《数字电子技术基础》第五版 阎石第03章 门电路1课件.ppt

第3章 门电路 3.1 概述 3.2 分立元件门电路 3.3 TTL门电路 3.4 CMOS门电路 3.1 概述 门电路是用以实现逻辑关系的电子电路。 常用门电路：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等 集成电路Integrated Circuits(IC) ： 集成电路就是将元、器件和连线制作在一个半导体基片上的完整电路。 规模： 小规模集成电路：10个门以内 中规模集成电路：小于100个门 大规模集成电路：小于10000个门 超大规模集成电路：10000个门以上 根据所使用半导体器件不同分为： TTL电路:晶体管-晶体管逻辑电路（Transister-Transister-Logic ） MOS电路:采用金属－氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,缩写为MOSFET)制造 CMOS集成电路： 广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路 获得高、低电平的基本原理 正逻辑和负逻辑 3.2 分立元件门电路 3.2.1 半导体二极管和半导体三极管的开关特性 一、半导体二极管的开关特性 一、半导体二极管的开关特性 二、三极管的开关特性 3.2.2 二极管与门 3.2.3 二极管或门 上次课内容回顾 含有无关项的逻辑函数化简 门电路及分类 分立元件门电路 3.3 TTL门电路 3.3.1 TTL 反相器 一、电路结构 需要说明的几个问题 3.2.2 TTL非门的外部特性及主要参数1. 电压传输特性和相应参数 (1) 输出高电平VOH：AB段所对应的输出电平，一般大于等于3V； (2) 输出低电平VOL：DE段对应的输出电平，一般小于0.4V。 2. 输入端噪声容限 反应抗干扰能力的物理量 3. 输入特性 4. 输出特性 （1）输出为高电平的输出特性 （2）输出为低电平时的输出特性 5.输入端负载特性 6.扇入系数NI和扇出系数NO 扇入系数NI是指合格输入端的个数。 扇出系数NO表示门电路带负载能力的大小，即可以驱动同类门的个数。分两种情况，一是灌电流负载NOL，二是拉电流负载NOH 。 3.3.3 其他类型的TTL门电路 一、其他逻辑功能的门电路 1. 与非门 2. 或非门 4.异或门 A=0,B=0，T2 T3导通，T4 T5截止，T7 T9导通，T8截止，输出为0 A=1,B=1，T6 T7导通，T8截止输出为0 TTL与非门举例 二、集电极开路的门电路 1.推拉式输出电路结构的局限性 ① 输出电平不可调 ② 负载能力不强，尤其是高电平输出 ③ 输出端不能并联使用 （不能构成“线与”结构） OC门（Open Collector） 线与结构 2、OC门的结构特点 2.OC门应用 （1）OC门实现的线与逻辑 上次课内容回顾： TTL反相器的工作原理 TTL反相器的外部特性 电压传输特性 输入特性 输出特性 输入端负载特性 几个参数及含义 输入端噪声容限、拉电流、灌电流、扇入系数、扇出系数、平均传输时延 OC门及应用 三、三态输出门（Three state Output Gate ,TS） 分两种情况： 低电平有效 三态门的使用 三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。 一、高速系列74H/54H （High-Speed TTL） 电路的改进 (1)输出级采用复合管T3和T4，减小门电路输出高电平时的输出电阻，提高对电容性负载的充电速度。 (2)减少各电阻值，加速三极管开关速度。 2. 性能特点 速度提高的同时，功耗增加，因为电流增大了。 二、肖特基系列74S/54S（Schottky TTL） 电路改进 采用抗饱和三极管（肖特基三极管），防止工作在深度饱和状态。 用有源泄放电路（提供恒流和一个大电阻）代替74H系列中的R3 减小电阻值 2. 性能特点 速度进一步提高（延迟小于10ns），电压传输特性没有线性区，功耗增大 三、低功耗肖特基系列 74LS/54LS （Low-Power Schottky TTL） 四、74AS,74ALS （Advanced Low-Power Schottky TTL） · · · 为什么要用OC门？ OC门的工作条件？OC门有何应用？ 三态门有哪三态？三态门有何应用？ 由图可见，负载电流iL不可过大，否则输出高电平会降低。iL5mA时，输出uO变化很小； iL5mA时，输出uO变化很大；实际上由于功耗的限制， iL远小于5mA。74系列门电路的运用条件规定 iL不超过0.4mA。 T5饱和导通时c-e间饱和导通内阻很小，饱和压降很低，所以负载电流增加时输出低电平仅稍有升