數(shù)字電路第二章邏輯門(mén)電路

數(shù)字電路第二章邏輯門(mén)電路1第1頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章門(mén)電路§2.1概述§2.2分離元件門(mén)電路

§2.3TTL集成門(mén)電路§2.4其它類型的TTL門(mén)電路§2.5MOS門(mén)電路2第2頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月門(mén)電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，門(mén)電路是具有多輸入端和單輸出端的開(kāi)關(guān)電路，可以獨(dú)立地完成各種邏輯功能，與我們所講過(guò)的基本邏輯關(guān)系相對(duì)應(yīng)，門(mén)電路主要有：與門(mén)、或門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)、異或門(mén)等。在數(shù)字電路中，一般用高電平代表1、低點(diǎn)平代表0，即所謂的正邏輯系統(tǒng)?！?.1概述門(mén)電路是數(shù)字電路中最基本的單元電路3第3頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月10ViVoKVccR只要能判斷高低電平即可K開(kāi)------Vo=1,輸出高電平K合------Vo=0,輸出低電平可用三極管代替4第4頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R1R2AF+VccuAtuFt+Vcc0.3V三極管的開(kāi)關(guān)特性：5第5頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月邏輯門(mén)電路分類：分立元件門(mén)電路集成邏輯門(mén)電路§2.2分立元件門(mén)電路

6第6頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二極管與門(mén)FD1D2AB+12V一、二極管與門(mén)電路結(jié)構(gòu)組成7第7頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二極管與門(mén)電路工作過(guò)程：設(shè)二極管的飽和壓降為0.3伏。FD1D2AB+12V8第8頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作特點(diǎn)：全高出高，有低出低二極管與門(mén)電路應(yīng)用：畫(huà)輸出波形ABF9第9頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二極管或門(mén)FD1D2AB-12V二、二極管或門(mén)電路電路組成10第10頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二極管或門(mén)電路工作過(guò)程FD1D2AB-12V11第11頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二極管或門(mén)電路工作特點(diǎn)：全低出低，有高出高應(yīng)用：畫(huà)輸出波形12第12頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R1DR2AF+12V+3V三極管非門(mén)嵌位二極管三、三極管非門(mén)電路電路組成13第13頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三極管的飽和壓降假設(shè)為0.3付）三極管非門(mén)電路工作過(guò)程R1DR2AF+12V+3V14第14頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三極管非門(mén)電路電路特點(diǎn)：

它只工作在三極管的飽和區(qū)和截止區(qū)工作特點(diǎn)：有低出高，有高出低15第15頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R1DR2F+12V+3V三極管非門(mén)D1D2AB+12V二極管與門(mén)與非門(mén)四、與非門(mén)電路電路組成16第16頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與非門(mén)電路特點(diǎn)：1、先與后非2、全高出低，有低出高17第17頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、或非門(mén)電路電路組成DDAB-12VR1DR2F+12V+3V三極管非門(mén)18第18頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月或非門(mén)電路特點(diǎn)：1、先或后非2、全低出高，有高出低19第19頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.體積大、工作不可靠。2.需要不同電源。3.各種門(mén)的輸入、輸出電平不匹配。分立元件門(mén)電路的缺點(diǎn)4.功耗大。20第20頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與分立元件電路相比，集成電路具有體積小、可靠性高、速度快的特點(diǎn)，而且輸入、輸出電平匹配，所以早已廣泛采用。根據(jù)電路內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，可分為DTL、TTL、HTL、MOS管集成門(mén)電路等?！?.3TTL集成門(mén)電路集成電路：把電容、電阻、二極管、三極管以及電路的連線都集成在一塊硅半導(dǎo)體的基片上，組成了一個(gè)具有一定邏輯功能的完整電路，并封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，這就是集成電路。21第21頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月集成電路優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕、功耗小。分類：1、按用途：線性集成電路數(shù)字集成電路2、按結(jié)構(gòu)：雙極型（TTL，ECL，I^2L）單極型（MOS）3、按集成度：小規(guī)模集成電路（1-10）中規(guī)模集成電路（10-100）大規(guī)模集成電路（>=100）超大規(guī)模集成電路（>=10000）超超大規(guī)模集成電路（>=100000）4、按速度：低速集成電路（Tpot>40ns）中速集成電路（Tpot>16ns）高速集成電路（Tpot>6ns）超高速集成電路（Tpot<6ns）22第22頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、TTL與非門(mén)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC2.3.1TTL與非門(mén)的基本原理23第23頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月TTL與非門(mén)的基本原理1、輸入級(jí)：R1和一個(gè)多發(fā)射級(jí)晶體管組成。作用：完成與的邏輯功能。2、中間級(jí)：R2和R3、T2組成。作用；完成放大、倒相的功能3、輸出級(jí)：由R4、R5和T3、T4、T5組成。作用：用來(lái)完成非的功能。工作特點(diǎn)：T4、T5一管導(dǎo)通，另一管截止，推拉式工作方式。24第24頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月預(yù)備知識(shí)一、晶體三極管的工作狀態(tài)放大區(qū)倒置截止區(qū)飽和區(qū)發(fā)射結(jié)正偏Ub>Ue反偏Ub<Ue反偏Ub<Ue正偏Ub>Ue集電結(jié)反偏Uc>Ub正偏Uc<Ub反偏Uc>Ub正偏Uc>Ub25第25頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要參數(shù)導(dǎo)通條件：Ube>0.5v飽和條件：Ubes>0.7v,Uces=0.1-0.3v深飽和淺飽和26第26頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.任一輸入為低電平（0.3V）時(shí)“0”1V不足以讓T2、T5導(dǎo)通三個(gè)PN結(jié)導(dǎo)通需2.1V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCTTL與非門(mén)的基本原理工作過(guò)程分析27第27頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC1.任一輸入為低電平（0.3V）時(shí)“0”1Vuouo=5-uR2-ube3-ube43.4V高電平！28第28頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.輸入全為高電平（3.4V）時(shí)“1”全導(dǎo)通電位被嵌在2.1V全反偏1V截止+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC29第29頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.輸入全為高電平（3.4V）時(shí)+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏“1”飽和uF=0.3V30第30頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、電壓傳輸特性2.3.2TTL與非門(mén)的特性和技術(shù)參數(shù)測(cè)試電路&+5Vuiu031第31頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月u0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)傳輸特性曲線u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)閾值UT=1.4V理想的傳輸特性輸出高電平輸出低電平32第32頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.輸出高電平UOH、輸出低電平UOL

