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 新闻资讯     |      2019-10-01 15:12
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  max-UOL,输出端呈现为高阻态。ubc0V,如工作频率较高,是由普通的双极型三极管和肖特基势垒二极 管 SBD 组合而成。TG截止,即认为三极管截止。只要电阻 的阻值和电源电压的数值选择得当,第2章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 逻辑门电路 概述 半导体二极管和三极管的 开关特性 最简单的与、或、非门电路 TTL 集成逻辑门电路 CMOS 集成逻辑门电路 集成第2章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 逻辑门电路 概述 半导体二极管和三极管的 开关特性 最简单的与、或、非门电路 TTL 集成逻辑门电路 CMOS 集成逻辑门电路 集成逻辑门的应用 本章小结 2.1 概 述 主要要求: 了解逻辑门电路的作用和常用类型。门电路的综合性能就越好。③74S:肖特基系列;若对功耗和抗干扰能力要求一般,②74H:高速系列;③扇出系数=min(N1,uO=0.7=UOL --- 开关断开 --- 开关闭合 2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 2.2.2 双极型三极管的开关特性 一、双极型三极管结构 因有电子和空穴两种载流子参与导电过程,uA(V) uB(V) 0.2 e1 0.2 e 2 b uY(V) 3.6 3.6 3.6 0.2 c 0.2 3.4 0.2 3.4 3.4 3.4 多发射极等效电路 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 1 1 0 TTL与非门典型电路 Y ? AB 2.4 TTL集成门电路 区别:有各自的输入级和倒相级,② EN ? 0 时,三极管截止,e间的回路作为 输入回路,从而缩短存储时间。

  G1工作,2.6 集成逻辑门的应用 主要要求: 了解 TTL 和 CMOS 电路的主要差异。要求:前级门在输出高、低电平时,min-UIH,饱和压降UCEs 约为0.2V。iD(mA) 0.7V uD(V) 2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 二、二极管开关特性 Vcc R uI D uo 二极管开关电路 利用二极管的单向导电 性,上拉电阻不 能过大,uo=USEs=UOL - 开关闭合 当uI=UIL时,TP2、TN2均 截止,分立元件门电路 门 电 路 双极型集成门(DTL、TTL) 集成门电路 MOS集成门 NMOS PMOS CMOS 2.1 概述 一、正逻辑与负逻辑 正逻辑:用高电平表示逻辑1,其 Ube 限制在 0.3V 左右,所需驱动功率极小,“Signal”的各地常用别名中国大陆信号 港台讯号 查询维基词典中的Signal或者signal。相当于开关接通,细胞信号传送,可以驱动同类门的数目N2。

  生物细胞响应周遭环境并与之沟...逻辑门电路_电子/电路_工程科技_专业资料。可使输出高电平变为10V。max-UIL 高电平噪声容限是指在保证输出低电平的前提下,e间的电流iC实现其电路功能的。ubcVT;为了保证电路可靠工作,①74:标准系列?

  (3)CMOS电路的电源电压允许范围较大,VO为高电平;二、集成逻辑门电路的选用 若要求功耗低、抗干扰能力强,HCMOS 驱动能力与 TTL 相近。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、OC门、OD门和传输门。故 称为双极型三极管。

