數(shù)字電路講義-第三章w1

第三章門電路本章將著重討論：TTL、CMOS、及ECL等門電路的 基本結(jié)構(gòu)、 工作原理、 外部特性 及應(yīng)用知識(shí)第一節(jié)晶體管的開關(guān)特性及反相器一、半導(dǎo)體二極管開關(guān)及其特性1、晶體二極管特性曲線及等效電路

一、半導(dǎo)體二極管開關(guān)及其特性2、二極管限幅電路

a.限幅概念：

當(dāng)輸入電壓超出一定范圍時(shí)，輸出電壓保持不變。 ●上限幅：輸入電壓高于限幅電平時(shí)，輸出不變●下限幅：輸入電壓低于限幅電平時(shí)，輸出不變b.二極管限幅原理c.限幅電路的應(yīng)用b.二極管限幅原理導(dǎo)通時(shí)下降時(shí)間上升時(shí)間一、半導(dǎo)體二極管開關(guān)及其特性3、二極管鉗位電路

將輸出波形底部或頂部固定在所需電平上一、半導(dǎo)體二極管開關(guān)及其特性4、二極管的開關(guān)特性

一、半導(dǎo)體二極管開關(guān)及其特性4、二極管的開關(guān)特性

第一節(jié)晶體管的開關(guān)特性及反相器二、晶體管三極開關(guān)及其特性

1、晶體三極管特性曲線的折線化和等效電路

二、晶體管三極開關(guān)及其特性1、晶體三極管特性曲線的折線化和等效電路

飽和等效截止等效二、晶體管三極開關(guān)及其特性2、分布電容對(duì)反相器的影響

BE結(jié)鉗位二、晶體管三極開關(guān)及其特性3、晶體管的開關(guān)特性

Vb=？二、晶體管三極開關(guān)及其特性3、晶體管的開關(guān)特性

第二節(jié)早期門電路一、二極管門電路

二極管與門第二節(jié)早期門電路一、二極管門電路

二極管門電路特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)：簡單、經(jīng)濟(jì)；二極管或門第二節(jié)早期門電路一、二極管門電路

?不足：有電平位移現(xiàn)象第二節(jié)早期門電路二、三極管門電路

特點(diǎn)：輸出電平不會(huì)偏離第二節(jié)早期門電路三、電阻－晶體管邏輯門（RTL）

Resistor-TransistorLogic

功能？第二節(jié)早期門電路三、電阻－晶體管邏輯門（RTL）特點(diǎn)：高電平輸出時(shí)，負(fù)載能力差第二節(jié)早期門電路三、二極管－晶體管邏輯門（DTL）

Diode-TransistorLogic二極管與門與邏輯電平移位倒相第二節(jié)早期門電路三、二極管－晶體管邏輯門（DTL）特點(diǎn)：輸出低電平時(shí)負(fù)載能力差問題：●為什么RTL低電平負(fù)載能力不差？●為什么DTL高電平負(fù)載能力不差？第二節(jié)早期門電路四、邏輯約定及邏輯符號(hào)

邏輯狀態(tài)：二進(jìn)制兩個(gè)變量的狀態(tài)“1”、“0”，可用不同確定范圍的電平相對(duì)較高邏輯高電平H；相對(duì)較低邏輯低電平L正邏輯：較高電平對(duì)應(yīng)邏輯1；較低電平對(duì)應(yīng)邏輯0負(fù)邏輯：較高電平對(duì)應(yīng)邏輯0；較低電平對(duì)應(yīng)邏輯1正邏輯=負(fù)邏輯的對(duì)偶負(fù)邏輯的用途：中斷申請(qǐng)第三節(jié)晶體管－晶體管邏輯門（TTL）TTL（Transistor-Transistor-Logic）一、概述二、TTL基本門

