常用集成逻辑门电路的逻辑功能测试PPT讲稿.ppt
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1、常用集成逻辑门电路的逻辑功能测试第1页,共64页,编辑于2022年,星期六1 1知道常用集成逻辑门电路的符号、逻辑功能。知道常用集成逻辑门电路的符号、逻辑功能。2 2用仪器仪表测试常用集成逻辑门电路的逻辑功能。用仪器仪表测试常用集成逻辑门电路的逻辑功能。3 3用仪器仪表测试常用集成逻辑门电路的应用电路。用仪器仪表测试常用集成逻辑门电路的应用电路。4 4分析和仿真常用集成逻辑门电路及其应用电路。分析和仿真常用集成逻辑门电路及其应用电路。5 5编写文档记录常用集成逻辑门电路的学习过程和测试结果。编写文档记录常用集成逻辑门电路的学习过程和测试结果。(一组交一份)(一组交一份)6 6相互交流和学习。相
2、互交流和学习。任务目标与要求任务目标与要求第2页,共64页,编辑于2022年,星期六任务二目录任务二目录任务技能训练任务技能训练任务基础知识任务基础知识第3页,共64页,编辑于2022年,星期六学习要点:学习要点:二极管、三极管的开关特性二极管、三极管的开关特性分立元件门电路分立元件门电路集成门电路及其功能和使用方法集成门电路及其功能和使用方法任务基础知识任务基础知识第4页,共64页,编辑于2022年,星期六基本和常用门电路有基本和常用门电路有与门与门、或门或门、非门非门(反相器)、(反相器)、与非门与非门、或非门或非门、与或非门与或非门和和异或门异或门等。等。任务基础知识一任务基础知识一分立
3、元件门电路分立元件门电路获得高、低电平的基本方法:利用半导体开关元件的导通、截止(即开、获得高、低电平的基本方法:利用半导体开关元件的导通、截止(即开、关)两种工作状态,如下图。关)两种工作状态,如下图。逻辑逻辑0和和1:电子电路中用高、低电平来表示。电子电路中用高、低电平来表示。逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路,简称门电路。逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路,简称门电路。图图2-1 获得高、低电平的方法获得高、低电平的方法 图图2-2 高、低电平的逻辑赋值高、低电平的逻辑赋值 a)正逻辑正逻辑b)负逻辑负逻辑第5页,共64页,编辑于2022年,星期六一、二极管、
4、三极管的开关特性一、二极管、三极管的开关特性1.1.二极管的开关特性二极管的开关特性二极管符号:二极管符号:正极负极uD Ui0.5V时,二时,二极管导通。极管导通。第6页,共64页,编辑于2022年,星期六uououi0V时,二极管截止,如同开关时,二极管截止,如同开关断开,断开,uo0V。ui5V时时,二二极极管管导导通通,如如同同0.7V的的电压源,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。二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。第7页,共64页,编辑于2022年,星期六2.2.三三极管的开关特性极管的开关特性第8页,共64页,编辑于2022年,星期六RbRc
5、+VCCbce截止状态饱和状态iBIBSui=UIL0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3VRbRc+VCCb ce 0.7V0.3V饱和区截止区放大区观看讲解动画观看讲解动画第9页,共64页,编辑于2022年,星期六ui=0.3V时,因为时,因为uBE0.5V,iB=0,三极管工作在截止状态,三极管工作在截止状态,ic=0。因为因为ic=0,所以输出电压:,所以输出电压:ui=1V时,三极管导通,基极电流时,三极管导通,基极电流:因为因为0iBIBS,三极管工作在饱和,三极管工作在饱和状态。输出电压状态。输出电压:uoUCES0.3V第10页,共64页,编辑于2022年,星期六3.M
6、OS3.MOS管的开关特性管的开关特性工作原理电路工作原理电路转移特性曲线转移特性曲线输出特性曲线输出特性曲线uiuiGDSRD+VDDGDSRD+VDDGDSRD+VDD截止状态截止状态uiUTuo0第11页,共64页,编辑于2022年,星期六二、三种基本门电路二、三种基本门电路1 1、二极管与门二极管与门Y=AB第12页,共64页,编辑于2022年,星期六2.2.二极管或门二极管或门Y=A+B第13页,共64页,编辑于2022年,星期六3.3.三极管非门三极管非门uA0V时,三极管截止,时,三极管截止,iB0,iC0,输出电压,输出电压uYVCC5VuA5V时,三极管导通。基极电流为:时,
