组合逻辑电路课件

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1、第2章组合逻辑电路2.1集成门电路2.2组合逻辑电路的分析和设计2.3组合逻辑电路中的竞争-冒险2.1集成门电路2.1.1TTL门电路TTL门电路由双极型三极管构成,它的特点是速度快、抗静电能力强、集成度低、功耗大,目前广泛应用于中、小规模集成电路中。TTL门电路有74（商用）和54（军用）两大系列,每个系列中又有若干子系列,例如，74系列包含如下基本子系列：74:标准TTL(StandardTTL)。74H:高速TTL(HighspeedTTL)。74S:肖特基TTL(SchottkyTTL)。74AS:先进肖特基TTL(AdvancedSchot

2、tkyTTL)。74LS:低功耗肖特基TTL(LowpowerSchottkyTTL)。74ALS:先进低功耗肖特基TTL(AdvancedLowpowerSchottkyTTL)。54系列和74系列具有相同的子系列,两个系列的参数基本相同,主要在电源电压范围和工作环境温度范围上有所不同,54系列适应的范围更大些,如表2―1所示。不同子系列在速度、功耗等参数上有所不同。TTL门电路采用5V电源供电。表2―154系列与74系列的比较系列电源电压/V环境温度/℃544.5~5.5-55~+125744.75~5.250~702.1.2CMOS门电路CM

3、OS门电路由场效应管构成,它的特点是集成度高、功耗低、速度慢、抗静电能力差。虽然TTL门电路由于速度快和更多类型选择而流行多年,但CMOS门电路具有功耗低、集成度高的优点,而且其速度已经获得了很大的提高,目前已可与TTL门电路相媲美。因此，CMOS门电路获得了广泛的应用,特别是在大规模集成电路和微处理器中目前已经占据支配地位。从供电电源区分,CMOS门电路有5VCMOS门电路和3.3VCMOS门电路两种。3.3VCMOS门电路是最近发展起来的,它的功耗比5VCMOS门电路低得多。同TTL门电路一样,CMOS门电路也有74和54两大系列。74系列5VCM

4、OS门电路的基本子系列如下：74HC和74HCT:高速CMOS(HighspeedCMOS),T表示和TTL直接兼容。74AC和74ACT:先进CMOS(AdvancedCMOS)。74AHC和74AHCT:先进高速CMOS(AdvancedHighspeedCMOS)。74系列3.3VCMOS门电路的基本子系列如下：74LVC:低压CMOS(LowvoltageCMOS)。74ALVC:先进低压CMOS(AdvancedLowvoltageCMOS)。2.1.3数字集成电路的品种类型每个系列的数字集成电路都有很多不同的品种类型,用不同的代码表

5、示,例如:00:4路2输入与非门02:4路2输入或非门08:4路2输入与门10:3路3输入与非门20:双路4输入与非门27:3路3输入或非门32:4路2输入或门86:4路2输入异或门具有相同品种类型代码的逻辑电路,不管属于哪个系列,它们的逻辑功能相同,引脚也兼容。例如,7400,74LS00,74ALS00,74HC00,74AHC00都是引脚兼容的4路2输入与非门封装,引脚排列和逻辑图如图2―1所示。图2―14路2输入与非门引脚排列和逻辑图2.1.4数字集成电路的性能参数和使用1.数字集成电路的性能参数数字集成电路的性能参数主要包括：直流电源电压、输

6、入/输出逻辑电平、扇出系数、传输延时、功耗等。1)直流电源电压UCC一般TTL电路的直流电源电压为5V,最低4.5V,最高5.5V。CMOS电路的直流电源电压有5V和3.3V两种。CMOS电路的一个优点是电源电压的变化范围比TTL电路大,如5VCMOS电路当其电源电压在2～6V范围内时能正常工作,3.3VCMOS电路当其电源电压在2～3.6V范围内时能正常工作。2)输入/输出逻辑电平数字集成电路有如下四个不同的输入/输出逻辑电平参数:低电平输入电压UIL:能被输入端确认为低电平的电压范围。高电平输入电压UIH:能被输入端确认为高电平的电压范围。低电平输

7、出电压UOL:正常工作时低电平输出的电压范围。高电平输出电压UOH:正常工作时高电平输出的电压范围。图2―2和图2―3分别给出了TTL电路和CMOS电路的输入/输出逻辑电平。当输入电平在UIL(max)和UIH(min)之间时,逻辑电路可能把它当作0,也可能把它当作1，而当逻辑电路因所接负载过多等原因不能正常工作时,高电平输出可能低于UOH(min),低电平输出可能高于UOL(max)。图2―2标准TTL电路的输入/输出逻辑电平3)扇出系数扇出系数指在正常工作范围内,一个门电路的输出端能够连接同一系列门电路输入端的最大数目。扇出系数越大,门电路的带负载

8、能力就越强。一般来说,CMOS电路的扇出系数比较高。计算公式为扇出系数=图2―3CMOS电路的