數(shù)字電子技術(shù) 門電路

第三章門電路3.1

導(dǎo)論3.2

分立元件門電路3.3TTL門電路3.4

其它類型TTL門電路3.5CMOS邏輯門3.1

導(dǎo)論邏輯門電路的分類：分立元件

集成邏輯門電路

雙極型——MOS——1、按所采用的半導(dǎo)體器件進(jìn)行分類采用雙極型半導(dǎo)體器件作為元件,速度快、負(fù)載能力強(qiáng)，但功耗較大、集成度較低。采用金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管作為元件。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、集成度高、功耗低，但速度較慢。雙極型集成電路又可進(jìn)一步可分為：DTL晶體管-晶體管邏輯電路TTL(TransistorTransistorLogic)；發(fā)射極耦合邏輯電路ECL(EmitterCoupledLogic)。集成注入邏輯電路I2L(IntegratedInjectionLogic)

TTL電路的“性能價(jià)格比”佳，應(yīng)用廣泛。MOS集成電路又可進(jìn)一步分為：PMOS(P-channelMetelOxideSemiconductor)；NMOS(N-channelMetelOxideSemiconductor)；CMOS(ComplementMetalOxideSemiconductor)。CMOS電路應(yīng)用較普遍，不但適合通用邏輯電路的設(shè)計(jì)，而且綜合性能最好。小規(guī)模集成電路（SSI）0~9個(gè)二輸入門中規(guī)模集成電路（MSI）10~99個(gè)門大規(guī)模集成電路（LSI）100~10000門以上超大規(guī)模集成電路（VLSI）超過10000個(gè)門2、按集成電路規(guī)模的大小進(jìn)行分類數(shù)字集成電路兩大類工藝技術(shù)的特點(diǎn)：

速度

功耗集成度TTL

快

大

低MOS

慢

小

高目前最常用的工藝:CMOS按封裝（外形）分：雙列直插、扁平封裝、表面封裝、針式數(shù)字電路中關(guān)于高、低電平的概念VH——

高電平

1VL——

低電平

0邏輯電平：由半導(dǎo)體電子元器件組成的邏輯電路,表現(xiàn)為“0”和“1”兩個(gè)不同的狀態(tài),常用一個(gè)電壓范圍表示叫做邏輯0

和邏輯1,或叫做0態(tài)和1態(tài)，統(tǒng)稱邏輯電平。邏輯電平不是物理量，而是物理量的相對(duì)表示。表示的是一定的電壓范圍，不是一個(gè)固定值復(fù)習(xí)二極管開關(guān)特性復(fù)習(xí)三極管開關(guān)特性一、PN（二極管）的開關(guān)特性PNPN結(jié)外電場(chǎng)

外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。于是，內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。內(nèi)電場(chǎng)PN內(nèi)電場(chǎng)IF正向?qū)▋?nèi)電散場(chǎng)對(duì)夠多子禾擴(kuò)散俯運(yùn)動(dòng)朽的阻己礙增招強(qiáng)，糟擴(kuò)散季電流鋤大大丈減小寶。此再時(shí)PN結(jié)區(qū)電的少旗子在特內(nèi)電乘場(chǎng)作芒用下諸形成節(jié)的漂顧移電荒流大裂于擴(kuò)茫散電心流，劫可忽時(shí)略擴(kuò)肚散電結(jié)流，PN結(jié)呈喉現(xiàn)高帝阻性罩。PNPN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)IS外電場(chǎng)在一割定的濱溫度衫條件抵下，猴由本后征激產(chǎn)發(fā)決告定的梁少子仔濃度酒是一曲定的馳，故披少子科形成鄙的漂壞移電銜流是哀恒定獅的，巴基本美上與奶所加擔(dān)反向丙電壓基的大沈小無汪關(guān)，屯這個(gè)熊電流橋也稱逮為反向揪飽和誼電流IS。PN內(nèi)電場(chǎng)反向路截止飽和截止二、NP紹N三極憑管開肚關(guān)特列性3.跑2分立捕元件格門電避路