7、三极管导通。基极电流为:iBIBS,三极管工作在饱和,三极管工作在饱和状态。输出电压状态。输出电压uYUCES0.3V。三极管临界饱和时的基三极管临界饱和时的基极电流为:极电流为:第14页,共64页,编辑于2022年,星期六当当uA0V时时,由由于于uGSuA0V,小小于于开开启启电电压压UT,所所以以MOS管管截截止止。输输出电压为出电压为uYVDD10V。当当uA10V时,由于时,由于uGSuA10V,大于开启电压,大于开启电压UT,所以,所以MOS管导通,管导通,且工作在可变电阻区,导通电阻很小,只有几百欧姆。输出电压为且工作在可变电阻区,导通电阻很小,只有几百欧姆。输出电压为uY0V。
8、第15页,共64页,编辑于2022年,星期六任务基础知识二任务基础知识二TTLTTL集成门电路集成门电路1.TTL1.TTL与非门与非门第16页,共64页,编辑于2022年,星期六输入信号不全为输入信号不全为1:如:如uA=0.3V,uB=3.6V3.6V0.3V1V则则uB1=0.3+0.7=1V,T2、T5截止,截止,T3、T4导通导通忽略忽略iB3,输出端的电位为:,输出端的电位为:输出输出Y为高电平。为高电平。uY50.70.73.6V第17页,共64页,编辑于2022年,星期六3.6V3.6V输入信号全为输入信号全为1:如:如uA=uB=3.6V2.1V则则uB1=2.1V,T2、T
9、5导通,导通,T3、T4截止截止输出端的电位为:输出端的电位为:uY=UCES0.3V输出输出Y为低电平为低电平。第18页,共64页,编辑于2022年,星期六功能表功能表真值表真值表逻辑表达式逻辑表达式输入有低,输出为高;输入有低,输出为高;输入有低,输出为高;输入有低,输出为高;输入全高,输出为低。输入全高,输出为低。输入全高,输出为低。输入全高,输出为低。观看观看TTL与非门原理动画与非门原理动画第19页,共64页,编辑于2022年,星期六74LS00内含内含4个个2输入与非门,输入与非门,74LS20内含内含2个个4输入与非输入与非门。门。74LS00管脚介绍动画演示管脚介绍动画演示第2
10、0页,共64页,编辑于2022年,星期六2.TTL非门、或非门、与或非门、与门、或门及异或门非门、或非门、与或非门、与门、或门及异或门A=0时,时,T2、T5截止,截止,T3、T4导通,导通,Y=1。A=1时,时,T2、T5导通,导通,T3、T4截止,截止,Y=0。TTL非门非门第21页,共64页,编辑于2022年,星期六A、B中只要有一个为中只要有一个为1,即高电平,如,即高电平,如A1,则,则iB1就会经过就会经过T1集电结集电结流入流入T2基极,使基极,使T2、T5饱和导通,输出为低电平,即饱和导通,输出为低电平,即Y0。AB0时,时,iB1、iB1均分别流入均分别流入T1、T1发射极,
11、使发射极,使T2、T2、T5均截止,均截止,T3、T4导通,输出为高电平,即导通,输出为高电平,即Y1。TTL或非门或非门第22页,共64页,编辑于2022年,星期六A和和B都为高电平(都为高电平(T2导通)、或导通)、或C和和D都为高电平(都为高电平(T2导通)时,导通)时,T5饱饱和导通、和导通、T4截止,输出截止,输出Y=0。A和和B不全为高电平、并且不全为高电平、并且C和和D也不全为高电平(也不全为高电平(T2和和T2同时截止)时,同时截止)时,T5截止、截止、T4饱和导通,输出饱和导通,输出Y=1。TTL与或非门与或非门第23页,共64页,编辑于2022年,星期六与与门门Y=AB=A
12、B或门或门Y=A+B=A+B异异或或门门第24页,共64页,编辑于2022年,星期六3.OC门及门及TSL门门问题的提出:问题的提出:为解决一般为解决一般TTL与非门不能与非门不能“线与线与”而设计的。而设计的。A、B不全为不全为1时,时,uB1=1V,T2、T3截止,截止,Y=1。接入外接电阻接入外接电阻R后:后:A、B全为全为1时,时,uB1=2.1V,T2、T3饱和导通,饱和导通,Y=0。外接电阻外接电阻R的取值范的取值范围为:围为:OC门门n个个OC门并联后为负载门的门并联后为负载门的m个输入端提供输入信号个输入端提供输入信号时的时的R。第25页,共64页,编辑于2022年,星期六TS
