数字电路第3章1.ppt

主讲：盛琳阳 第三章 集成门电路与触发器 3.1 数字集成电路的分类 3.2半导体器件的开关特性 3.2.1 晶体二极管的开关特性 1、静态特性 2、动态特性 反向恢复时间：二极管从正向导通到反向截止所需要的时间 开通时间：二极管从反向截止到正向导通所需要的时间 一般开通时间较小，可不计 3.2.2 晶体三极管的开关特性 1、静态特性 导通相当于开关接通 截止相当于开关断开 2、动态特性 （1）开通时间 当输入信号ui由-U1跳变到+U2后，三极管由截止变为饱和所需的时间 （2）关闭时间 当输入信号ui由+U2跳变到-U1后，三极管由饱和变为截止所需的时间 3.2.3 MOS管的开关特性 类似于三极管 3.3 逻辑门电路 1。反相器的工作原理 2．反相器的负载能力 负载：反相器输出端所接的其他电路 灌电流负载：指负载电流IL从负载流入反相器 拉电流负载：指负载电流IL从反相器流入负载 3.2.2 TTL集成逻辑门电路 1．典型TTL与非门 (1)电路结构及工作原理 ①电路结构： (2)主要外部特性参数 ①输出高电平VOH：输出高电平VOH是指至少有一个输入端接低电平时的输出电平. 典型值是3.6V。产品规范值为≥2.4V，标准高电平2.4V ②输出低电平VOL：指输入全为高电平时的输出电平。 典型值:0.3V，产品规范值:≤0.4V，标准低电平:0.4V。 ③开门电平VON：指在额定负载下，使输出电平达到标准低电平VSL的输入电平，它表示使与非门开通的最小输入电平。典型值:1.5V，产品规范值:≤1.8V。其大小反映了高电平抗干扰能力，其愈小，在输入高电平时的抗干扰能力愈强。 ④关门电平VOFF：指输出空载时，使输出电平达到标准高电平的输入电平，它表示使与非门关断所允许的最大输入电平。 典型值:1V，产品规范值:≥0.8V。关门电平的大小反映了低电平抗干扰能力，越大，在输入低电平时的抗干扰能力越强。 ⑤扇入系数Ni:指与非门允许的输入端数目 扇出系数NO:是指与非门输出端连接同类门的最多个数，它反映了与非门的带负载能力。一般NO ≥8 ⑥输入短路电流Iis：当与非门的某一个输入端接地而其余输入端悬空时，流过接地输入端的电流称为输入短路电流。 ⑦高电平输入电流IiH：指某一输入端接高电平，而其他输入端接地时，流入高电平输入端的电流，又称为输入漏电流。 ⑧平均传输延迟时间tpd：指一个矩形波信号从与非门输入端传到与非门输出端(反相输出)所延迟的时间。 ⑨空载功耗P：当与非门空载时电源总电流ICC和电源电压Ucc的乘积。 (3)TTL与非门集成电路芯片 常用的TTL与非门集成电路芯片有7400和7420等。 2． 其他功能的TTL门电路 (1)几种常用的TTL门电路 ①非门：图3.16(a)所示 ②或非门：图3.17(a)所示 ③与或非门：与或非门集成电路芯片有7451等 (2)两种特殊的门电路 ①集电极开路门(OC门)：一种输出端可以相互连接的特殊逻辑门，称为集电极开路门(Open Collector Gate)，简称OC门。  用途:线与;电平转换及直接驱动发光二极管等 ②三态输出门(TS门)： 简称三态门(Three-state Gate)、TS门等。它有三种输出状态：输出高电平、输出低电平和高阻状态，前两种状态为工作状态，后一种状态为禁止状态。 电路结构与符号 应用: 单向总线 双向总线 3.3.3 CMOS集成逻辑门电路 特点：集成度高，功耗小，抗干扰能力强 速度比TTL低 3.3.4 正逻辑与负逻辑 1．正逻辑与负逻辑的概念 用高电子表示逻辑1，低电子表示逻辑0的规定称为正逻辑。 把用高电平表示逻辑0，低电子表示逻辑1的规定称为负逻辑。 2．正逻辑与负逻辑的关系 正逻辑与门等价于负逻辑或门 几种常用逻辑门的正、负逻辑符号变换图 3．4 触 发 器 触发器：一种具有记忆功能的电子器件 特点： ①有两个互补的输出端Q和Q。 ②有两个稳定状态。通常将Q=1和Q=0称为“1”状态，而把Q=0和Q=1称为“0”状态。 ③在一定输入信号作用下，触发器可以从一个稳定状态转移到另一个稳定状态。通常把输入信号作用之前的状态称为现态，记作Qn和Qn; 输入信号作用后的状态称为触发器的次态，记作Qn+1和Qn+1 。显然，次态是现态和输入的函数。 3．4．1 基本R-S触发器 基本R-S触发器是直接复位—置位触发器的简称，由于它是构成各种功能触发器的基本部件，故称为基本R-S触发器。 1．用与非门构成的基本R-S触发器 (1)工作原理 ①若R=1，