL）成 双极型 射极耦合逻辑门（ECL）逻 集成注入逻辑门电路（）辑 N沟道MOS门(NMOS)门 单极型(MOS型)P 沟道MOS门 (PMOS)互补MOS门(CMOS)集成：把晶体管、电阻、和导线等封装在

2、一个芯片上。第4页/共56页、三、三极管的开关特性极管的开关特性第5页/共56页uA0V时，三极管截止，iB0，iC0，输出电压uYVCC5VuA5V时，三极管导通。基极电流为：iBIBS，三极管工作在饱和状态。输出电压uYUCES0.3V。三极管临界饱和时的基极电流为：第6页/共56页TTL反相器的电路结构和工作原理一、电路结构第7页/共56页二、电压的传输特性第8页/共56页第9页/共56页第10页/共56页需要说明的几个问题：第11页/共56页三、输入噪声容限第12页/共56页一一.输入特性输入特性反相器的静态输入特性和输出特性输入电压与输入电流之间的关系曲线，即ii=f（Vi）输入短路

3、电流IIS第13页/共56页二二.输出特性输出特性高高电电平平输输出出特特性性高高电电平平输输出出等等效效电电路路低电平输出特性低电平输出特性低低电电平平输输出出等等效效电电路路第14页/共56页门电路输出驱动同类门的个数门电路输出驱动同类门的个数前级输出为前级输出为 高电平时高电平时拉电流负载。拉电流负载。IiH1IiH3IiH2IOH 扇出系数因IL拉受限制，故负载数量有限。第15页/共56页前级前级IOLIiL1IiL2IiL3前级输出为前级输出为 低电平时低电平时灌电流负载。灌电流负载。因IL灌受限制，故负载数量有限。第16页/共56页即输入端通过电阻即输入端通过电阻R接地时的特性接地

4、时的特性输入端输入端“1”,“0”？三.输入负载特性:ViRI第17页/共56页Ri2.5K,使使Vi 1.4V,T2、T5导通，导通，T4、D截止，截止，VO=VOL,反向器处于导通状态。反向器处于导通状态。1.4VR0RIViVi=UT 时，时，T2、T4导通，导通，Vb12.1V,使使Vi钳在钳在1.4V。第18页/共56页开门电阻 RON关门电阻 ROFF在保证非门输出为在保证非门输出为低低时，时，允许输入电阻允许输入电阻R Ri i的最的最小小值。值。在保证非门输出为在保证非门输出为高高时，允许时，允许输入电阻输入电阻R Ri i的最的最大大值。值。RON2.5KROFF0.7 K当

5、当RI RON时，相当输入高电平。当当RI ROFF时，相当输入低电平。第19页/共56页悬空的输入端悬空的输入端（RI）相当于接相当于接 高电平高电平。第20页/共56页反相器的动态特性一、传输延迟时间1、现象：导通延迟时间tPHL截止延迟时间tPLH传输延迟时间第21页/共56页二、交流噪声容限（b）负负脉冲噪声容限脉冲噪声容限（a）正正脉冲噪声容限脉冲噪声容限 当输入信号为窄脉冲，且接近于tpd时，为使输出状态改变所需的脉冲幅度。交流噪声容限远大于直流噪声容限。由于三极管的开关时间和分布电容的充放电过程，输入信号状态变化时必有足够的变化幅度和作用时间才能使输出状态改变第22页/共56页三

6、、电源的动态尖峰电流第23页/共56页2、动态尖峰电流（P126）影响：1.使电源的平均电流增加；2.尖峰电流较大时，将通过电源线和地线及电源的内阻形成一个系统内部的噪声源。应抑制在允许的限度内。第24页/共56页其他类型的TTL门电路一、其他逻辑功能的门电路1.与非门第25页/共56页2.或非门3.与或非与或非第26页/共56页4.异或门第27页/共56页二、集电极开路的门电路1、推拉式输出电路结构的局限性 输出电平不可调 带载能力不强，尤其是高电平输出 输出端不能并联使用 OC门第28页/共56页2、OC门的结构特点第29页/共56页OC门实现的线与第30页/共56页三、三态输出门（Thr

7、ee state Output Gate,TS）第31页/共56页三态门的用途第32页/共56页74/54系列（标准系列）：如74 00器件的命名请参照书后的附录SN 74 XX 00 C D 陶瓷封装直插陶瓷封装直插工作温度范围：工作温度范围：070度度器件系列和器件系列和品种代号品种代号生产厂商生产厂商第33页/共56页一、高速系列74H/54H1.电路的改进:(1)输出级采用复合管（减小输出电阻Ro）(2)减少各电阻值2.性能特点速度提高（）的同时功耗也增加（）数字集成电路的各种系列第34页/共56页二、肖特基系列74S/54S（Schottky TTL）1.电路改进(1)采用抗饱和三极

