1、第第6 6章章 邏輯門電路邏輯門電路 內(nèi)部電路是什么樣的，如何實現(xiàn)相應的邏輯功能？內(nèi)部電路是什么樣的，如何實現(xiàn)相應的邏輯功能？內(nèi)部電路不同，邏輯功能相同，如何正確使用？內(nèi)部電路不同，邏輯功能相同，如何正確使用？問題的提出問題的提出與非門與非門的邏輯功能：的邏輯功能： 輸入有輸入有“0”，輸出為，輸出為“1” 輸入全為輸入全為“1”，輸出才為，輸出才為“0”F1=AB本章學習重點本章學習重點 半導體二極管和三極管（包括雙極型和半導體二極管和三極管（包括雙極型和MOS型）型）開關狀開關狀態(tài)下態(tài)下的等效電路的外特性；的等效電路的外特性； 理解理解TTL門電路結構與工作原理，門電路結構與工作原理， 掌

2、握掌握TTL門電路外特性，正確使用門電路外特性，正確使用TTL門電路；門電路； 理解理解CMOS門電路結構與工作原理，門電路結構與工作原理， 掌握掌握CMOS門電路外特性，正確使用門電路外特性，正確使用CMOS門電路。門電路。 門電路：實現(xiàn)基本運算、復合邏輯運算的單元電路。基本和常用門電路有：與門、或門、非門、 與非門或非門、與或非門、異或門6.1概述概述 u 獲得高、低電平的基本方法：利用獲得高、低電平的基本方法：利用半導體開關元件半導體開關元件的的 導通、截止導通、截止（即開、關）兩種工作狀態(tài)。（即開、關）兩種工作狀態(tài)。u 邏輯邏輯1 1和邏輯和邏輯0 0：電子電路中用：電子電路中用高、低

3、電平高、低電平來表示。來表示。u 高、低電平：指電壓的高、低電平：指電壓的范圍范圍。電路中高、低電平的實現(xiàn)電路中高、低電平的實現(xiàn)邏輯值的定義：1010正邏輯正邏輯負邏輯負邏輯01高高/低電平都允許有低電平都允許有一定的變化范圍一定的變化范圍一般采用一般采用正邏輯正邏輯Forward6.1概述概述電路中的高、低電平都有一定的范電路中的高、低電平都有一定的范圍，而不是固定的值！圍，而不是固定的值！10100VVcc V V門門(電子開關電子開關)滿足一定條件時，電路允滿足一定條件時，電路允 許許信號通過信號通過 開關接通開關接通 。開門狀態(tài)：開門狀態(tài)：關門狀態(tài)：關門狀態(tài)：條件不滿足時，信號通不過條

4、件不滿足時，信號通不過 開關斷開開關斷開 。6.1概述概述門門（種類）（種類）半導體二極管門電路半導體二極管門電路TTLTTL門電路門電路CMOSCMOS門電路門電路PMOS和NMOS電路 (略)其他類型的雙極型數(shù)字集成電路 (略)開關開關作用作用二極管二極管反向截止：反向截止：開關接通開關接通開關斷開開關斷開三極管三極管(C,E)飽和區(qū)：飽和區(qū)： 截止區(qū)：截止區(qū)：開關接通開關接通CEB開關斷開開關斷開 正向?qū)ǎ赫驅(qū)ǎ?CEB1. 晶體管的放大作用晶體管的放大作用附：附： 晶體管電流分配及放大原理晶體管電流分配及放大原理uiuoRB+UCCRCC1C2ibicie T工作在放大區(qū)時，工作

5、在放大區(qū)時， iC= iBOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3 IB2 IB10截止截止飽和飽和放大放大NPNbce2. 晶體管的開關作用晶體管的開關作用附：附： 晶體管電流分配及放大原理晶體管電流分配及放大原理uiuoRB+UCCRCC1C2ibicie T工作在截止區(qū)時，工作在截止區(qū)時， 0ci T工作在飽和區(qū)時，工作在飽和區(qū)時， maxcciiOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3 IB2 IB10截止截止飽和飽和放大放大NPNbce6.26.2半導體二極管門電路半導體二極管門電路u理想開關特性的靜態(tài)特性：理想開關特性的靜態(tài)特性：閉合時電阻為閉合時電阻為0 0 實際上開關閉

