第二章門電路§2.1概述§2.2分離元件門電路

§2.3TTL集成門電路§2.4其它類型的TTL門電路§2.5MOS門電路1第二章門電路§2.1概述§2.2分離元件門電路§§2.1概述門電路是用以實現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，與我們所講過的基本邏輯關(guān)系相對應(yīng)，門電路主要有：與門、或門、與非門、或非門、異或門等。在數(shù)字電路中，一般用高電平代表1、低點平代表0，即所謂的正邏輯系統(tǒng)。2§2.1概述門電路是用以實現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，與我們所ViVoKVccR100VVcc只要能判斷高低電平即可K開------Vo=1,輸出高電平K合------Vo=0,輸出低電平可用三極管代替3ViVoKVccR100VVcc只要能判斷高低電平即可K開R1R2AF+uccuAtuFt+ucc0.3V三極管的開關(guān)特性：4R1R2AF+uccuAtuFt+ucc0.3V三極管的開關(guān)§2.2分離元件門電路二極管與門FD1D2AB+12V5§2.2分離元件門電路二極管與門FD1D2AB+12V二極管或門FD1D2AB-12V6二極管或門FD1D2AB-12V6R1DR2AF+12V+3V三極管非門嵌位二極管7R1DR2AF+12V+3V三極管非門嵌位二極管7R1DR2F+12V+3V三極管非門D1D2AB+12V二極管與門與非門8R1DR2F+12V+3V三極管非門D1D2AB+12V二極分離元件門電路缺點1、體積大、工作不可靠。2、需要不同電源。3、各種門的輸入、輸出電平不匹配。9分離元件門電路缺點1、體積大、工作不可靠。2、需要不同電源。§2.3TTL集成門電路2.3.1TTL與非門的基本原理與分離元件電路相比，集成電路具有體積小、可靠性高、速度快的特點，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管集成門電路。10§2.3TTL集成門電路2.3.1TTL與非門的基本+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCTTL與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC1、任一輸入為低電平（0.3V）時“0”1V不足以讓T2、T5導(dǎo)通三個PN結(jié)導(dǎo)通需2.1V12+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC1、任一輸入為低電平（0.3V）時“0”1Vuouo=5-uR2-ube3-ube43.4V高電平！13+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC1、任+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC2、輸入全為高電平（3.4V）時“1”全導(dǎo)通電位被嵌在2.1V全反偏1V截止14+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c12、輸入全為高電平（3.4V）時+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏“1”飽和uF=0.3V此電路152、輸入全為高電平（3.4V）時+5VFR2R13kT2R3一、電壓傳輸特性2.3.2TTL與非門的特性和技術(shù)參數(shù)測試電路&+5Vuiu016一、電壓傳輸特性2.3.2TTL與非門的特性和技術(shù)參數(shù)測試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點平17u0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V1、輸出高電平UOH、輸出低電平UOLUOH2.4VUOL