(一)工作原理TTL與非門工作原理二、TTL與非門（一）工作原理（二）電壓傳輸特性（三）噪聲容限（四）輸入輸出特性（五）動(dòng)態(tài)特性（六）TTL與非門電路的改進(jìn)電壓傳輸特性VOHminVOLmax電壓傳輸特性VOHminVOLmax電壓傳輸特性VOHminVOLmax噪聲容限噪聲容限VOHminVOLmax噪聲容限VOHminVOLmax噪聲容限（四）輸入輸出特性1、輸入特性:輸入端的電流iI隨輸入電壓VI的變化關(guān)系。（四）輸入輸出特性2、輸入負(fù)載特性：輸入電壓與輸入負(fù)載的特性曲線VOHminVOLmax（四）輸入輸出特性3、輸出特性（四）輸入輸出特性3、輸出特性（四）輸入輸出特性3、輸出特性（四）輸入輸出特性3、輸出特性（五）動(dòng)態(tài)特性VOHminVOLmax（五）動(dòng)態(tài)特性電源出現(xiàn)尖峰，措施：串電感，并電容（五）動(dòng)態(tài)特性（六）TTL與非門電路的改進(jìn)1、快速型（H-TTL）和低功耗型（L-TTL）（六）TTL與非門電路的改進(jìn)1、快速型（H-TTL）和低功耗型（L-TTL）快速快速措施：（六）TTL與非門電路的改進(jìn)1、快速型（H-TTL）和低功耗型（L-TTL）低功耗措施：加大電阻

R1=40KΩ

，R2=20KΩ

，R3=500Ω

，R4=12KΩ（六）TTL與非門電路的改進(jìn)2、肖特基

TTL（S-TTL）措施：（六）TTL與非門電路的改進(jìn)3、低功耗肖特基

TTL（LS-TTL）3、低功耗肖特基

TTL（LS-TTL）4、高速型

TTL（F-TTL）第三節(jié)晶體管－晶體管邏輯門（TTL）一、概述二、TTL與門三、其他邏輯功能的TTL門電路

三、其他邏輯功能的TTL門電路

（一）1.與或非門F1F2F3三、其他邏輯功能的TTL門電路

（一）2.異或門三、其他邏輯功能的TTL門電路

（二）集電極開路與非門（OC門）三、其他邏輯功能的TTL門電路

（二）集電極開路與非門（OC門）三、其他邏輯功能的TTL門電路

（二）集電極開路與非門（OC門）三、其他邏輯功能的TTL門電路

（二）集電極開路與非門（OC門）見新符號(hào)P14-16三、其他邏輯功能的TTL門電路

（二）集電極開路與非門（OC門）mn（二）集電極開路與非門（OC門）

OC門輸出全高時(shí)

RL值的確定mn（二）集電極開路與非門（OC門）OC門輸出只有1個(gè)為低時(shí)RL值的確定mnIOL（二）集電極開路與非門（OC門）OC應(yīng)用（二）集電極開路與非門（OC門）OC應(yīng)用（二）集電極開路與非門（OC門）OC應(yīng)用（二）集電極開路與非門（OC門）OC應(yīng)用三、其他邏輯功能的TTL門電路

（三）三態(tài)門（TS門）（三）三態(tài)門（TS門）（三）三態(tài)門（TS門）-0.6VVIH=-0.9VVIL=-1.75V-1.3V第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）一、工作原理

-1.75-1.75-2.55-2.1-0.87-1.75-0.9-0.6VVIH=-0.9VVIL=-1.75V-1.3V第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）一、工作原理

-0.9-1.7-2.1-0.98-1.75-0.9第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）

第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）

圖(a)所示是H型開路輸出限定符號(hào)，表示該輸出內(nèi)部為“1”時(shí)(輸出晶體管導(dǎo)通時(shí))，外部輸出H電平；該輸出內(nèi)部為“0”時(shí)，外部處于高阻抗?fàn)顟B(tài)長用Z表示)。圖(b)所示是L型開路輸出限定符號(hào)，表示該輸出內(nèi)部為“0”時(shí)(輸出晶體管導(dǎo)通時(shí))，外部輸出L電平；該輸出內(nèi)部為“1”時(shí)，外部處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）