6、合時總是有一個很小的電阻，斷開時電實際上開關閉合時總是有一個很小的電阻，斷開時電阻不可能為阻不可能為，轉(zhuǎn)換過程總要花一定的時間。，轉(zhuǎn)換過程總要花一定的時間。開關動作在瞬間完成開關動作在瞬間完成斷開時電阻為斷開時電阻為二極管具有單向?qū)щ娦远O管具有單向?qū)щ娦远O管加正向電壓時導通，可以近似看作是一個閉合的開關二極管加正向電壓時導通，可以近似看作是一個閉合的開關二極管加反向電壓時截止，可以近似看作是一個斷開的開關二極管加反向電壓時截止，可以近似看作是一個斷開的開關導通時的等效電路導通時的等效電路截止時的等效電路截止時的等效電路+-+u半導體二極管的開關特性：u半導體二極管的開關特性： VI=VIH

7、 D截止，VO=VOH=VCC VI=VIL D導通，VO=VOL=0.7V高電平：VIH=VCC低電平：VIL=0 可以用可以用VI的高、低電平的高、低電平控制二極管控制二極管D 的開關狀的開關狀態(tài)，并在輸出端態(tài)，并在輸出端Vo輸出輸出相應的高、低電平信號相應的高、低電平信號p 靜態(tài)特性靜態(tài)特性伏安特性伏安特性加正向電壓時導通，伏安特性很陡，壓降很小（硅管：加正向電壓時導通，伏安特性很陡，壓降很小（硅管：0.7V0.7V，鍺管，鍺管0.6V0.6V）加反向電壓時截止，截止后的伏安特性具有飽和特性（反向電流幾乎不加反向電壓時截止，截止后的伏安特性具有飽和特性（反向電流幾乎不隨反向電壓的增大而增

8、大）且反向電流很小（隨反向電壓的增大而增大）且反向電流很小（nAnA級），級）， IF 0.5 0.7iD(mA) uD(V)伏安特性UBR0UiVON時，二時，二極管導通。極管導通。6.2半導體二極管門電路從伏安特性可見，二極管的正向電阻不是從伏安特性可見，二極管的正向電阻不是0 0，反向電阻也不是無窮大。，反向電阻也不是無窮大。VON：開啟電壓：開啟電壓可見，二極管在電路中表現(xiàn)為一個可見，二極管在電路中表現(xiàn)為一個受外加電壓受外加電壓V Vi i控制的開關控制的開關。當外。當外加電壓加電壓V Vi i為一脈沖信號時，二極管將隨著脈沖電壓的變化在為一脈沖信號時，二極管將隨著脈沖電壓的變化在“開

9、開”態(tài)與態(tài)與“關關”態(tài)之間轉(zhuǎn)換。這個轉(zhuǎn)換過程就是二極管開關的態(tài)之間轉(zhuǎn)換。這個轉(zhuǎn)換過程就是二極管開關的動態(tài)動態(tài)特性特性。 p 三種近似方法：三種近似方法：6.2半導體二極管門電路rD:正向電阻正向電阻存儲時間p 動態(tài)特性動態(tài)特性( (略略) ) 當當uI 為一矩形電壓時為一矩形電壓時電流波形的不夠陡峭（不理想）電流波形的不夠陡峭（不理想）tt00漏電流iDuIuIiD上升時間二極管二極管VDVD的電流的變化過程的電流的變化過程上升時間、恢復時間都很小，基本上由二極管的制作工藝決定；上升時間、恢復時間都很小，基本上由二極管的制作工藝決定；存儲時間與正向電流，反向電壓有關。存儲時間與正向電流，反向電

10、壓有關。VDR這就限制了二極管的最高工作頻率6.2半導體二極管門電路反向恢復時間 內(nèi)部電路是什么樣的，如何實現(xiàn)相應的邏輯功能？內(nèi)部電路是什么樣的，如何實現(xiàn)相應的邏輯功能？內(nèi)部電路不同，邏輯功能相同，如何正確使用？內(nèi)部電路不同，邏輯功能相同，如何正確使用？問題的提出問題的提出與非門與非門的邏輯功能：的邏輯功能： 輸入有輸入有“0”，輸出為，輸出為“1” 輸入全為輸入全為“1”，輸出才為，輸出才為“0”F1=AB +VCC(+5V) R 3k Y D1 A D2 B 3V 0V ABY &A BY0 00 11 01 10001Y=AB6.1半導體二極管門電路u 二極管與門二極管與門&規(guī)定規(guī)定3V