0.4V便認為合格。

典型值UOH=3.4VUOL

0.3V。2、閾值電壓UTui<UT時，認為ui是低電平。ui>UT時，認為ui是高電平。UT=1.4V181、輸出高電平UOH、輸出低電平UOLUOH2.4V二、輸入、輸出負載特性&&？1、前后級之間電流的聯(lián)系19二、輸入、輸出負載特性&&？1、前后級之間電流的聯(lián)系19+5VR4R2R5T3T4R1T1+5V前級輸出為高電平時前級后級反偏流出前級電流IOH（拉電流）20+5VR4R2R5T3T4R1T1+5V前級輸出為高電平時前級輸出為低電平時+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1R1T1+5V前級后級流入前級的電流IOL約1.4mA(灌電流)21前級輸出為低電平時+5VR2R13kT2R3T1T5b1c拉電流的計算飽和22拉電流的計算飽和22關(guān)于電流的技術(shù)參數(shù)23關(guān)于電流的技術(shù)參數(shù)232、扇出系數(shù)與門電路輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)+5VR4R2R5T3T4T1前級T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前級輸出為高電平時例如：242、扇出系數(shù)與門電路輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)+5VR4R2R5T+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前級IOLIiL1IiL2IiL3前級輸出為低電平時25+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前級IOLIiL1輸出低電平時，流入前級的電流（灌電流）：輸出高電平時，流出前級的電流（拉電流）：與非門的扇出系數(shù)一般是10。26輸出低電平時，流入前級的電流（灌電流）：輸出高電平時，流出前3、輸入端接一電阻R接地Rui“1”,“0”？+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1273、輸入端接一電阻R接地Rui“1”,“0”？+5VFR4RR較小時ui<UTT2不導(dǎo)通，輸出高電平。Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c128R較小時ui<UTT2不導(dǎo)通，輸出高電平。RuiR增大Ruiui=UT時，輸出低電平。R臨界=1.45KRui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c129R增大Ruiui=UT時，輸出低電平。R臨界=1.41、懸空的輸入端相當于接高電平。2、為了防止干擾，可將懸空的輸入端接高電平。說明301、懸空的輸入端相當于接高電平。2、為了防止干擾，可將懸空的4、平均傳輸時間tuiotuoo50%50%tpd1tpd2平均傳輸時間314、平均傳輸時間tuiotuoo50%50%tpd1tpd2§2.4其它類型的TTL門電路2.4.1集電極開路的與非門（OC門）+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC集電極懸空T3無T3,T432§2.4其它類型的TTL門電路2.4.1集電極開路的與&符號！33&符號！33+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC應(yīng)用時輸出端要接一上拉負載電阻RLRLUCC34+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC應(yīng)用時輸出1、OC門可以實現(xiàn)“線與”功能&&&UCCF1F2F3FF=F1F2F3RL輸出級UCCRLT5T5T5351、OC門可以實現(xiàn)“線與”功能&&&UCCF1F2F3FF=F=F1F2F3?UCCRLF1F2F3F任一導(dǎo)通F=036F=F1F2F3?UCCRLF1F2F3F任一導(dǎo)通F=036UCCRLF1F2F3F全部截止F=1F=F1F2F3?所以：F=F1F2F3!37UCCRLF1F2F3F全部截止F=1F=F1F2F3?所以2、負載電阻RL和電源UCC可以根據(jù)情況選擇&J+30V220VJ382、負載電阻RL和電源UCC可以根據(jù)情況選擇&J+30V問題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與非門能否線與？參考：楊福生《電子技術(shù)》P32039問題1、如何確定上拉電阻RL?（RL(max)RL(min2.4.２三態(tài)門+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDEE---控制端402.4.２三態(tài)門+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDE01截止41+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDE01+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDE10導(dǎo)通截止截止高阻態(tài)42+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDE10&ABF符號功能表低電平起作用43&ABF符號功能表低電平起作用43&ABF符號功能表高電平起作用44&ABF符號功能表高電平起作用44E1E2E3公用總線０１０三態(tài)門主要作為TTL電路與總線間的接口電路用途：E1、E2、E3分時接入高電平45E1E2E3公用總線０１０三態(tài)門主要作為TTL電路與總線間的§2.5MOS門電路2.5.1MOS反相器0UDSIDuiuoUCCR負載線ui=“1”ui=“0”uo=“0”uo=“1”46§2.5MOS門電路2.5.1MOS反相器0UDSuiuoUCCuiuoUCC實際結(jié)構(gòu)？等效結(jié)構(gòu)47uiuoUCCuiuoUCC實際結(jié)構(gòu)？等效結(jié)構(gòu)472.5.２CMOS反相器UCCST2DT1AFNMOS管PMOS管CMOS電路482.5.２CMOS反相器UCCST2DT1AFNMOS管UCCST2DT1uiuoui=0截止ugs2=UCC導(dǎo)通u０=“１”工作原理：49UCCST2DT1uiuoui=0截止ugs2=UCC導(dǎo)通UCCST2DT1uiuoui=１導(dǎo)通截止u０=“０”工作原理：50UCCST2DT1uiuoui=１導(dǎo)通截止u０=“０”工作原2.5.３CMOS電路的優(yōu)點１、靜態(tài)功耗小。２、允許電源電壓范圍寬（318V）。3、扇出系數(shù)大，抗噪容限大。512.5.３CMOS電路的優(yōu)點１、靜態(tài)功耗小。２、允許電源第二章門電路§2.1概述§2.2分離元件門電路

§2.3TTL集成門電路§2.4其它類型的TTL門電路§2.5MOS門電路52第二章門電路§2.1概述§2.2分離元件門電路§§2.1概述門電路是用以實現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，與我們所講過的基本邏輯關(guān)系相對應(yīng)，門電路主要有：與門、或門、與非門、或非門、異或門等。在數(shù)字電路中，一般用高電平代表1、低點平代表0，即所謂的正邏輯系統(tǒng)。53§2.1概述門電路是用以實現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，與我們所ViVoKVccR100VVcc只要能判斷高低電平即可K開------Vo=1,輸出高電平K合------Vo=0,輸出低電平可用三極管代替54ViVoKVccR100VVcc只要能判斷高低電平即可K開R1R2AF+uccuAtuFt+ucc0.3V三極管的開關(guān)特性：55R1R2AF+uccuAtuFt+ucc0.3V三極管的開關(guān)§2.2分離元件門電路二極管與門FD1D2AB+12V56§2.2分離元件門電路二極管與門FD1D2AB+12V二極管或門FD1D2AB-12V57二極管或門FD1D2AB-12V6R1DR2AF+12V+3V三極管非門嵌位二極管58R1DR2AF+12V+3V三極管非門嵌位二極管7R1DR2F+12V+3V三極管非門D1D2AB+12V二極管與門與非門59R1DR2F+12V+3V三極管非門D1D2AB+12V二極分離元件門電路缺點1、體積大、工作不可靠。2、需要不同電源。3、各種門的輸入、輸出電平不匹配。60分離元件門電路缺點1、體積大、工作不可靠。2、需要不同電源。§2.3TTL集成門電路2.3.1TTL與非門的基本原理與分離元件電路相比，集成電路具有體積小、可靠性高、速度快的特點，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管集成門電路。61§2.3TTL集成門電路2.3.1TTL與非門的基本+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCTTL與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)62+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC1、任一輸入為低電平（0.3V）時“0”1V不足以讓T2、T5導(dǎo)通三個PN結(jié)導(dǎo)通需2.1V63+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC1、任一輸入為低電平（0.3V）時“0”1Vuouo=5-uR2-ube3-ube43.4V高電平！64+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC1、任+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC2、輸入全為高電平（3.4V）時“1”全導(dǎo)通電位被嵌在2.1V全反偏1V截止65+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c12、輸入全為高電平（3.4V）時+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏“1”飽和uF=0.3V此電路662、輸入全為高電平（3.4V）時+5VFR2R13kT2R3一、電壓傳輸特性2.3.2TTL與非門的特性和技術(shù)參數(shù)測試電路&+5Vuiu067一、電壓傳輸特性2.3.2TTL與非門的特性和技術(shù)參數(shù)測試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點平68u0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V1、輸出高電平UOH、輸出低電平UOLUOH2.4VUOL

