第03章 逻辑门电路ppt课件.ppt

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1、第三章逻辑门电路分立元件集成逻辑门电路双极型——MOS——采用双极型半导体器件作为元件,速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。采用金属-氧化物半导体场效应管作为元件。结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。逻辑门电路的分类*1、按所采用的半导体器件进行分类双极型集成电路又可进一步可分为：DTL晶体管-晶体管逻辑电路TTL(TransistorTransistorLogic)；发射极耦合逻辑电路ECL(EmitterCoupledLogic)。集成注入逻辑电路I2L(IntegratedInjectionLogic)TTL电路的“性能价格比”最佳，应用最

2、广泛MOS集成电路又可进一步分为：PMOS(P-channelMetelOxideSemiconductor)P通道金属-氧化物半导体（场效应管）NMOS(N-channelMetelOxideSemiconductor)N通道金属-氧化物半导体（场效应管）CMOS(ComplementMetalOxideSemiconductor)互补金属氧化物半导体（场效应管）CMOS电路应用较普遍，不但适合通用逻辑电路的设计，而且综合性能最好。2、按集成电路规模的大小进行分类小规模集成电路（SSI）1~12个二输入门10～100个元件中规模集成电路（MSI）13~99个门10

3、2～103个元件大规模集成电路（LSI）100个门以上103以上个元件超大规模集成电路（VLSI）上万个门，数十万个元件数字集成电路客观：只要电路组成一定，其输入与输出的电位关系就唯一被确定下来主观：输入与输出的高低电位被赋予什么逻辑值是人为规定的§3.1正逻辑与负逻辑例：某电路ABFLLLLHLHLLHHH真值表ABF000010100111真值表ABF111101011000真值表正逻辑负逻辑与门或门对于同一电路，可以采用正逻辑，也可以采用负逻辑，它不会影响电路结构，但是会影响电路逻辑功能。正逻辑与负逻辑正逻辑：负逻辑：与或与非或非异或同或与或与非或非异或同或AB

4、F001011101110与非门正混合逻辑负混合逻辑输入：H＝1L＝0输出：H＝0L＝1输入：H＝0L＝1输出：H＝1L＝0ABF110100010001或非门♦正逻辑——高电平有效高电平表示1低电平表示0负逻辑——低电平有效低电平表示1高电平表示0§3.2分立元件门电路数字电路的基础是二极管和三极管。二极管和三极管时而导通，时而截止，因此就形成了高电平和低电平（逻辑1和逻辑0）一、二极管1.二极管的开关特性二极管具有单向导电性当外加正向电压时导通VF≥0.7v外加反向电压时截止VF≤0.1v故其相当一只受输入电压控制的开关当外加电压由正向突然变为反向时，把反向电流从

5、峰值衰减到峰值的十分之一所经过的时间定义为反向恢复时间。ivI+VF-2.二极管门电路二极管与门二极管或门二、三极管三极管的开关特性三极管可分别工作在饱和区、放大区、及截止区开关电路中，三极管分别工作饱和区：相当于开关闭合截止区：相当于开关断开三极管开关电路三极管开关的等效电路三极管电路的动态特性(a)截止状态(b)饱和状态§3.3TTL集成逻辑门电路TTL(TransistorTransistorLogic)电路是晶体管-晶体管逻辑电路的简称。TTL电路的功耗大、线路较复杂，使其集成度受到一定的限制，故广泛应用于中小规模逻辑电路中。下面，重点讨论TTL与非门一*、

6、典型TTL与非门输入级——由多发射极晶体管T1和电阻R1组成；中间级——由T2和R2、R3组成，输出两个相位相反的信号，作为T4、T5的驱动信号；输出级——由T3、T4、T5和R4、R5组成。1.电路结构2.工作原理T1的基极电压ub1=ubc1+ube2+ube5≈2.1V；T2的集电极电压uc2=uces2+ube5≈0.3V+0.7V≈1V,该值大于T3的发射结正向压降，T3导通。T4的基极电压ub4=ue3=uc2-0.7V=0.3V,故T4截止。逻辑功能分析：输入端全部接高电平(3.6V)：T1倒置，电源Ucc通过R1和T1的集电结向T2提供足够的基极电流

7、，使T2。T2的发射极电流在R3上产生的压降又使T5，输出F为低电平(≈0.3V)。当有输入端接低电平(0.3V)时：典型TTL与非门输入端接低电平的发射结导通，即T1∵Vb1=0.3V+0.7V=1V又∵T1深度饱和Vces1=0.1VVe=0.3VVc1=0.4VT2×T5×Vb3≈UccT3T4F=5－1.4≈3.6V对器件的使用者来说，正确地理解器件的各项参数是十分重要的。（1）标称逻辑电平标称逻辑电平：表示逻辑值1和0的理想电平。TTL门电路标称逻辑电平：V(1)=5VV(0)=0V二、门电路的主要外特性参数ViVOVTVONVOFF阈值电