+12VABDADBRFuAuBuF0V0V0V0V3V0V3V0V0V3V3V3VABF000010100111F=店AB

–12VABDADBRFF=勉A+扛B晶體眠管非進(jìn)門電罵路(反相幼器)F=A+1榮2VRcTRAAF+5VT1R1R2T2T3T4R3R4YWk4W.6k1W130Wk1AD3.輔3導(dǎo)T喂TL門電依路一、快結(jié)構(gòu)幟與原微理TT支L非門TT讓L與非門電鞠路二、育特性u(píng)i/Vii/mA012–1IISIIHIILIIH—輸入熱高電山平電經(jīng)流(輸入淚漏電騙流40A)IIS—輸入呆短路控電流(–1誰.6唇mA)IIL—輸入擾低電籮平電僑流1、順輸入雖伏安剃特性F+5Vuiii12、次輸入旱端負(fù)勇載特皂性1F+5估VRiuiuiRb1T1+5VRiRi較小茂時(shí)，ui<UT，ui=“雙0”Ri較大媽時(shí)，ui>UT，ui=“悅1”臨界嶺時(shí)ui=Ri+Rb1Ri(5–Ube)=1.4Ron—開門免電阻蓄，Ri>Ron(2場(chǎng).5盼K)，ui為高似電平時(shí)。Rof蹦f—關(guān)門印電阻規(guī)，Ri<Rof昌f(0詳.8鴉K)，ui為低衰電平兼。TT醉L門電毛路輸脹入端牙懸空煌時(shí)為鏡“1”。i3、輸恰出特吹性拉電蜓流負(fù)柜載(輸出年高電攤平有蘿效)IOHIOH—輸出俯高電姿平電準(zhǔn)流(拉電閣流40舟0A)灌電射流負(fù)際載(輸出近低電劃平有垃效)IOLIOL—輸出灘低電叼平電迷流(灌電秩流16跪mA)“0”“1”FR1“0”“1”F+5VR14、電伙壓傳龜輸特冰性Vi1FAVo+5VRuo/V1234ui/V012UOHUOLUOHminUffUon—開門蘭電平(輸出皂低電枯平的豬最大畜值≤0.現(xiàn)4V宿)U0LmaxUonUff—關(guān)門抄電平(輸出高電出平的任最小稈值≥2.讀4V)uiuoUOHUOL理想持化UTUT—閾值回電壓(門檻朋電平)UT=1暈.4剩V三、拋門電剩路級(jí)勾聯(lián)：前一宰個(gè)器習(xí)件的紋輸出廉就是辰后一泡個(gè)器爺件的拿輸入抱，后單一個(gè)奧是前己一個(gè)種的負(fù)籠載，艘兩者禍要相罵互影堡響。“0”“1”“0”IILIOLT4T5+5VT1+5VRb1IILIOLT4T5+5V“1”T1+5VRb1IOHIIH11“1”“0”IOHIIH11負(fù)載駁能力鈔的計(jì)鋸算“1”IOHIIHIIHIIHIIHIOH=NIIHN=稱IOH/IIH=4侍00腔/4階0=址10“0”IOLIILIILIILIILIOL=NIILN=般IOL/IIL=1僵6/柜1.彎6=關(guān)10N象—扇出宇系數(shù)1&&&&&1&&&直流量參數(shù)低電衫平輸軋入電燃流IIL≤1.支6餐mA高電勒平輸寬入電砌流IIH≤40A低電帽平輸捐出電芽流IOL≤16嫂m圈A高電悠平輸秋出電揉流IOH≤40踢0勇uA低電域平輸資出電泊壓VOL≤0.攝4V(1泉0個(gè)負(fù)潮載)高電惡平輸斷出電塵壓VOH≥2.晃4V(1像0個(gè)負(fù)保載)傳輸慕延遲墾時(shí)間AFAF理想焰波形實(shí)際淋波形tPd陶150%50%tPd2tpd升1—前沿識(shí)傳輸會(huì)延遲義時(shí)間tpd悲2—后沿脈傳輸眨延遲望時(shí)間平均死傳輸梁延遲殖時(shí)間tpd=tpd1+tpd22FA1四、扒集電扮極開隨路（OC）與何非門為什盼么需擇要OC門？普通帳與非胃門輸泊出不位能直母接連臨在一歷起實(shí)話現(xiàn)“線與”！F=思F1?F2T4T5+5VF1T4T5+5VF2F?FF“1”“0”IT5飽和囑程度錯(cuò)降低辣，輸損出低季電平市抬高,輸出教“不子高不用低”綁。T5電流幼過大獸被燒稱毀。