0.4V便認為合格。

典型值UOH=3.4VUOL

0.3V。2、閾值電壓UTui<UT時，認為ui是低電平。ui>UT時，認為ui是高電平。UT=1.4V691、輸出高電平UOH、輸出低電平UOLUOH2.4V二、輸入、輸出負載特性&&？1、前后級之間電流的聯(lián)系70二、輸入、輸出負載特性&&？1、前后級之間電流的聯(lián)系19+5VR4R2R5T3T4R1T1+5V前級輸出為高電平時前級后級反偏流出前級電流IOH（拉電流）71+5VR4R2R5T3T4R1T1+5V前級輸出為高電平時前級輸出為低電平時+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1R1T1+5V前級后級流入前級的電流IOL約1.4mA(灌電流)72前級輸出為低電平時+5VR2R13kT2R3T1T5b1c拉電流的計算飽和73拉電流的計算飽和22關(guān)于電流的技術(shù)參數(shù)74關(guān)于電流的技術(shù)參數(shù)232、扇出系數(shù)與門電路輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)+5VR4R2R5T3T4T1前級T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前級輸出為高電平時例如：752、扇出系數(shù)與門電路輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)+5VR4R2R5T+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前級IOLIiL1IiL2IiL3前級輸出為低電平時76+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前級IOLIiL1輸出低電平時，流入前級的電流（灌電流）：輸出高電平時，流出前級的電流（拉電流）：與非門的扇出系數(shù)一般是10。77輸出低電平時，流入前級的電流（灌電流）：輸出高電平時，流出前3、輸入端接一電阻R接地Rui“1”,“0”？+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1783、輸入端接一電阻R接地Rui“1”,“0”？+5VFR4RR較小時ui<UTT2不導(dǎo)通，輸出高電平。Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c179R較小時ui<UTT2不導(dǎo)通，輸出高電平。RuiR增大Ruiui=UT時，輸出低電平。R臨界=1.45KRui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c180R增大Ruiui=UT時，輸出低電平。R臨界=1.41、懸空的輸入端相當于接高電平。2、為了防止干擾，可將懸空的輸入端接高電平。說明811、懸空的輸入端相當于接高電平。2、為了防止干擾，可將懸空的4、平均傳輸時間tuiotuoo50%50%tpd1tpd2平均傳輸時間824、平均傳輸時間tuiotuoo50%50%tpd1tpd2§2.4其它類型的TTL門電路2.4.1集電極開路的與非門（OC門）+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC集電極懸空T3無T3,T483§2.4其它類型的TTL門電路2.4.1集電極開路的與&符號！84&符號！33+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC應(yīng)用時輸出端要接一上拉負載電阻RLRLUCC85+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC應(yīng)用時輸出1、OC門可以實現(xiàn)“線與”功能&&&UCCF1F2F3FF=F1F2F3RL輸出級UCCRLT5T5T5861、OC門可以實現(xiàn)“線與”功能&&&UCCF1F2F3FF=F=F1F2F3?UCCRLF1F2F3F任一導(dǎo)通F=087F=F1F2F3?UCCRLF1F2F3F任一導(dǎo)通F=036UCCRLF1F2F3F全部截止F=1F=F1F2F3?所以：F=F1F2F3!88UCCRLF1F2F3F全部截止F=1F=F1F2F3?所以2、負載電阻RL和電源UCC可以根據(jù)情況選擇&J+30V220VJ892、負載電阻RL和電源UCC可以根據(jù)情況選擇&J+30V問題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與非門能否線與？參考：楊福生《電子技術(shù)》P32090問題1、如何確定上拉電阻RL?（RL(max)RL(min2.4.２三態(tài)門+5VFR4R2R1T2