UOH2.4V

UOL

0.4V便認(rèn)為合格。

典型值UOH=3.4VUOL

0.3V。2.閾值電壓UTui<UT時(shí)，認(rèn)為ui是低電平。ui>UT時(shí)，認(rèn)為ui是高電平。UT=1.4V33第33頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、輸入、輸出負(fù)載特性&&？1.前后級(jí)之間電流的聯(lián)系34第34頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R1T1+5V前級(jí)輸出為高電平時(shí)前級(jí)后級(jí)反偏前級(jí)流出電流IOH（拉電流）+5VR4R2R5T3T435第35頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月前級(jí)輸出為低電平時(shí)R1T1+5V前級(jí)后級(jí)流入前級(jí)的電流IOL

約1.4mA(灌電流)+5VR2R13kT2R3T1T5b1c136第36頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月灌電流的計(jì)算飽和37第37頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于電流的技術(shù)參數(shù)38第38頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.扇出系數(shù)與門(mén)電路輸出驅(qū)動(dòng)同類門(mén)的個(gè)數(shù)+5VR4R2R5T3T4T1前級(jí)T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前級(jí)輸出為高電平時(shí)例如：39第39頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前級(jí)IOLIiL1IiL2IiL3前級(jí)輸出為低電平時(shí)40第40頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月輸出低電平時(shí)，流入前級(jí)的電流（灌電流）：輸出高電平時(shí)，前級(jí)流出的電流（拉電流）：一般與非門(mén)的扇出系數(shù)為10。由于IOL、IOH的限制，每個(gè)門(mén)電路輸出端所帶門(mén)電路的個(gè)數(shù)，稱為扇出系數(shù)。41第41頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.輸入端通過(guò)電阻R接地的情況Rui輸入端“1”,“0”？+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC42第42頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R較小時(shí)R較小時(shí)，ui<UT

相當(dāng)輸入低電平，所以輸出為高電平。Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC43第43頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R增大RuiuiUT時(shí)，輸入變高，輸出變低電平。R臨界=1.45KRui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC44第44頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.懸空的輸入端相當(dāng)于接高電平。2.為了防止干擾，可將懸空的輸入端接高電平。說(shuō)明45第45頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.平均傳輸時(shí)間tuiotuoo50%50%tpd1tpd2平均傳輸時(shí)間46第46頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.1集電極開(kāi)路的與非門(mén)（OC門(mén)）集電極懸空無(wú)T3,T4+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABCT3T4§2.4其它類型的TTL門(mén)電路47第47頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月&符號(hào)！48第48頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用時(shí)輸出端要接一上拉負(fù)載電阻RLRLUCC+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC49第49頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.OC門(mén)可以實(shí)現(xiàn)“線與”功能&&&UCCF1F2F3FF=F1F2F3RL輸出級(jí)UCCRLT5T5T5F50第50頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月F=F1F2F3?任一導(dǎo)通F=0UCCRLF1F2F3F51第51頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月全部截止F=1F=F1F2F3?所以：F=F1F2F3UCCRLF1F2F3F52第52頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.負(fù)載電阻RL和電源UCC可以根據(jù)情況選擇&J+30V220VJ如RL用繼電器線圈（J）替代，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其它電路的控制。53第53頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月問(wèn)題1.如何確定上拉電阻RL?（RL(max)

RL(min)）參考：閻石《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》P802.一般的TTL與非門(mén)能否線與？參考：楊福生《電子技術(shù)》P32054第54頁(yè)，課件共66頁(yè)，創(chuàng)