电子技术基础数字部分第五版(康华光)3 逻辑门电路课件.ppt

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1、3.逻辑门电路3.1MOS逻辑门电路3.2TTL逻辑门电路（略）*3.3射极耦合逻辑门电路(自学)*3.4砷化镓逻辑门电路(自学)3.5逻辑描述中的几个问题3.6逻辑门电路使用中的几个实际问题1教学基本要求：1、了解半导体器件的开关特性。2、熟练掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、异或门）、三态门、OD门（OC门）和传输门的逻辑功能。3、学会门电路逻辑功能分析方法。4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。23.1MOS逻辑门3.1.1数字集成电路简介3.1.2逻辑门的一般特性3.1.3MOS开关及其等效电路3.1.4CM

2、OS反相器3.1.5CMOS逻辑门电路3.1.6CMOS漏极开路门和三态输出门电路3.1.7CMOS传输门3.1.8CMOS逻辑门电路的技术参数33.1.1数字集成电路简介概述:TTL电路问世几十年来，经过电路结构的不断改进和集成工艺的逐步完善，至今仍广泛应用，几乎占据着数字集成电路领域的半壁江山。把若干个有源器件和无源器件及其连线，按照一定的功能要求，制做在同一块半导体芯片上，这样的产品叫集成电路。若它完成的功能是逻辑功能或数字功能，则称为逻辑集成电路或数字集成电路。最简单的数字集成电路是集成逻辑门。集成逻辑门，按照其组成

3、的有源器件的不同可分为两大类：一类是双极性晶体管逻辑门；另一类是单极性绝缘栅场效应管逻辑门，简称MOS门。双极性晶体管逻辑门主要有TTL门(晶体管-晶体管逻辑门)、ECL门(射极耦合逻辑门)和IIL门(集成注入逻辑门)等。单极性MOS门主要有PMOS门(P沟道增强型MOS管构成的逻辑门)、NMOS门(N沟道增强型MOS管构成的逻辑门)和CMOS门(利用PMOS管和NMOS管构成的互补电路构成的门电路，故又叫做互补MOS门。41、逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。2、逻辑门电路的分类二极管门电路三极管门电路TT

4、L门电路MOS门电路PMOS门CMOS门逻辑门电路分立门电路集成门电路NMOS门5根据制造工艺不同可分为单极型和双极型两大类。门电路中晶体管均工作在开关状态。首先介绍晶体管和场效应管的开关特性。然后介绍两类门电路。注意：各种门电路的工作原理，只要求一般掌握；而各种门电路的外部特性和应用是要求重点。当代门电路（所有数字电路）均已集成化。6（1）CMOS集成电路:广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路4000系列74HC74HCT74VHC74VHCT速度慢与TTL不兼容抗干扰功耗低74LVC74VAUC速度加快与TTL兼容负载能力

5、强抗干扰功耗低速度两倍于74HC与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低低(超低)电压速度更加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低74系列74LS系列74AS系列74ALS（2）TTL集成电路:广泛应用于中大规模集成电路73.1.2逻辑门电路的一般特性1.输入和输出的高、低电平2.噪声容限3.传输延迟时间4.功耗5.延时功耗积6.扇入与扇出数8正逻辑：高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示11.输入和输出的高、低电平门电路中以高/低电平表示逻辑状态的1、0。而高/低电平都允许有一定的变化范围。如74HC系列CM

6、OS逻辑电路中，输入电压在3.5V-5.0V范围对应高电平逻辑1，而0V-1.5V范围对应低电平逻辑0。9vOvI驱动门G1负载门G211输出高电平的下限值VOH(min)输入低电平的上限值VIL(max)输入高电平的下限值VIH(min)输出低电平的上限值VOL(max)输出高电平+VDDVOH(min)VOL(max)0G1门vO范围vO输出低电平输入高电平VIH(min)VIL(max)+VDD0G2门vI范围输入低电平vI详见教材70页的表3.1.2不同系列的集成电路，输入和输出为逻辑1或0所对应的电压范围也不同。一般

7、厂家在数据手册中都给出如下4种逻辑电平参数：10VNH—当前一级门输出高电平的最小值时允许负向噪声电压的最大值。负载门输入高电平时的噪声容限：VNL—当前一级门输出低电平的最大值时允许正向噪声电压的最大值负载门输入低电平时的噪声容限：2.噪声容限VNH=VOH(min)－VIH(min)VNL=VIL(max)－VOL(max)在保证输出电平不变的条件下，输入电平允许波动的范围。它表示门电路的抗干扰能力。1驱动门vo1负载门vI噪声11类型参数74HCVDD=5V74HCTVDD=5V74LVCVDD=3.3V74AUCVDD

8、=1.8VtPLH或tPHL(ns)782.10.93.传输延迟时间传输延迟时间是表征门电路开关速度的参数，它说明门电路在输入脉冲波形的作用下，其输出波形相对于输入波形延迟了多长的时间。CMOS电路传输延迟时间tPHL输出50%90%50%10%tPLHtftr输入50%50