11、3V以上為以上為1 10V0V以下為以下為0 0 A D1 B D2 3V 0V Y R 3k ABY 1A BY0 00 11 01 10111Y=A+B6.1半導體二極管門電路u 二極管或門二極管或門1規(guī)定規(guī)定2.3V2.3V以上為以上為1 10V0V以下為以下為0 0 高低電平偏移高低電平偏移 0.7V1. 4Vu 分立元件門電路存在的問題分立元件門電路存在的問題2.1V既非高電平也非低電平VCC=5VVCC=5VVCC=5V3V3V3V0V3V0V3V3V00001116.1半導體二極管門電路只能用于只能用于ICIC內(nèi)部電路內(nèi)部電路 雙極型三極管的開關特性雙極型三極管的開關特性( (掌

12、握）掌握） TTLTTL反相器的電路結構和工作原理反相器的電路結構和工作原理( (理解理解) ) TTLTTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性( (理解理解) ) TTLTTL反相器的動態(tài)特性反相器的動態(tài)特性( (理解理解) ) 其他類型的其他類型的TTLTTL門電路門電路( (了解了解) )TTLTTL門電路門電路u雙極型三極管的結構雙極型三極管的結構管芯管芯 + 三個引出電極三個引出電極 + 外殼外殼雙極型半導體三極管的開關特性基區(qū)薄低摻雜發(fā)射區(qū)高摻雜集電區(qū)低摻雜u雙極型半導體三極管的內(nèi)部結構摻雜摻雜：在在本征半導本征半導體中摻入體中摻入少量的雜少量的雜質(zhì)元素，

13、質(zhì)元素，從而改善從而改善半導體的半導體的導電性能。導電性能。半導體三極管半導體三極管(Transistor)的結構的結構N型硅PNuNPN型三極管的結構與符號型三極管的結構與符號c集電極集電極Collector發(fā)射極發(fā)射極Emittereb基極基極Base集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射結發(fā)射結E結結集電結集電結C結結簡化簡化cBeC結結E結結NPNecb 半導體三極管又稱雙極型晶體管半導體三極管又稱雙極型晶體管,它的基本組成部分是兩個靠得它的基本組成部分是兩個靠得很近且背對背排列的很近且背對背排列的PN結。根據(jù)排列方式不同，可分為結。根據(jù)排列方式不同，可分為NPN和和PNP兩種類型。兩種

14、類型。結結構構特特點點發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于基發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于基區(qū)的摻雜濃度區(qū)的摻雜濃度基區(qū)很薄基區(qū)很薄(m 數(shù)量級數(shù)量級),摻摻雜濃度最低；雜濃度最低；集電結面積大于發(fā)射結集電結面積大于發(fā)射結雙極型半導體三極管的摻雜 摻雜：摻雜：在本征半導體中摻入少量的雜質(zhì)元素，從而改變半在本征半導體中摻入少量的雜質(zhì)元素，從而改變半導體的導電性能。導體的導電性能。 N N型半導體：型半導體：在純凈的硅（或鍺）晶體中摻入少量的在純凈的硅（或鍺）晶體中摻入少量的5 5價雜價雜質(zhì)元素（如質(zhì)元素（如磷磷P P、砷、砷AsAs、銻、銻SbSb等），形成等），形成N N型半導體；型半導體； P P型半導體：型半導

15、體：在純凈的硅（或鍺）晶體中摻入少量的在純凈的硅（或鍺）晶體中摻入少量的3 3價雜價雜質(zhì)元素（如硼質(zhì)元素（如硼B(yǎng) B、鋁、鋁AlAl、鎵、鎵GaGa等），形成等），形成P P型半導體。型半導體。 載流子載流子：運載電荷的粒子，包括帶負電的自由電子和帶正：運載電荷的粒子，包括帶負電的自由電子和帶正電的空穴。電的空穴。 發(fā)射區(qū)高摻雜發(fā)射區(qū)高摻雜：以便于產(chǎn)生較多的載流子。：以便于產(chǎn)生較多的載流子。 基區(qū)薄低摻雜基區(qū)薄低摻雜，有利于發(fā)射區(qū)載流子穿過基區(qū)到達集電區(qū)；，有利于發(fā)射區(qū)載流子穿過基區(qū)到達集電區(qū)； 集電區(qū)低摻雜，但面積大集電區(qū)低摻雜，但面積大，以保證盡可能多地收集到從發(fā)，以保證盡可能多地收集到從