F11F21OC門電屯路+5VABCT1R1R2T2R3T5F+VCCRCOC門必須外接電阻RC和電源VCC才能正常工作邏輯宏符號(hào)風(fēng)：&ABFABFOC門可毀以實(shí)型現(xiàn)“刻線與蘆”F=它F1?F2VCCRCF&ABF1&CDF2RC的計(jì)射算方姻法OC門輸淘出全艱為“1”時(shí)：UOHIOHIOH—T5集電問極漏饑電流IIHIRCUOH=VCC–IRCRC=VCC–(nIOH+mIIH)RCRC園UOH當(dāng)UOH=UOH已mi漲n時(shí)：RCmax=VCC–UOHminnIOH+mIIHVCCRCn個(gè)m個(gè)&&&&&&RC的計(jì)濱算方浴法OC門輸箱出中識(shí)有一股個(gè)為援“0”時(shí)：UOL“0”“1”“1”IOLIILIRCUOL=VCC-(IOL-mIIL)RCRC鎖IOL加UOL當(dāng)UOL=UOL煩ma團(tuán)x時(shí)：RCmin=VCC–UOLmaxIOL-mIILVCCRCn個(gè)m個(gè)&&&&&&五、債輸出宋三態(tài)換門主機(jī)1外設(shè)23總線+5VABT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4FDG1、工瓦作原榜理G=0：F=ABG=1：T2、T5截止D導(dǎo)通,T3、T4截止輸出直呈現(xiàn)涌高阻位狀態(tài)襯。2、三鞋態(tài)門角符號(hào)ABENAF&ENENBEN=0：F=ABEN=1：F=ZZ為高阻AF&ENENBBENAFEN=1：F=ABEN=0：F=ZZ為高阻ABENBENAF3、三度態(tài)門凱應(yīng)用多路侵開關(guān)ENA11ENA2F1EN1G1G2三態(tài)扎門應(yīng)日用雙向矮總線敞驅(qū)動(dòng)依器，蟻又稱閘收發(fā)壟器DIDODBE雙向總線11ENEN六、TT墾L系列系列延遲功耗乘積(微微焦耳)傳輸延遲/ns功耗/mW中速TTL(74)1001010高速TTL(74H)132622肖特基(甚高速)TTL(74S)57319低功耗肖特基TTL(74LS)199.52*肖特談基二屯極管——利用牽特殊文原理花制成漂的二奸極管她。又街稱為蔑金屬-半導(dǎo)集體二兵極管這種揀二極滿管比pn結(jié)二艦極管遭有更毒高的藍(lán)使用危頻率自和開井關(guān)速斧度，艷噪聲辣低，絕但工曲作電旬流較潤(rùn)小，季反向蘆耐壓卵較低宏。*命名凳方式SN截7松4叛AL助S待00表明千生產(chǎn)蛙者為淚德州皇儀器印公司54：軍議用（-5卸5℃～12昨5℃）74：商疼用（0℃～70殃℃）子系嬸列邏輯搬功能裙：00：與抵非門32：與瓦門02：或喪門04：非跌門等*封裝仿形式?雙列躬直插錄封裝（DI抽P）?扁平慈封裝（QF此P）?陣列篩封裝·針式錢陣列（PG集A）·球柵午陣列（BG忽A）實(shí)際掀的與失非門棋器件74瘋LS柄002輸入4與非載門74像LS帽308輸入聞與非浪門17148&&&&17148&2-5CM柳OS邏輯撒門電剪路1．CM宣OS非門VOVIVDDTPTN設(shè)VDD＞（VTN+|VTP|），且VTN=|VTP|（1）當(dāng)Vi=0V時(shí)，TN截止錢，TP導(dǎo)通掀。輸齡出VO≈VDD。（2）當(dāng)Vi=VDD時(shí)，TN導(dǎo)通傻，TP截止奮，輸敞出VO≈0V。增強(qiáng)骨型場(chǎng)懼效應(yīng)誼管2.鈔CM咸OS與非昂門和摧或非亮門電咸路與非阿門或非潛門FVDDTP2TP1TN1TN2ABTN1TN2TP1TP2VDDFAB帶緩本沖極析的CM攏OS門與非門帶緩央沖極集的CM隱OS門解決售方法控制薪端：C=丈0截止謎高阻攏態(tài)（某斷開許）C=候1導(dǎo)通腫低阻克態(tài)輸入獸端與江輸出狀端對(duì)括稱，肆雙向慕器件模擬遍開關(guān)輸：導(dǎo)暫通時(shí)螞可傳煎輸模園擬信養(yǎng)號(hào)3.蜻C家MO默S傳輸漠門CM受OS邏輯假門電成路的尤系列（1）基丟本的CM虜OS使——蛙4霉00鎮(zhèn)0系列澤。（2）高季速的CM草OS憶——舍HC系列答。（3）與TT歡L兼容玻的高貼速CM愛OS麗——除HC刪T系列哄。CM照OS邏輯駕門電扭路主非要參籠數(shù)的倉特點(diǎn)（1）VOH（mi畢n）=VDD；VOL（ma到x）=0。所以CM通OS門電繩路的甘邏輯災(zāi)擺幅館（即張高低蕩電平勤之差寬）較浸大。CM申OS門電品路功出耗低掌，扇摔出數(shù)揚(yáng)大，注噪聲呀容限房誠(chéng)大，拜開關(guān)好速度腎與TT董L接近帶，易荷大規(guī)顯模集子成，跌已成灶為數(shù)崗字集怒成電縮慧路的旅發(fā)展?fàn)C方向鍬。（2）閾晉值電拿壓Vth約為VDD/2。ViH（mi爹n）=VDD/鑼2（3）其耗高、倦低電射平噪來聲容榴限約VDD/舒2。（4）CM鴉OS電路鳴的功掉耗很昌小，暖一般撒小于1章mW困/門；（5）因CM名OS電路渡有極撤高的度輸入潑阻抗扒，故澤其扇臨出系阻數(shù)很大桿，達(dá)50

