201801数字集成电路

3.2数字集成电路23一、二极管与门和或门电路基本逻辑门电路的内部构成B+VALDD3kΩR（+5V）CC12&L=A·BBA输入输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V00V5V0101BLA0011输入0001输出与逻辑真值表硅管恒定压降0.7v1．与门电路42．或门电路输入输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V5V5V5VLABDD3kΩ21R≥1L=A+BAB0101BLA0011输入0111输出或逻辑真值表5三极管非门电路（反相器）输入输出VA（V）VL（V）0V5V5V0VLA01输入10输出非逻辑真值表+VALT123（+5V）bCRCCR1AL=A6二极管与门和或门电路的缺点：0V5VL5V+V+VDDDD1213kΩRR3kΩ2CC（+5V）（+5V）CCp（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的情况。（2）负载能力差。TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。7集成电路逻辑图集成电路实物图为什么不制作单个门电路集成块？数字电路数字集成电路910111.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：数字电路—普通电子电路数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。使用时接：电源、输入和输出。数字集成电路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价格便宜的特点。数字电路—数字集成电路100个以下：小规模集成电路几百个：中规模集成电路几千个：大规模集成电路一万个以上：超大规模集成电路数字电路—数字集成电路数字集成电路的分类数字集成电路按其内部有源器件的不同可以分为两大类：一类为双极型晶体管集成电路，主要有晶体管—晶体管逻辑(TTL-TransistorTransistorLogic)、射极耦合逻辑(ECL-EmitterCoupledLogic)和集成注入逻辑(I2L-IntegratedInjectionLogic)等几种类型。一类为MOS(MetalOxideSemiconductor)集成电路，其有源器件采用金属—氧化物—半导体场效应管，它又可分为NMOS、PMOS和CMOS等几种类型。TTL：输入和输出端结构都采用了半导体晶体管运行速度快，允许负载电流大，但消耗功率大CMOS：互补金属氧化物半导体，属于电压控制型电路。优点：静态功耗极小，但速度要比TTL电路慢，允许负载电流小，易坏数字电路—数字集成电路TTL集成电路工作速度高、驱动能力强，但功耗大、集成度低；MOS集成电路集成度高、功耗低。超大规模集成电路基本上都是MOS集成电路，其缺点是工作速度略低。目前已生产了双极性互补型金属氧化物半导体（BiCMOS）器件，它由双极型晶体管电路和MOS型集成电路构成，能够充分发挥两种电路的优势，缺点是制造工艺复杂。序号型号名称主要功能174LS00四2输入与非门274LS02四2输入或非门374LS04六反相器474LS05六反相器OC门574LS08四2输入与门674LS10三3输入与非门774LS14六反相器施密特触发874LS20双4输入与非门974LS21双4输入与门1074LS308输入与非门1174LS32四2输入或门1274LS644-2-3-2输入与或非门1374LS86四2输入异或门1474LS125四总线缓冲器三态输出数字电路—数字集成电路数字电路—数字集成电路20解决办法：将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。LBA+VD123D1kΩTP（+5V）1R2Rc3kΩCCRbDD5R14.7kΩ4212.2TTL逻辑门电路一、TTL与非门的基本结构及工作原理1．TTL与非门的基本结构+VLABC123DDDDD4（+5V）PR3152CC3kΩR4.7kΩR1kΩTc1C+VBA（+5V）NNNNPPPPCCRb1+V13b1（+5V）T1CRBACC22TTL与非门的基本结构+VV12312312313DTRC输入级输出级中间级T4Tc22R3b1BRc4Aoe211kΩ1.6kΩVc2TCCVR（+5V）e24kΩ130Ω与非门电路FTABD1D2D&FAB+5V+12V-12VR1Rc1uR2R3逻辑状态表ABF0（0V）0（0V）1（5.7V）0（0V）1（5V）1（5.7V）1（5V）0（0V）1（5.7V）1（5V）1（5V）0（0.3V）242．TTL与非门的逻辑关系（1）输入全为高电平3.6V时。T2、T3饱和导通，V3.6V+V123D12312313Rb11K1.6kΩ2RCC4kΩ1（+5V）4TB饱和RRCe2TT130Ω截止o饱和3倒置状态c4截止c2TA实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输出为低电平。由于T2饱和导通，VC2=1V。T4和二极管D都截止。由于T3饱和导通，输出电压为：VO=VCES3≈0.3V2.1V1.4V0.7V1V0.3V•一、解释•VCC：C=circuit表示电路的意思,即接入电路的电压；•VDD：D=device表示器件的意思,即器件内部的工作电压；•VSS：S=series表示公共连接的意思，通常指电路公共接地端电压。•GND：公共地端。但这个地并不是真正意义上的地。是出于应用而假设的一个地，对于电源来说，它就是一个电源的负极。它与大地是不同的。有时候需要将它与大地连接，有时候也不需要，视具体情况而定。2526二、说明1、对于数字电路来说，VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压（通常VCCVDD），VSS是接地点；2、有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚，说明这种器件自身带有电压转换功能；3、在场效应管（或COMS器件）中，VDD为漏极，VSS为源极，VDD和VSS指的是元件引脚，而不表示供电电压。27低电平噪声容限VNL＝VOFF-VOL（max）＝0.8V-0.4V＝0.4V高电平噪声容限VNH＝VOH（min）-VON＝2.4V-2.0V＝0.4VTTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。3．抗干扰能力高电平电压“0”2.4V0.4V3.6V的范围“1”0VV的范围低电平电压oVNHi3.6VVVG&NL12V&GoVVOL（max）OFF0.8V输入“0”ONOH（min）2V0V0V输出“1”V输出“0”V输入“1”VoV2.4Vi3.6V0.4V同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为噪声容限。28（1）输出高电平电压VOH——在正逻辑体制中代表逻辑“1”的输出电压。VOH的理论值为3.6V，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4V。（2）输出低电平电压VOL——在正逻辑体制中代表逻辑“0”的输出电压。VOL的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4V。（3）关门电平电压VOFF——是指输出电压下降到VOH（min）时对应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压，用VIL（max）表示。产品规定VIL（max）=0.8V。2．几个重要参数与门非门或门ABF&ABF≥1AF1F=A•BF=A+BF=A常用逻辑门与非门ABF&F=A•BABF≥1或非门F=A+B