16、發(fā)射區(qū)發(fā)出的載流子。射區(qū)發(fā)出的載流子。圖圖2.2.5 2.2.5 雙極型三極管的兩種類型雙極型三極管的兩種類型 ( (a)NPNa)NPN型型 ( (b)b)PNPPNP型型u雙極型三極管的簡化結構u1. 1. 雙極型三極管雙極型三極管T的放大特性的放大特性 uiuoRB+UCCRCC1C2ibicie T工作在放大區(qū)時，工作在放大區(qū)時， iC= iBOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3 IB2 IB10截止截止飽和飽和放大放大NPNbce+ UBE - (a)輸入特性曲線輸入特性曲線 (b)輸出特性曲線輸出特性曲線返回返回雙極型三極管的特性曲線u輸入特性和輸出特性VON:開啟電壓開啟

17、電壓:硅三級管：硅三級管： VON =0.5V 0.7V 鍺三極管：鍺三極管： VON =0.2V0.3V T工作在放大區(qū)時，工作在放大區(qū)時， iC= iBuiuoRB+UCCRCC1C2ibicie T工作在截止區(qū)時，工作在截止區(qū)時， 0ci T工作在飽和區(qū)時，工作在飽和區(qū)時， maxcciiOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3 IB2 IB10截止截止飽和飽和放大放大NPNbce2.雙極型三極管的開關特性三極管三極管CECE之間相當于一個開關：在飽和區(qū)之間相當于一個開關：在飽和區(qū)“閉合閉合”，截止區(qū)，截止區(qū)“斷斷開開”三極管是電流控制的電流源，在模擬電路中，工作在三極管是電流控制的

18、電流源，在模擬電路中，工作在放大區(qū)放大區(qū)在數(shù)字電路中工作在飽和區(qū)或截止區(qū)在數(shù)字電路中工作在飽和區(qū)或截止區(qū)開關狀態(tài)開關狀態(tài)飽和區(qū)截止區(qū)放放大大區(qū)區(qū)雙極型三極管的開關特性p 輸入特性和輸出特性vonl 三極管的三種工作狀態(tài)三極管的三種工作狀態(tài) （1 1）截止狀態(tài)）截止狀態(tài)：當當V VI I小于三極管發(fā)射結死區(qū)電壓小于三極管發(fā)射結死區(qū)電壓( (V VONON) )時，時，I IB B00，I IC C00，V VCECEV VCCCC，三極管工作在截止區(qū)，對應圖中的，三極管工作在截止區(qū)，對應圖中的A A點。點。 三極管工作在截止狀態(tài)的條件為：發(fā)射結反偏或小于死區(qū)電壓三極管工作在截止狀態(tài)的條件為：發(fā)射

19、結反偏或小于死區(qū)電壓. . ( V( VBEBEV10 門電路u集成邏輯門電路的分類集成邏輯門電路的分類TTL (Transistor-Transistor Logic)： 以以雙極型三極管雙極型三極管作為開關器件作為開關器件CMOS (Complementary Metal-oxide-Semiconductor)： 由由NMOS和和PMOS互補組合而成互補組合而成兩者性能比較：兩者性能比較：按按基本組成元件基本組成元件可分為：可分為：TTL：電路速度較快，功耗較大電路速度較快，功耗較大CMOS：電路速度慢，功耗很低電路速度慢，功耗很低TTL集成門電路概述DTLTTLH-TTLL-TTLLS