速度

功耗噪聲容限扇出系數(shù)集成度TTL

快

大

小

小

低CMOS

慢

小

大

大

高*集成喇邏輯級(jí)門使奸用中陽的實(shí)叔際問玩題一、幣多余券輸入短端的籮處理(1塵)翼TT扎L門TT羽L門的掃輸入哥端懸貫空，源相當(dāng)泳于輸棚入高鍵電平但是托，為避防止勇引入帶干擾遍，通勇常不搞允許竟其輸幅入端桐懸空潔。對(duì)于與門和與非楊門的多療余輸陣入端閑，可敬以使每其輸鳴入高烘電平獎(jiǎng)。具擁體措脂施是瘋將其半通過錫上拉前電阻R(1致K?～3K?）接+VCC在前般級(jí)門陡的扇粗出系目數(shù)有適富余蔽的情凈況下巡壽，也頭可以錘和有瓦用輸受入端橋并聯(lián)伯連接輸。對(duì)于或門及或非拾門的多剛余輸肚入端謎，可吸以使享其輸插入低貼電平巾。具體海措施恢是通浪過小熊于50屢0Ω的電累阻接起地或極直接均接地究。在前斧級(jí)門夠的扇糕出系忙數(shù)有飄富余溝時(shí)，胃也可束以和擊有用塔輸入卸端并陳聯(lián)連燈接。(2