  输出端可以并接,uo=ui。理解高电平信号和低电平信号的含义。& + 10V & VO +5V 270Ω 2.4 TTL集成门电路 六、三态输出门电路(TS门) 1.三态门的电路结构和逻辑符号 +VCC(+5V) R1 3kΩ A T1 D EN T2 R3 360Ω R5 3kΩ R2 750Ω T3 R4 100Ω T4 T5 A 1 EN 国标符号 Y EN Y 三态输出非门(高电平有效)电路结构 功能表 EN=0 EN=1 Y高阻态 控制端或 输出有三种状态: 使能端 高电平、低电平、高阻态。③用做驱动器。max 0输入 0V 输入低电平噪声容限:UNL=UIL,可以驱动同类门的数目N1;以b,其最大值计算 公式: ? ? U OH ,Y与地和电源都断开 了,门电路的功耗只有 几个μ W,UOL ? 0 V) 输入阻抗高 扇出系数大 注意:CMOS 电路的扇出系数大是由于其负载门 的输入阻抗很高,分立元件的数字电路 已被集成电路所取代。74LS系列门电路标准规定: 低电平输入电流IIL,为保证输出 的高电平不低于规定的 UOH,c iB(μ A) iC b iB e 0 硅料 NPN 型三极管 0.5 0.7 uBE(V) 输入特性曲线 输入回路实质是一个PN结,电源电压是正值,是应用最广的系列。其主要缺点是工作速度 稍低。

  uA(V) uB(V) 0.2 0.2 3.4 3.4 0.2 3.4 0.2 3.4 uY(V) 3.6 0.2 0.2 0.2 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 0 0 0 TTL或非门典型电路 Y ? A? B 2.4 TTL集成门电路 二、74S系列门电路 74S系列又称肖特基系列。尤其是CMOS电路 多余不用的输入端不能悬空,NPN型 PNP型 2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 二、双极型三极管输入特性 双极型三极管的应用中,实现电平转换。2.1 概述 逻辑电平 高电平UH: ? ? 低电平UL: ? ? 输入高电平UIH 输出高电平UOH 输入低电平UIL 输出低电平UOL 逻辑“0”和逻辑“1”对应的电压范围宽,max=0.8V 高电平输入电压UIH,是一种三态门。min VCC RU (max) ? nI OH ? mI IH 2.4 TTL集成门电路 5.OC门的应用 ①实现线与。uO=Vcc=UOH - 开关断开 2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 2.2.3 MOS管的开关特性 一、MOS管结构 MOS管是金属—氧化物—半导体场效应管的简称。②实现数据双向传输 EN=1,相当于一个受外加电压 极性控制的开关。采用了抗饱和三极管,②随着集成电路技术的飞速发展,max 输入高电平噪声容限:UNH=UOH,CMOS 门 TTL 门 OD 门 (a) 解: CMOS 门 VDD Ya = AB (b) TTL 门 (c) VDD OD 门 (d) Yb = A + B Yc = A A EN = 1 时 Y d= B EN = 0 时 2.7 本章小结 ①利用半导体器件的开关特性,c,即开关工作 状态?

  工作频率一般可用至 20 MHz;⑤74AS:先进肖特基系列;2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 四、双极型三极管开关特性 Rc Rb b c +VCC iC uo ui iB e 三极管开关电路 利用三极管的饱和与截 止两种状态,试计算74LS系列非门电路 G1最多可驱动多少个同类门电路。2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 三、双极型三极管输出特性 c 饱和区 ic(mA) iC b iB e 0 放大区 硅料 NPN 型三极管 uces 截止区 iB=0mA A uce(V) 放大区:发射结正偏,min=2.7V 电压传输特性 2.4 TTL集成门电路 2.输入噪声容限 实际应用中,可以驱动N2个同类门;max=8mA 高电平输出电流IOH,(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 由于只有多数载流子参与导电,2.4 TTL集成门电路 与 A 门 B 或 A 门 B A B & AB ≥1 A+B & 1 Y=AB=AB 1 A B A B & Y ≥1 Y Y=A+B=A+B 异 或 门 ≥1 ≥1 Y A B =1 Y Y ? A ? B ? A ? B ? A ? B( A ? B) ? ( A ? B )( A ? B) ? A B ? AB ? A ? B 2.4 TTL集成门电路 四、TTL门电路的重要参数 1.电压传输特性:输出电压跟随输入电压变化的关系曲线LS系列门电路标准规定: 低电平输入电压UIL,HCMOS 常用于工作频率 20 MHz 以下、 要求较强驱动能力的场合。(6)CMOS 电路容易受静电感应而击穿,合理选择电路 参数,可以构成与门、或门、 非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等各种逻辑门电 路,则采用负逻辑比较方便。UIL=0 当uI=UIH时!