20、-TTL被被CMOS取代取代（速度低）（速度低）（低功耗）（低功耗）（高速）（高速）（低功耗、高速）（低功耗、高速）74XX，74HXX，74SXX，74LSXX不同：不同：平均傳輸延遲時間和平均功耗有差異。平均傳輸延遲時間和平均功耗有差異。相同：相同：其他參數(shù)和外引線彼此相容，結構特點相其他參數(shù)和外引線彼此相容，結構特點相同，電氣參數(shù)基本相同。同，電氣參數(shù)基本相同。uTTL集成電路的分類集成電路的分類uTTL產(chǎn)品系列：產(chǎn)品系列：TTL集成門電路概述6.5.2 TTL反相器的電路結構和工作原理所有的所有的TTLTTL電路工作電壓都是電路工作電壓都是5V5V。反相器是最簡單的TTL集成門電路。(

21、1) (1) 輸入級：輸入級： 輸入級由三極管輸入級由三極管T T1 1、 D D1 1和電阻和電阻R R1 1 組成；組成；(2) (2) 中間級：中間級： 中間級由中間級由T T2 2、 R R2 2和和R R3 3組成。組成。T T2 2的集電極和發(fā)射極輸出兩的集電極和發(fā)射極輸出兩個相位相反的信號，作為個相位相反的信號，作為T T4 4和和T T5 5的驅(qū)動信號；的驅(qū)動信號；(3) (3) 輸出級：輸出級： 輸出級由輸出級由D D2 2、T T4 4、T T5 5和和R R4 4組成，這種電路形式稱為組成，這種電路形式稱為推拉推拉式電路式電路。TTL反相器的電路結構和工作原理（1）輸入低

22、電平輸入低電平0.2V 時時T1發(fā)射結導通，發(fā)射結導通，VB1=0.9V，所以，所以T2、T5都截止。由于都截止。由于T2截止，流過截止，流過R2的的電流較小，可以忽略，所以電流較小，可以忽略，所以VB4VCC=5V ，使，使T4和和D2導通，則有：導通，則有： VOVCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6（V） 。關態(tài)關態(tài)實現(xiàn)了非門的邏輯功能之一實現(xiàn)了非門的邏輯功能之一： 輸入為低電平時，輸入為低電平時， 輸出為高電平。輸出為高電平。TTL反相器的電路結構和工作原理（2）輸入為高電平）輸入為高電平3.4V時時 T2、T5導通，導通，VB1=0.73=2.1（V ），），由于由于T5

23、飽和導通，輸出電壓為：飽和導通，輸出電壓為：VO=VCES50.3V, 開態(tài)開態(tài)實現(xiàn)了非門的邏輯功能的另一方面：實現(xiàn)了非門的邏輯功能的另一方面：輸入為高電平時，輸出為低電平。輸入為高電平時，輸出為低電平。綜合上述兩種情況，該電路綜合上述兩種情況，該電路滿足非的邏輯功能，即：滿足非的邏輯功能，即：FA=TTL反相器的電路結構和工作原理TTLTTL非門舉例非門舉例74LS0474LS0474LS0474LS04是一種典型的是一種典型的TTLTTL非門器件，內(nèi)部含有非門器件，內(nèi)部含有6 6個非門，共個非門，共有有1414個引腳。引腳排列圖如圖所示。個引腳。引腳排列圖如圖所示。 14 13 12 11

24、 10 9 8 74LS04 1 2 3 4 5 6 7 VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 6 反相器 74LS04 的引腳排列圖 1. 1.與非門與非門其他類型的TTL門電路u 其他邏輯功能門電路其他邏輯功能門電路（1 1）有一個輸入端輸入低電平）有一個輸入端輸入低電平TTL“與非門”集成電路（2 2） 兩個輸入高電平兩個輸入高電平2.1VVV3.4V3.4VT2飽和飽和T5深度飽和深度飽和0.7V1.0VD3，T4截止截止0.3VABY+5VT1T2D3T4T5R1R2R3R44k1.6k130W W1kTTL“與非門”集成電路BAYA

25、 BY0 00 11 01 11110功能表功能表真值表真值表邏輯表達式邏輯表達式TTL“與非門”集成電路TTL“與非門”集成電路74LS00 的引腳排列圖VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 14 13 12 11 10 9 874LS20 1 2 3 4 5 6 7VCC 2A 2B NC 2C 2D 2Y 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND74LS20 的引腳排列圖 14 13 12 11 10 9 874LS00 1 2 3 4 5 6 774LS00內(nèi)含4個2輸入與非門，74LS20內(nèi)含2個4輸入與非門。A A、B B中只要有