應(yīng)該注意，開路輸出限定符號(hào)雖然標(biāo)注在符號(hào)框內(nèi)，但它表示的是輸出外部的狀態(tài)。當(dāng)開路輸出符號(hào)給定時(shí)，例如則不論輸出端有否邏輯非或極性指示符號(hào)，其外部狀態(tài)只有兩種：處于高阻抗或者輸出H電平。此時(shí)，只是外部狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的內(nèi)部邏輯狀態(tài)有所不同。從圖3-4(a)可知，當(dāng)輸出端有邏輯非或極性指示符號(hào)時(shí)，輸出外部狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的內(nèi)部邏輯狀態(tài)與圖3-3(a)正好相反，這里與外部處于高阻抗?fàn)顟B(tài)對(duì)應(yīng)的內(nèi)部邏輯狀態(tài)是“1”，而內(nèi)部邏輯狀態(tài)為“0”時(shí)，外部輸出H電平。開路輸出符號(hào)是時(shí)，不論輸出端有否邏輯非或極性指示符號(hào)，輸出外部都只能處于高阻抗?fàn)顟B(tài)或輸出L電平，見圖3-3(b)和圖3-4(b)。第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）二、特點(diǎn)第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）二、特點(diǎn)

1.由于工作非飽和狀態(tài)，電阻取值較小

，邏輯擺幅小，工作速度高；

2.互補(bǔ)輸出，使用方便；

3.采用射極跟隨器輸出，輸出阻抗低，負(fù)載能力強(qiáng)；

4.開關(guān)狀態(tài)下電流基本不變，所以開關(guān)噪聲低。5.VOH與VEE無關(guān)，與VCC及射隨器的射結(jié)電壓有關(guān)缺點(diǎn)：

1.噪聲容限低

2.功耗大，不利于集成，主要用于高速系統(tǒng)。第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）二、特點(diǎn)

1.由于工作非飽和狀態(tài)，電阻取值較小

，邏輯擺幅小，工作速度高；

2.互補(bǔ)輸出，使用方便；

3.采用射極跟隨器輸出，輸出阻抗低，負(fù)載能力強(qiáng)；

4.開關(guān)狀態(tài)下電流基本不變，所以開關(guān)噪聲低。5.VOH與VEE無關(guān)，與VCC及射隨器的射結(jié)電壓有關(guān)缺點(diǎn)：

1.噪聲容限低

2.功耗大，不利于集成，主要用于高速系統(tǒng)。第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）

第四節(jié)射極耦合邏輯門（ECL）

第五節(jié)金屬-氧化物-半導(dǎo)體邏輯門(MOSL)

MOS：Metal-Oxide-SemiconductorLogic一、NMOS門源極柵極漏極襯底特點(diǎn)：Ri=Ro=第五節(jié)金屬-氧化物-半導(dǎo)體邏輯門(MOSL)

MOS：MetalOxideSemiconductor一、NMOS門第五節(jié)金屬-氧化物-半導(dǎo)體邏輯門(MOSL)

二、CMOS門（ComlementaryMOS）

1.非門NMOSPMOS第五節(jié)金屬-氧化物-半導(dǎo)體邏輯門(MOSL)

二、CMOS門（ComlementaryMOS）

1.非門第五節(jié)金屬-氧化物-半導(dǎo)體邏輯門(MOSL)

二、CMOS門二、CMOS門2.或非門和與非門二、CMOS門2.或非門和與非門二、CMOS門3.CMOS傳輸門二、CMOS門3.CMOS傳輸門PCI接口的應(yīng)用二、CMOS門3.CMOS傳輸門第六節(jié)接口電路

一、TTL與COMS電路互聯(lián)第六節(jié)接口電路

一、TTL與COMS電路互聯(lián)第六節(jié)接口電路

一、TTL與COMS電路互聯(lián)第六節(jié)接口電路一、TTL與COMS電路互聯(lián)第六節(jié)接口電路二、TTL與ECL電路互聯(lián)第六節(jié)接口電路三、雙向收發(fā)器第三章總結(jié)重點(diǎn)掌握1.二極管、三極管的開關(guān)特性2.TTL與非門的工作原理3.TTL門電路的外特性傳輸、輸入、輸入負(fù)載、輸出負(fù)載特性4.OC門和三