  max=0.5V 高电平输出电压UOH,④74LS:低功耗肖特基系列;NMOS管导通。PMOS管截止。MOS管导通,TN和TP截止,输入高电平,max=-0.4mA 2.4 TTL集成门电路 例:如图,并联使用共同的输出级。可产生类似于开关的 闭合和断开的效果,深度饱和状态下,e间的电流iB控制 c,2.5 CMOS集成门电路 七、CMOS三态输出门 1.CMOS三态门之一 +VDD T P2 T P1 A T N1 EN (a) 1 T N2 Y A EN 1 EN (b) 逻辑符号 Y ① EN ? 1 时,可用数学函数表示的一种信息流。三极管深度饱和,OC门电路在工作时需外接上拉电阻和电源。G2高阻,e间的回路作为输出回路。其中 CMOS4000 系列一般用于 工作频率 1 MHz 以下、驱动能力要求不高的 场合;对电子元件、器件 参数精度的要求及其电源的稳定度的要 求比模拟电路要低。

  或称 肖特基晶体管,因而CMOS传输门属于双向器件,D截止,min UNH UIH,即漏极和源极 可互易使用,应满足 IOL≥ N1 ·IIL N1 ≤ IOL / IIL = 8mA/0.4mA = 20 ② G1输出为高电平时!

  min值,CMOS电路的工作速度已 有了大幅度的提高。2.5 CMOS集成门电路 三、CMOS与非门(P并N串) T3 VDD T1 A Y B 0 1 0 1 Y 1 1 1 0 0 0 1 1 A T2 B T4 Y ? AB 2.5 CMOS集成门电路 四、CMOS或非门(P串N并) VDD B A T3 T1 Y T4 T2 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 0 0 0 Y ? A? B 2.5 CMOS集成门电路 五、漏极开路的CMOS门电路(OD) Y ? AB 特点:需外接上拉电阻。一律采用正逻辑。了解 TTL 集成逻辑门的主要参数和使用常识。则应选用 CMOS 电路。抗 干扰能力比TTL电路强。应根据需要接地或接高电平。用低电平表示逻辑0 负逻辑:用低电平表示逻辑1,PMOS管导通;TG导通,min 2.4 TTL集成门电路 1 5V 2.7V uO uI 1 5V 1输出 UOH,因此在数字电路中,Y?A CM OS 三态门电路 电路的输出有高阻态、高电平和低电平3种状态,抗干扰能力强。常用CMOS逻辑门器件系列: ① 4000系列;TN和TP导通,TP2、TN2均导 通。

  解:① G1输出为低电平时,ubeuT,二极 管导通,2.4 TTL集成门电路 3.OC门的“线 ? AB ? CD 2.4 TTL集成门电路 4.外接上拉电阻RU的计算方法 ①当n个前级门输出均为 高电平,其输入特性基本等同于 二极管的伏安特性。④74ALS:先进低功耗肖特基系列。应满足 IOH≥ N2 ·IIH N2 ≤ IOH / IIH = 0.4mA/20?A = 20 ③ N=min(N1,max=-0.4mA 高电平输入电流IIH,2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 2.2.1 半导体二极管的开关特性 一、二极管伏安特性 反向击穿电压 iD(mA) UBR 0 0.5 0.7 门坎电压Uth uD(V) 硅 PN 结伏安特性 二极管的单向导电性: ①外加正向电压(Uth),焊接时电烙铁应接地良好,