26、一個為中只要有一個為1 1，即高電平，如A1，則iB1就會經(jīng)過T1集電結流入T2基極，使T2、T5飽和導通，輸出為低電平，即輸出為低電平，即Y Y0 0。A AB B0 0時時，iB1、iB1均分別流入T1、T1發(fā)射極，使T2、T2、T5均截止，D3、T4導通，輸出為高電平，即Y Y1 1。BAY 2. TTL或非門其他類型的TTL門電路 14 13 12 11 10 9 8 74LS51 1 2 3 4 5 6 7 VCC 2B 2C 2D 2E 2F 2Y 2A 1A 1B 1C 1D 1Y GND 74LS51 的引腳排列圖 T4 A B C D R1 T3 T2 T1 Y R4 +VC

27、C T5 R2 R3 R5 T2 T1 R1 TTL 與或非門電路 A和B都為高電平（T2導通）、或C和D都為高電平（T2導通）時，T5飽和導通、T4截止，輸出Y=0。A和B不全為高電平、并且C和D也不全為高電平（T2和T2同時截止）時，T5截止、T4飽和導通，輸出Y=1。DCBAY3.TTL與或非門其他類型的TTL門電路A和B都為高電平時，T6、 T9導通， T8截止，輸出Y=0；反之，A和B都為低電平時， T4 、T5截止，使T7 、T9導通，輸出Y=0。A和B不同時、 T1飽和導通， T6截止，又A、B中必有一個高電平，使T4 、T5中有一個導通，使T7截止， T6、 T7同時截止后，使

28、T8導通， T9截止，輸出Y=1。YAB4.TTL異或門其他類型的TTL門電路 (略)例例:求下圖所示各電路的輸出求下圖所示各電路的輸出F &AF1 R11AF2 R解解: :“0” “1” 其他類型的TTL門電路u 輸入端負載特性輸入端負載特性 在具體使用門電路時，往往需要在輸入端與地之間或者輸入端與信號之間接入電阻，如圖所示。TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性 保證門的輸入為邏輯保證門的輸入為邏輯“0 0”的最大電阻值的最大電阻值. .典型值典型值: :0.8KW（1）關門電阻）關門電阻 offR（2）開門電阻）開門電阻 ONR 保證門的輸入為邏輯保證門的輸入為邏輯“1 1”的最小電阻值

29、的最小電阻值. .典型值典型值: :2KW&F1 Rp（3）懸空相當于接高電平；）懸空相當于接高電平； 101AFAAF11AAF02例例:求下圖所示各電路的輸出求下圖所示各電路的輸出F &AF1 R11AF2 R解解: :(1)(1)若若R2K K“1” 解解: :(1)(1)若若R2K K“1” 若輸入端若輸入端”懸懸空空”, ,等效為什么等效為什么? ?其他類型的TTL門電路例：在使用常用TTL門電路時，會遇到多余輸入端的問題，處理方法是：&AABAB&YBUCCABYUCCYYABABBYABABY1ABABBY.1YABAB與門、與非門的處理辦法是一樣的，并聯(lián)使用或接電源其他類型的T

30、TL門電路例：在使用常用TTL門電路時，會遇到多余輸入端的問題，處理方法是：BAAB11ABY111111YYBABABAY0BABBAYBABAY0或門、或非門的處理辦法是一樣的，并聯(lián)使用或接地其他類型的TTL門電路YABBAB 在工程實踐中，有時需要將幾個門的輸出端并聯(lián)使用，以實現(xiàn)與邏輯，稱為線與。普通的TTL門電路不能進行線與。 TTL與非門直接線與的情況其他類型的TTL門電路u 集電極開路的門電路（集電極開路的門電路（OCOC門）門） 與非門的線與連接圖與非門的線與連接圖 為此，專門生產(chǎn)了一種可以進行線與的門為此，專門生產(chǎn)了一種可以進行線與的門電路電路集電極開路門集電極開路門。1、推拉

