门电路

第二章逻辑门电路学习门电路重点放在：各种门电路的逻辑功能、外部电气特性上。内部的工作原理只作为了解。（例如，TTL与非门）1、掌握各种逻辑门电路的逻辑功能，门电路使用注意事项；2、了解影响门电路工作速度的主要因素；3、熟悉TTL门电路的外部特性§2.1分立元件门电路正逻辑：高电位对应“1”；低电位对应“0”。负逻辑：高电位对应“0”；低电位对应“1”。100VVccVOKVccRVVR1R2AF+uccuAtuFt+ucc0.3V§2.2基本逻辑门电路一、二极管与门FD1D2AB+12VuAuBuF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V逻辑变量逻辑函数(uD=0.7V)000010ABF100111逻辑式：F=A•B逻辑符号：&ABF二、二极管或门uAuBuF0V0V-0.7V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VFD1D2AB-12V000011ABF101111逻辑式：F=A+B逻辑符号：ABFR1DR2AF+12V+3V三、三极管非门uAuF3V0.30V3.7嵌位二极管AF0110逻辑式：AF逻辑符号：1AFR1DR2F+12V+3V三极管非门D1D2AB+12V二极管与门四、与非门逻辑式：BAF&ABF逻辑符号：1.体积大、工作不可靠。2.需要不同电源。3.各种门的输入、输出电平不匹配。分立元件门电路的缺点：§2.3TTL与非门TTL型电路：输入和输出端结构都采用了半导体晶体管，称之为:Transistor—TransistorLogic。100个以下：小规模集成电路(SmallScaleIntegration:SSI)几百个：中规模集成电路（MediumScaleIntegration:MSI)几千个：大规模集成电路（LargeScaleIntegration:LSI)一万个以上：超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegration:VLSI)分类情况2.3.1TTL反向器的基本电路一、原理二、特点输入悬空2.3.2TTL反向器的电压传输特性GOTO输入级输出级中间级+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T52.3.4TTL与非门电路T1与R1组成输入级：T1—多发射极晶体管：实现“与”运算。等效电路b1=A•B•Cc1+5VR1T1b1ABCc1AB+5Vb1R1C一、电压传输特性UOUI2.3.5TTL与非门的技术参数测试电路&+5VUIUOR标准值：UOH2.4V，UOL0.4V典型值：输出高电平UOH=3.6V输出低电平UOL=0.2V阈值电压UT=1.4V1.输出端2.输入端：典型值：输入高电平UIH=3.4V输入低电平UIL=0.3V与非门开门UOL；与非门关门UOH。二、典型参数：三、噪声容限IHOHNHVVVOLILNLVVV四、扇出系数扇出系数：与非门电路输出能驱动同类门的个数。IiH1IiH3IOH前级输出为高电平时：+5VR4R2R5T3T4T1前级T1T1IiH221iHiHOHIII拉电流T1T1T1+5VR2R14kT2R3T1T5b1c1前级IOLIiL1IiL2IiL3前级输出为低电平时：21iLiLOLIII灌电流与非门的扇出系数一般是10。五、传输延迟时间tui0tuo050%50%tpd1tpd2)(21pHLpLHpdttt典型值：310nsTTL与非门在使用时多余输入端处理：1.接+5V。2.若悬空，UI=“1”。3.输入端并联使用。§2.3.6其它类型的TTL门电路集电极开路门（OC门）一、问题的提出标准TTL与非门进行与运算:&ABEF&CD&G1&ABEF&CDG可否“线与”？（OpenCollector)ABCDEFEFCDABFEG+5VR4R2T3T4T5R3不允许直接“线与”与非门1截止与非门2导通UOHUOLi+5VR4R2T3T4T5R3问题：TTL与非门可否直接线与？&ABEF&CDG二、OC门结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC去掉T3,T4标准TTL与非门×可以断开（OpenCollector)F=ABC&符号缺角集电极开路“与”“非”RP（外接）VCCFT5+5VR2R13kT2R3T1b1c1ABC特点：上拉电阻RP和VCC可以外接。用OC门可以实现“线与”功能。&&&UCCF1F2F3F输出级RPUCCRPT5T5T5F=F1F2F3三态门E—控制端+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE工作原理1.控制端E=0时的工作情况：01截止ABF+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE2.控制端E=1时的工作情况：10导通截止截止高阻态&ABFE符号输出高阻0E1EABF功能表三态门的符号及功能表&ABFE符号输出高阻1E0EABF功能表使能端高电平起作用使能端低电平起作用E1E2E3公用总线０１０三态门主要作为TTL电路与总线间的接口电路。三态门的用途工作时，E1、E2、E3分时接入高电平。改进型TTL门电路肖特基三极管74S系列与非门(74S00)的电路结构附:门电路的常见逻辑符号与门或门非门F=A•BF=A+BAF&ABFABFABFABFABFABFA1FAFAFAF与非门或非门OC门(两输入与非)BAFBAF&ABFABFABFABFABFABF&ABFABFABF国标ABE&ABE&ABE国家标准三态门(两输入与非)与或非门CDAB+ABCDFABCDF&&45CMOS与非门返回CMOS或非门CMOS传输门的电路结构和逻辑符号+5V-5V-5VVVT2•1、接口问题；•2、门电路带负载时的接口问题；•1）直接带负载；•2）经过三极管带负载；•3、电感性负载接口；•4、抗干扰问题•1）多余输入端的处理(包括CMOS器件），线与问题；•2）滤波器。•3）接地和安装工艺。2.4TTL与CMOS电路的连接本章小结：一、门电路—构成数字电路的基本单元。二、要求掌握常用门电路的逻辑符号和逻辑功能,会分析工作原理、会使用它们。三、使用的注意事项。图示电路是由二极管与门和BJT反相器相结合的二极管BJT与非门电路（DTL电路），试分析该电路为什么能实现与非逻辑关系？二极管D4、D5起什么作用，可否省略D5？D1D2AB+5VCD3D4D5说明TTL与非门的输入端在以下四种接法下的逻辑状态：1）输入端悬空；2）输入端接高于2V的电源；3）输入端接同类与非门的输出高电压3.6V；4）输入端接10KΩ的电阻到地。思考题：1什么叫TTL门电路？什么叫CMOS门电路？2TTL门电路按输出结构分为几种？输入端接电阻时应注意什么？3TTL门电路的阈值为多少？CMOS门电路的阈值是多少？4什么叫扇出系数？5在使用OC门时应注意什么？输出端能否并接使用？*6TTL门电路多余输入端悬空时当什么处理？多余输入端能否并接？能否接地？能否接电源？输出端又如何？7推拉式输出门电路输出端能否并接使用？8三态门电路输出端能否并接使用？使用时应注意什么？9一个CMOS门电路，用5V电源供电，输出高电平值为多少？输出低电平值为多少？*10一个CMOS门电路，多余输入端如何处理？能否悬空？