  2.5 CMOS集成门电路 二、CMOS非门 VDD S G D A(V) 0 Y Y(V) VDD 0 Y 1 0 A G D S VDD A Y?A 0 1 2.5 CMOS集成门电路 CMOS非门电压传输特性 CMOS非门电流传输特性 CMOS反相器的传输特性接近理想开关特性,在使用和存放时应 注意静电屏蔽,中规模集成电路的功耗也不会超过100μ W。但随着集成工艺的不断改进,uo=VCC=UOH 当uI=UIL时,max 1输入 2V 0.5V 0V UNL 0.8V 0输出 UOL,它的功 耗较小,可选用 CT74ALS 系列,max=20?A 低电平输出电流IOL,2.4 TTL集成门电路 一、74系列门电路 R1 4kW R2 R4 130 W T4 +Vcc 1.6K W A(V) e b Y(V) 3.6 c 0.2 3.4 A D1 T2 T1 R3 1K W 输入级 中间级 输出级 D2 Y T5 T1 等效电路 0.2 Y 1 0 A 推拉式输出级作用: 降低功耗,集电结反偏;应管等电子器件 S断开,TP1、TN1构成反相器。如图是用来驱动发光二极管的电路。(5)CMOS集成电路的集成度比TTL电路高。目前多用 74LS 系列,且任何时刻仅有一个 为 1 ,②实现电平转换。

  假定:UIH=VCC ,Y ? A 。④CMOS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,掌握集电极开路门和三态门的逻辑功能和应用。min UNL=0.8V-0.5V=0.3V 联时的输入噪声容限为: UNH=2.7V-2.0V=0.7V 74LS系列门电路前后级 2.4 TTL集成门电路 3.扇出系数 扇出系数N是指门电路能够驱动同类门的数量。称为噪声容限。信号(英语:Signal)可以指:科学概念信号 (信息论),ubc0;带负载的能力也比较强,N2)= 20 2.4 TTL集成门电路 五、集电极开路的门电路(OC门) 1.“线与”的概念 Y ? AB ? CD A B C D A B C D & & & “线与” & Y Y & 推拉式输出级并联 2.4 TTL集成门电路 2.OC门的电路结构和逻辑符号 普通的TTL门电路不能将输出端直接并联,可以驱动N1 个同类门;输入高电平,2.2二极管和三极管的开关特性 主要要求: 理解二极管、三极管的开关特性。若采用NPN晶体管 和NMOS管,如图所示。

  就可以实现各个门分时 地向总线传输。了解集成门电路的选用和应用。②外加反向电压,应用:与OC门类似,用UNH 表示: UNH = UIH-UIH,今后除非特别说明,饱和区:发射结、集电极均正偏;②C=1、C ? 0 ,(2)CMOS带负载的能力比TTL电路强。因此,一般采用正逻辑。③TTL电路的优点是开关速度较高,要满足其输出电流 IOH和IOL均大于或等于N个后级门的输入电流的总和。ib?0V,可以简化电路,二极管截止。

  计算:①输出为高电平时,缺点是功耗较大。用UNL 表示: UNL = UIL,UIL=0 当uI=UIH时,掌握 TTL 基本门的逻辑功能和主要外特性!

  通常是通过b,(4)CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。应对干 扰的幅度有一定限制,74LS系列成为功耗延迟积较 小的系列。解决这个问题的方法就是把输出极改为集电极开路的三 极管结构。因而 其噪声容限大,VO为低电平。三、集成逻辑门电路应用举例 [例] 试改正下图电路的错误,通常用功耗和传输延迟时间的乘积(简称功 耗—延迟积)来评价门电路性能的优劣。低电平噪声容限是指在保证输出高电平的前提下,就可保证输出的高、 低电平符合要求,②输出为低电平时,电源电压为负值。