31、式輸出電路結構的局限性 輸出電平不可調(diào) 負載能力不強，尤其是高電平輸出 輸出端不能并聯(lián)使用 OC門其他類型的TTL門電路此時負載電流此時負載電流可能很大可能很大OC(Open Collector)門， 其電路及符號如圖所示。其他類型的TTL門電路以集電極開路的與非門為例，就是原與非門去掉T4 、D2的集電極內(nèi)部開路。（這樣就可以驅(qū)動一些小型的繼電器）實際上這種電路必須接上拉電阻才能工作，實際上這種電路必須接上拉電阻才能工作，負載的電源負載的電源U UCC2CC2一般可工作在一般可工作在1230V1230V。557407:40/ 30OCTTSNmAV輸出端為三極管，可承受較大電壓、電流，如與”

32、輸出端并聯(lián)可實現(xiàn)“線 T5的集電極是斷開的，必須經(jīng)外接電阻RL接通電源后，電路才能實現(xiàn)與非邏輯及線與功能。 圖是實現(xiàn)線與邏輯的OC門， 其邏輯表達式為其他類型的TTL門電路12()YYYY、有一個低， 即為低，只有兩者同高， 才為高1 2YYYAB CDABCD（1 1）實現(xiàn)線與）實現(xiàn)線與電路如右圖所示，邏輯關系為電路如右圖所示，邏輯關系為: :p 0C0C門主要有以下幾方面的應用：門主要有以下幾方面的應用：（2 2）實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換）實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換如圖示，可使輸出高電平變?yōu)槿鐖D示，可使輸出高電平變?yōu)?0V10V。（3 3）用做驅(qū)動器）用做驅(qū)動器如圖是用來驅(qū)動發(fā)光二極管的電路。如圖是用來驅(qū)動發(fā)光二極

33、管的電路。其他類型的TTL門電路1 2YYYAB CD線與線與)(,ZVVOHOL，高阻輸出有三個狀態(tài)：u 三態(tài)門（三態(tài)門（TSTS門）門）0.7V0.9V截止截止截止截止(1)0,1,(2)1,0,( 45ENPDYABENPDTTYZ截止，為“工作狀態(tài)”導通，為“高阻狀態(tài)”、都截止）5V0.2V0V)(,ZVVOHOL，高阻輸出有三個狀態(tài)：u 三態(tài)門（三態(tài)門（TSTS門）門）0.7V2.1V？截止截止截止截止(1)0,1,(2)1,0,( 45ENPDYABENPDTTYZ截止，為“工作狀態(tài)”導通，為“高阻狀態(tài)”、都截止）5V3.4V3.4V0V0.7Vp TSL門典型的應用： 三態(tài)門在計

34、算機總線結構中有著廣泛的應用。其他類型的TTL門電路（a）組成單向總線，實現(xiàn)信號的分時單向傳送.分時控制電路依次使三態(tài)門分時控制電路依次使三態(tài)門G G0 0、 G G1 1 G G7 7使能（且任意時刻使能使能（且任意時刻使能一個）一個） ，就將，就將D D0 0、 D D1 1 D D7 7（以反碼的形式）分時送到總線上（以反碼的形式）分時送到總線上 1EN 1EN 1EN分時控制電路D0D1D7G0G1G7在一些復雜的數(shù)字系統(tǒng)中（如計算機）為了減少各單元電路之間的連線，使用了“總線” 0D1D7D0 1 11 0 11 1 0總線(b)組成雙向總線，實現(xiàn)信號的分時雙向傳送其他類型的TTL門

35、電路 (略)當E=0時，門1工作，門2禁止，數(shù)據(jù)從A送到B；E=1時，門1禁止，門2工作，數(shù)據(jù)從B送到A。三態(tài)門的用途TTLTTL系列集成電路及主要參數(shù)系列集成電路及主要參數(shù)74 ：標準系列，前面介紹的TTL門電路都屬于74系列，其典型電路非門的平均傳輸時間tpd10ns，平均功耗P10mW。74H ：高速系列，是在74系列基礎上改進得到的，其典型電路非門的平均傳輸時間tpd6ns，平均功耗P22mW。74S ：肖特基系列，是在74H系列基礎上改進得到的，其典型電路非門的平均傳輸時間tpd4ns，平均功耗P20mW。74LS ：低功耗肖特基系列，是在74S系列基礎上改進得到的，其典型電路與非門

