数字电路门电路精讲.ppt

第3章 门电路 1.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 获得高、低电平的基本原理 3.1 概述 一、半导体二极管的开关特性 一、半导体二极管的开关特性 3.2.2 二极管与门 3.2.3 二极管或门 二极管构成的门电路的缺点 电平有偏移 带负载能力差 只用于IC内部电路 双极型三极管的基本开关电路 工作状态分析： 2.动态开关特性 3.三极管反相器 三极管的基本开关电路就是非门 实际应用中，为保证 VI=VIL时T可靠截止，常在 输入接入负压。 例3.5.1：计算参数设计是否合理 例3.5.1：计算参数设计是否合理 将发射极外接电路化为等效的VB与RB电路 等效变换后的电路如下 当 当 又 因此，参数设计合理 需要说明的几个问题： 二、电压传输特性 二、电压传输特性 三、输入噪声容限 3.5.3 TTL反相器的输入特性和输出特性 2. 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 3.5.3 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 例：扇出系数（Fan-out）， 试计算门G1能驱动多少个同样的门电路负载。 解:低电平时： 高电平时： 综上，最多可以驱动10个反相器 3.5.4 TTL反相器的动态特性 (2). 或非门 作业3.5 在图由74系列TTL与非门组成的电路中，计算GM门能驱动多少同样的与非门。要求输出的高低电平满足VOH≥3.2V，VOL≤0.4V。与非门的输入电流为IIL≤-1.6mA,IIH≤40μA。VOL≤0.4V时输出电流最大值为IOL(max)=16mA；3.2V时输出电流最大值为IOH(min)= =-0.4mA。GM输出电阻可忽略不计。 作业3.6 在图由74系列TTL或非门组成的电路中，计算GM门能驱动多少同样的或非门。要求输出的高低电平满足VOH≥3.2V，VOL≤0.4V。与非门的输入电流为IIL≤-1.6mA，IIH≤40μA。VOL≤0.4V时输出电流最大值为IOL(max)=16mA； VOH≥3.2V时输出电流最大值为IOH(min)= =-0.4mA。GM输出电阻可忽略不计。 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） 集电极开路门（OC门） RL不在门电路内部，是后加的。RL为上拉电阻。 上拉电阻计算中电流方向 [题3.7]计算图中电路上拉电阻RL阻值范围。其中G1、G2、G3是74LS系列OC门，输出管截止时的漏电流IOH≤100μA，输出低电平VOL≤0.4V时允许的最大负载电流ILM=8mA。G4、G5、G6为74LS系列与非门，它们的输入电流为IIL≤-0.4mA、IIH≤20μA。给定VCC=5V,OC门的输出高低电平应满足VOH≥3.2V，VOL≤0.4V。 1.OC门同时截止，则让输出VOH大于等于3.2V需要 2.只有一个导通，即只有一个输出为低电平VOL时，电流全部流入导通的OC门 [题3.7]计算图中电路上拉电阻RL阻值范围。其中G1、G2、G3是74LS系列OC门，输出管截止时的漏电流IOH≤100μA，输出低电平VOL≤0.4V时允许的最大负载电流ILM=8mA。G4、G5、G6为74LS系列与非门，它们的输入电流为IIL≤-0.4mA、IIH≤20μA。给定VCC=5V,OC门的输出高低电平应满足VOH≥3.2V，VOL≤0.4V。 1.OC门同时截止，则让输出VOH大于等于3.2V需要 2.只有一个导通，即只有一个输出为低电平VOL时，电流全部流入导通的OC门 三态门的用途 1.作为TTL电路与总线间的接口电路。 当EN1=EN2=0，EN3=1，三态门G1，G2为高阻态，与总线断开。G3与总线连接，可传G3数据。 2.数据双向传输 1.当E=1时，G2为高阻态，D0’传送到总线。 2.当E=0时，G1为高阻态，若总线上有数据DI，则从G2的输出端送出DI’。 一、高速系列74H/54H （High-Speed TTL） 电路的改进 (1)输出级采用复合管（减小输出电阻Ro） (2)减少各电阻值 2. 性能特点 速度提高