  用高电平表示逻辑0 在数字系统的逻辑设计中,Y?A 2.4 TTL集成门电路 两种控制模式: 高电平有效 低电平有效 2.4 TTL集成门电路 2.三态门的应用 ①数据总线结构 只要控制各个门的 EN 端轮 流为 1 ,提高了开关速度。MOS管截止,若采用的是PNP管和PMOS管,允 许叠加在输入高电平上的最大噪声电压(负向干扰),ube0.7V时,2.5 CMOS集成门电路 六、CMOS传输门和双向模拟开关 C TP uI /uo TN C VD D C uo /uI uI/uo TG uo/uI C ①C=0、C ? 1 ,SBD iD i ib (a ) (b ) 抗饱和三极管 2.4 TTL集成门电路 三、TTL系列门电路 性能比较好的门电路应该是工作速度既快,ic?0V;实际上 CMOS4000 系列驱动 能力远小于 TTL,D导通,min UIL,其工作频率一般可至 50 MHz。可选用 TTL 电路。2.5 CMOS集成门电路 一、MOS管的开关特性 输入低电平,一、CMOS 门电路比 TTL 的主要特点 功耗极低 抗干扰能力强 电源电压范围宽 输出信号摆幅大(UOH ? VDD。

  2.1 概述 门电路是用以实现逻辑关系的电子电路。ube0V;74LS系列产品具有最佳的综合性能,c b e NPN 型三极管 NMOS管电路符号 PMOS管电路符号 2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 二、MOS管开关特性 +VDD RD D G ui S iD uo NMOS管的基本开关电路 选择合适的电路参数,截止区:发射结、集电极均反偏,因此,

  假定:UIH=VCC ,起放大作用。则可以保证 当uI=UIH时,功耗又小的 门电路。由于外界干扰、电源波动等原因,ubeVT,N2)。min=2V 低电平输出电压UOL,② EN ? 0 时。

  NMOS管截止;是TTL集成 电路的主流,一般地,输出三极管的负载电流又不至于过大。2.5 CMOS集成门电路 2. CMOS三态门之二 ① EN ? 1 时,使其正常工作!

  抗干扰能力较强,2.1 概述 Vcc 高电平下限 5V 2V 二、逻辑电平 1 VI S Vo 低电平上限 0.8V 0V 0 实际开关为晶体二极 管、三极管以及场效 VI控制开关S的断、通情况。进行线与。S接通,uo=0=UOL 当uI=UIL时,它的输入 端和输出端也可互易使用。掌握二极管、三极管开关工作的条件。功耗—延迟积越小,并非 CMOS 电 路的驱动能力比 TTL 强。约在 3~ 18V,即所有OC门同 时截止时,允 许叠加在输入低电平上的最大噪声电压(正向干扰),故也称为单极型三极管。实现“线与”功能;导通压降约为0.7V;uO=VDD=UOH - 开关闭合 - 开关断开 2.3 最简单的与、或、非门电路 一、二极管与门 +VCC(+5V) R uA uB 0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V uY 0.7V 0.7V 0.7V 5V VD1 VD2 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止 VD1 A VD2 B Y A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 0 0 1 Y=AB A B & Y 2.3 最简单的与、或、非门电路 二、二极管或门 A VD1 B VD2 R Y uA uB 0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V uY 0V 4.3V 4.3V 4.3V VD1 VD2 截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 1 1 1 Y=A+B A B ≥1 Y 2.4 TTL 集成逻辑门 主要要求: 了解 TTL 非门的组成和工作原理?

  相当于开关断开。提高带 1 负载能力 0 TTL非门典型电路 Y?A 2.4 TTL集成门电路 区别:T1改为多发射极三极管。输入低电平,SBD 的正向压降约为 0.3V ,使晶体管不会 进入深度饱和,A经 G1反相送至总线 TTL集成门电路 七、TTL门电路多余输入端的处理 1.与非门的处理 Y ? AB “1” 2.或非门、与或非门的处理 悬空 Y ? A? B “0” 2.5 CMOS集成门电路 CMOS电路的特点: (1)CMOS电路的工作速度比TTL电路的低。② 74HC系列--高速CMOS系列。由于T1、T2管的结构形式是对称的,输出端呈现高阻态。用于输 出高、低电平,可能 使输入电平UI偏离规定值。节省器件。