36、的平均傳輸時間tpd10ns，平均功耗P2mW。74LS系列產(chǎn)品具有最佳的綜合性能，是TTL集成電路的主流，是應用最廣的系列。說明：只要說明：只要的數(shù)字相同邏輯功能就相同的數(shù)字相同邏輯功能就相同CMOSCMOS集成電路是集成電路家族中的后起之秀。集成電路是集成電路家族中的后起之秀。它以它以MOSMOS管作為開關元件管作為開關元件，由于，由于MOSMOS管的輸入電阻極高管的輸入電阻極高（可達（可達10101010以上），是一種以上），是一種電壓控制型電壓控制型器件，故器件，故MOSMOS電電路具有路具有功耗低功耗低的明顯特征。的明顯特征。在速度要求不高的場合中，在速度要求不高的場合中，CMOSC

37、MOS電路已基本取代電路已基本取代TTLTTL電路。電路。高速的高速的CMOSCMOS器件也被廣泛應用，目前市面上的器件也被廣泛應用，目前市面上的74HC74HC系列系列的的CMOSCMOS器件，其平均傳輸延遲時間約器件，其平均傳輸延遲時間約9ns9ns，與，與TTLTTL的的74LS74LS系列的傳輸延遲時間相當，并且系列的傳輸延遲時間相當，并且74HC74HC系列器件的管腳、系列器件的管腳、功能與功能與74LS74LS兼容，在應用兼容，在應用74LS74LS系列器件的場合都可用系列器件的場合都可用74HC74HC系列代替。系列代替。低功耗器件不僅在便攜式設備或儀器中廣泛應用，而且低功耗器件

38、不僅在便攜式設備或儀器中廣泛應用，而且低功耗器件的使用壽命也長于高功耗器件，因此，低功耗器件的使用壽命也長于高功耗器件，因此，在數(shù)在數(shù)字電子技術中字電子技術中CMOSCMOS器件是數(shù)字集成電路發(fā)展的主流。器件是數(shù)字集成電路發(fā)展的主流。 6.3 CMOS門電路 場效應半導體三極管是僅由一種載流子參與導電的半導體場效應半導體三極管是僅由一種載流子參與導電的半導體器件，是一種用輸入電壓控制輸出電流的的半導體器件器件，是一種用輸入電壓控制輸出電流的的半導體器件。 （通過柵極所加電壓來控制（通過柵極所加電壓來控制MOSMOS管的導通和截止）管的導通和截止） MOS MOS管是金屬氧化物半導體又稱為管是金

39、屬氧化物半導體又稱為絕緣柵型場效應三極管絕緣柵型場效應三極管（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect TransisteorTransisteor, MOSFET, MOSFET） MOS MOS管分為管分為增強型增強型和和耗盡型耗盡型兩大類，從參與導電兩大類，從參與導電的載流子來劃分的載流子來劃分，每類又有每類又有N N溝道溝道和和P P溝道溝道之分；它們之分；它們的工作原理基本相同。的工作原理基本相同。6.3.1MOS管開關特性u MOS管概念一、MOS管的結構S (Sour

40、ce)：源極G (Gate)：柵極D (Drain)：漏極B (Substrate):襯底金屬層氧化物層半導體層PN結6.3.1 MOS管開關特性u MOSD管的結構與工作原理通過通過柵極柵極所加電壓來控所加電壓來控制制MOS管的導通和截止管的導通和截止6.3.1 MOS管開關特性u增強型增強型NMOSNMOS管基本開關電路管基本開關電路P型襯底BSiO2N+N+SDG 取一塊P型半導體作為襯底,用B表示。用氧化工藝生成一層SiO2 薄膜絕緣層。用光刻工藝腐蝕出兩個孔。 擴散兩個高摻雜的N型區(qū)。從而形成兩個PN結。（綠色部分） 從N型區(qū)引出電極，一個是漏極D,一個是源極S。 在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G。p N溝道增強型MOSFET的結構和符號DGSBDGSBu漏極特性曲線（分三個區(qū)域） 截止區(qū) 恒流區(qū) 可變電阻區(qū)MOS管的輸入特性和輸出特性MOS管的基本開關電路()()0IILGSOOHDDIIHGSOOLIVVVthTVVVVVVthTVVMOSDSV 當截止當導通所以管間相當于一個受