数电门电路研究报告.ppt

第三章 门电路 重点：门电路外部特性 输入与输出逻辑关系 外部电气特性：电压传输特性 输入特性 输出特性 3.1 概述 一.门电路 实现基本运算、复合运算的单元电路 如与门、与非门、或门 ······ 二.电平信号 1.电压范围 输入：VIH 、 VIL 输出：VOH 、 VOL 2.获得高、低电平信号的方法 负逻辑：高电平表示0，低电平表示1 3.2 半导体二极管门电路 二极管的伏安特性 3.2.1二极管的开关特性： 3.2.2 二极管与门 缺点： 当VIL=0.3V时， Vo=1V.（无法确定高低电平），应避免 输入与输出差0.7v，若多级会电平偏移 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 双极型三极管的开关特性 （BJT, Bipolar Junction Transistor） 二、三极管的输入特性和输出特性 三极管的输入特性曲线（NPN） 三极管的输出特性 一、双极型三极管的基本开关电路 工作状态分析： 二、三极管的开关等效电路 三、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。 数字集成电路 3.5.2 TTL反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构 设 二、电压传输特性 3.5.3 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 3.5.3 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 2.输入负载特性 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：G1的负载电流是所有负载门输入电流之和；对于低电平，由输入特性可知，当VI=0.2V时每个门的输入电流iI=-1mA。 3.5.5其他类型的TTL门电路 一、其他逻辑功能的门电路 1. 与非门 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 OC门 2、OC门的结构特点 OC门实现的线与 3、外接负载电阻RL的计算 3、外接负载电阻RL的计算 3、外接负载电阻RL的计算 三、三态输出门（Three state Output Gate ,TS） 三态门的用途 漏极特性曲线（分三个区域） 截止区 恒流区 可变电阻区 三、MOS管的基本开关电路 四、等效电路 3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构 二、电压、电流传输特性 3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性 一、输入特性 二、输出特性 二、输出特性 3.3.5 其他类型的CMOS门电路 一、其他逻辑功能的门电路 二、漏极开路的门电路（OD门） OD门输出端截止、输出高电平时，为保证输出高电平不低于规定的数值，RL不能取值太大。 OD门输出低电平时，为保证负载电流不超过MOS管允许的最大电流，RL不能取值太小。 三、 CMOS传输门 1. 传输门 四、三态输出门 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 的同时功耗也增加 二、肖特基系列74S/54S（Schottky TTL） 电路改进 采用抗饱和三极管 用有源泄放电路代替74H系列中的R3 减小电阻值 2. 性能特点 速度进一步提高，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） · · · 2.5 其他类型的双极型数字集成电路* DTL：输入为二极管门电路，速度低，已经不用 HTL：电源电压高，Vth高，抗干扰性好，已被CMOS替代 ECL：非饱和逻辑，速度快，用于高速系统 I2L：属饱和逻辑，电路简单，用