8、管(2)用有源泄放电路代替74H系列中的R3(3)减小电阻值2.性能特点:速度进一步提高，电压传输特性没有线性区，功耗增大第35页/共56页三、低功耗肖特基系列74LS/54LS（Low-Power Schottky TTL）四、74AS,74ALS（Advanced Low-Power Schottky TTL）3.5 其他类型的双极型数字集成电路*DTL：输入为二极管门电路，速度低，已经不用HTL：电源电压高，Vth高，抗干扰好，已被CMOS替代ECL：非饱和逻辑，速度快，用于高速系统I2L：属饱和逻辑，电路简单，用于LSI内部电路第36页/共56页3.4 CMOS3.4 CMOS门电路门

9、电路、场效应、场效应管的开关特性管的开关特性工作原理电路转移特性曲线输出特性曲线uiuoGDSRD+VDDGDSRD+VDDGDSRD+VDD截止状态uiUTuo0开关时间第37页/共56页（1）uA0V时，TN截止，TP导通。输出电压uYVDD10V。（2）uA10V时，TN导通，TP截止。输出电压uY0V。一.电路结构工作原理:反相器的电路结构及工作原理反相器的电路结构及工作原理反相器的电路结构及工作原理反相器的电路结构及工作原理第38页/共56页二、电压、电流传输特性电压传输特性电流传输特性第39页/共56页三、输入噪声容限（P82）第40页/共56页反相器的静态输入/出特性一、输入特性

10、第41页/共56页二、输出特性第42页/共56页第43页/共56页反相器的动态特性一、传输延迟时间第44页/共56页二、交流噪声容限（P87）三、动态功耗第45页/共56页第46页/共56页其他类型的CMOS门电路一、其他逻辑功能的门电路2.或非门 1.与非门第47页/共56页二、漏极开路的门电路（OD门）第48页/共56页三、CMOS传输门及双向模拟开关1.传输门第49页/共56页2.双向模拟开关第50页/共56页四、三态输出门第51页/共56页第52页/共56页、CMOS数字电路的特点及使用时的注意事项数字电路的特点及使用时的注意事项（1）CMOS电路的工作速度比TTL电路的低。（2）CM

11、OS带负载的能力比TTL电路强。（3）CMOS电路的电源电压允许范围较大，约在318V，抗干扰能力比TTL电路强。（4）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。（5）CMOS集成电路的集成度比TTL电路高。（6）CMOS电路适合于特殊环境下工作。（7）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电路多余不用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。CMOS数字电路的特点第53页/共56页使用集成电路时的注意事项（1）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

12、将导致性能下降或损坏器件。（2）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求接地或接高电平。TTL电路多余的输入端悬空表示输入为高电平；但CMOS电路，多余的输入端不允许悬空，否则电路将不能正常工作。（3）TTL电路和CMOS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，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。第54页/共56页利用半导体器件的开关特性，可以构成与门、或门、非门、与非门、或非门、与利用半导体器件的开关特性，可以构成与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、

13、异或门等各种逻辑门电路，也可以构成在电路结构和特性两方面都别具特色的或非门、异或门等各种逻辑门电路，也可以构成在电路结构和特性两方面都别具特色的三态门、三态门、OCOC门、门、ODOD门和传输门。门和传输门。随着集成电路技术的飞速发展，分立元件的数字电路已被集成电路所取代。随着集成电路技术的飞速发展，分立元件的数字电路已被集成电路所取代。TTLTTL电路的优点是开关速度较高，抗干扰能力较强，带负载的能力也比较强，缺点电路的优点是开关速度较高，抗干扰能力较强，带负载的能力也比较强，缺点是功耗较大。是功耗较大。CMOSCMOS电路具有制造工艺简单、功耗小、输入阻抗高、集成度高、电源电压范围宽电路具有制造工艺简单、功耗小、输入阻抗高、集成度高、电源电压范围宽等优点，其主要缺点是工作速度稍低，但随着集成工艺的不断改进，等优点，其主要缺点是工作速度稍低，但随着集成工艺的不断改进，CMOSCMOS电路的工作速电路的工作速度已有了大幅度的提高。度已有了大幅度的提高。本章小结第55页/共56页感谢您的观看！第56页/共56页