13、L门(三态门)门(三态门)E0时,二极管时,二极管D导通,导通,T1基极和基极和T2基极均被钳制在低电平,因而基极均被钳制在低电平,因而T2T5均均截止,输出端开路,电路处于高阻状态。截止,输出端开路,电路处于高阻状态。结论:电路的输出有高阻态、高电平和低电平结论:电路的输出有高阻态、高电平和低电平3种状态。种状态。E1时,二极管时,二极管D截止,截止,TSL门的输出状态完全取决于输入信号门的输出状态完全取决于输入信号A的的状态,电路输出与输入的逻辑关系和一般反相器相同,即:状态,电路输出与输入的逻辑关系和一般反相器相同,即:Y=A,A0时时Y1,为高电平;,为高电平;A1时时Y0,为低电平。
14、,为低电平。第26页,共64页,编辑于2022年,星期六&ABF符号符号功能表功能表三态门的符号及功能表三态门的符号及功能表&ABF符号符号功能表功能表使能端高使能端高电平电平起作用起作用使能端低使能端低电平电平起作用起作用第27页,共64页,编辑于2022年,星期六TSL门的应用:门的应用:作多路开关:作多路开关:E=0时,门时,门G1使使能,能,G2禁止,禁止,Y=A;E=1时,时,门门G2使能,使能,G1禁禁止,止,Y=B。信号双向传输:信号双向传输:E=0时信号向右传时信号向右传送,送,B=A;E=1时时信号向左传送,信号向左传送,A=B。构成数据总线:让各门的控制构成数据总线:让各门
15、的控制端轮流处于低电平,即任何时刻端轮流处于低电平,即任何时刻只让一个只让一个TSL门处于工作状态,而门处于工作状态,而其余其余TSL门均处于高阻状态,这样门均处于高阻状态,这样总线就会轮流接受各总线就会轮流接受各TSL门的输出。门的输出。第28页,共64页,编辑于2022年,星期六4.TTL系列集成电路及主要参数系列集成电路及主要参数TTL系列集成电路系列集成电路74:标标准准系系列列,前前面面介介绍绍的的TTL门门电电路路都都属属于于74系系列列,其其典典型型电电路路与与非非门门的的平均传输时间平均传输时间tpd10ns,平均功耗,平均功耗P10mW。74H:高速系列,是在:高速系列,是在
16、74系列基础上改进得到的,其典型电路与非门的平均传输系列基础上改进得到的,其典型电路与非门的平均传输时间时间tpd6ns,平均功耗,平均功耗P22mW。74S:肖特基系列,是在:肖特基系列,是在74H系列基础上改进得到的,其典型电路与非门系列基础上改进得到的,其典型电路与非门的平均传输时间的平均传输时间tpd3ns,平均功耗,平均功耗P19mW。74LS:低功耗肖特基系列,是在:低功耗肖特基系列,是在74S系列基础上改进得到的,其典型电系列基础上改进得到的,其典型电路与非门的平均传输时间路与非门的平均传输时间tpd9ns,平均功耗,平均功耗P2mW。74LS系列产品具有系列产品具有最佳的综合性
17、能,是最佳的综合性能,是TTL集成电路的主流,是应用最广的系列。集成电路的主流,是应用最广的系列。第29页,共64页,编辑于2022年,星期六TTL与非门主要参数(1)输输出出高高电电平平UOH:TTL与与非非门门的的一一个个或或几几个个输输入入为为低低电电平平时时的的输输出出电电平。产品规范值平。产品规范值UOH2.4V,标准高电平,标准高电平USH2.4V。(2)高高电电平平输输出出电电流流IOH:输输出出为为高高电电平平时时,提提供供给给外外接接负负载载的的最最大大输输出出电电流流,超过此值会使输出高电平下降。超过此值会使输出高电平下降。IOH表示电路的拉电流负载能力。表示电路的拉电流负
18、载能力。(3)输输出出低低电电平平UOL:TTL与与非非门门的的输输入入全全为为高高电电平平时时的的输输出出电电平平。产产品品规范值规范值UOL0.4V,标准低电平,标准低电平USL0.4V。(4)低低电电平平输输出出电电流流IOL:输输出出为为低低电电平平时时,外外接接负负载载的的最最大大输输出出电电流流,超超过过此值会使输出低电平上升。此值会使输出低电平上升。IOL表示电路的灌电流负载能力。表示电路的灌电流负载能力。(5)扇扇出出系系数数NO:指指一一个个门门电电路路能能带带同同类类门门的的最最大大数数目目,它它表表示示门门电电路路的的带负载能力。一般带负载能力。一般TTL门电路门电路NO
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