第9章 集成逻辑门电路幻灯片.pptVIP

第9章 集成逻辑门电路 9.1 TTL与非门 9.2 其它集成门电路简介 9.3 CMOS门电路 9.1 TTL与非门 这种集成逻辑门的输入级和输出级都是由晶体管构成，并实现与非功能，所以称为晶体管—晶体管逻辑与非门，简称TTL与非门。 9.1.1 典型TTL与非门电路 1. 电路组成 图9.1是典型TTL与非门电路，它由三部分组成：输入级由多发射极管V1和电阻R1组成,完成与逻辑功能；中间级由V2、R2、R3组成，其作用是将输入级送来的信号分成两个相位相反的信号来驱动V3和V5管；输出级由V3、V4、V5、R4和R5组成，其中V5为反相管，V3、V4组成的复合管是V5的有源负载，完成逻辑上的“非”。 由于中间级提供了两个相位相反的信号，使V4、V5总处于一管导通而另一管截止的工作状态。这种形式的输出电路称为“推拉式输出”电路。 2.工作原理 1）当输入端有低电平时（UiL=0.3V） 在图9.1所示电路中，假如，输入信号A为低电平，即UA=0.3V，UB=UC=3.6V（A=0，B=C=1），则对应于A端的V1管的发射结导通，V1管基极电压UB1被钳位在UB1=UA+UbeA=0.3+0.7=1V。该电压不足以使V1管集电结、V2及V5管导通，所以V2及V5管截止。由于V2管截止，UC2约为5V。此时，输出电压Uo为： Uo=UoH≈UC2-Ube3-Ube4=5-0.7-0.7=3.6V，即输入有低电平时，输出为高电平。 2）当输入端全为高电平时(UiH=3.6V) 假如，输入信号A=B=C=1， 即：UA=UB=UC=3.6V，V1管的基极电位升高，使V2及V5管导通，这时V1管的基极电压钳位在 Ub1=Ubc1+Ube2+Ube5=0.7+0.7+0.7=2.1V。 于是V1的三个发射结均反偏截止，电源UCC经过R1、V1的集电结向V2、V5提供基流，使V2、V5管饱和，输出电压Uo为Uo=UoL=UCES5=0.3V，故输入全为高电平时，输出为低电平。 由以上分析可知，当电路输入有低电平时，输出为高电平；而输入全为高电平时，输出为低电平。电路的输出和输入之间符合与非逻辑，即 9.1.2 TTL与非门的特性与主要参数 1. 电压传输特性及主要参数 1)电压传输特性 电压传输特性是指与非门输出电压uo随输入电压ui变化的关系曲线。图9.2(a)、(b)分别为电压传输特性的测试电路和电压传输特性曲线。 图9.2（b）所示电压传输特性曲线可分成下列四段： ①ab段(截止区)0≤ui＜0.6V,uo=3.6V。 ②bc段(线性区)0.6V≤ui＜1.3V,uo线性下降。 ③cd段(转折区)1.3V≤ui＜1.5V,uo急剧下降。 ④de段(饱和区)ui≥1.5V,uo=0.3V。 2)主要参数 从电压传输特性可得以下主要参数： （1）输出高电平UoH和输出低电平UoL。UoH是指输入端有一个或一个以上为低电平时的输出高电平值；UoL是指输入端全部接高电平时的输出低电平值。UoH的典型值为3.6V，UoL的典型值为0.3V。但是，实际门电路的UoH和UoL并不是恒定值，考虑到元件参数的差异及实际使用时的情况，手册中规定高、低电平的额定值为：UoH=3V，UoL=0.35V。有的手册中还对标准高电平（输出高电平的下限值）USH及标准低电平（输出低电平的上限值）USL规定：USH≥2.7V,USL=0.5V。 （2）阈值电压UTH。UTH是电压传输特性的转折区中点所对应的ui值，是V5管截止与导通的分界线，也是输出高、低电平的分界线。它的含义是： 当uiUTH时，与非门关门（V5管截止），输出为高电平; 当uiUTH时，与非门开门（V5管导通），输出为低电平。实际上，阈值电压有一定范围，通常取UTH=1.4V。 （3）关门电平Uoff和开门电平Uon。在保证输出电压为标准高电平USH（即额定高电平的90%）的条件下，所允许的最大输入低电平，称为关门电平Uoff。在保证输出电压为标准低电平US