数字电路第二逻章辑门电路.ppt

第2章 逻辑门电路 ;大规模集成电路(LSI): 100~10000门/片 或1000~100000个元件/片；;MOS型 (单极型);2.1 晶体管的开关特性;2.1.1 半导体二极管的开关特性;+;(3) 开关时间 ;RC;(2) 截止条件及截止时的特点;(3) 开关时间;2.1.3 MOS管的开关特性;导通条件: VGS VTN (VTN为NMOS管的开启电压);NMOS管开关近 似直流等效电路;2.2 分立元件门电路;综上所述:电路为二极管与门;2. 二极管或门 ;分两种情况分析：;2.2.2 三极管门电路;而三极管饱和时所需要的最小基极电流 IBS=ICS/β=(Vcc－VCE)/(RC· β) =(3 －0.3)/(1×30)=0.09mA;结论: 由于 IBIBS所以,三 极管饱和.输出为低电平. VO=0.1~0.3V;TTL电路分类: 中速TTL、高速TTL(HTTL)、肖特基TTL(STTL)、低功耗TTL(LTTL) 、低功耗肖特基TTL(LSTTL) 、先进低功耗肖特基TTL(ALSTTL)等。 ;2.3.1 TTL与非门典型电路及其工作原理 ;① 输入级：R1、T1、D1、D2;D1、D2 为钳位二极管，起保护T1管的作用。;设输入信号高低电平分别为 ViH=3.4V; ViL=0.2V;(二) 输入均为高电平;2.3.2 TTL与非门的电压传输特性;(2)阈值电压VTH:转折区中间点对应的输入电压,约为 1.4V。;2.3.3 TTL与非门的静态输入与输出特性;(1) IIL (输入低电平电流); 在门输入端和地之间接电阻Ri,当电阻从0Ω逐步增加时，由于电阻内部有电流流过,会使电阻两端电压Vi逐步增加。;Vi(V);1) 灌电流工作情况;一个门在低电平时能驱动同类门的最大个数为: NOL=IOLmax/IIS=16/1.1≈14 (这里的IIS为输入短路电流);从曲线上看，当IO大于5mA时，VO才开始出现下降趋势，但决定IOHmax值的并不是VOHmax,而是器件的功耗。在上面讨论的电路中, IOHmax约为400mA。;2.3.4 TTL与非门的动态特性;2. 电源的动态尖峰电流; 电源的动态尖峰电流引起的后果:;2.3.5 改进型TTL门电路 ;TTL集成电路系列型号及性能表;2.3.6 其它类型的TTL门电路;1.集电极开路门(OC门) (以与非门为例说明);OC门的特点:;上拉电阻R的选取：;2) 作电平转换器;OC门的缺点：工作速度慢。 原因： 推拉式输出结构被破坏，使输出端负载电 容的充电要经过RL。;R4; 三态门的基本用途为实现用一根导线轮流传输几个不同的数据或控制信号,通常将接受多个??的输出信号的线称为总线。;D1;2.4 ECL门电路;2.4.1 ECL门电路的工作原理;设: VR=－1.2V;ViL=－1.6V; ViH=－0.8V;α=0.95; 该电流全部流过T2管的集电极,VO2为 VO2=－αIeRC2≈ －0.8V 显然,T2工作在放大区.由于T1截止,所以 VO1=0V;-VEE(-5V);2.实用的ECL门电路; 电路由电流开关、基准电压、射极跟随器组成； T4、T5两管（构成射极跟随器）使输入电压和输出电 压一致，同时使输出负载能力提高； 3) 互补输出，同时实现或和或非功能。;2.4.2 ECL门电路的主要特点;4.功耗大;2.5 MOS门电路;2.5.1 NMOS门电路;2. 其它逻辑功能的NMOS门电路;1) 与非门 ;2) 或非门;2) 与或非门;2.5.2 CMOS门电路 (Complementary Symmetry MOS);当A=0时,T1管截止，T2管导通，F=1; 当A=1(VDD)时, T1管导通, T2管截止,F=0。;1) CMOS与非门 ;3) CMOS三态非门 ;4) CMOS传输门(TG门);;(2) 传输门和非门结合,可组成模拟开关。;特点: 1) 功耗低 ;2.6 TTL与CMOS电路的接口; ② 若CMOS门的电源不为5V（和TTL门不同）,则TTL 电路可采用OC门。; 由CMOS到 TTL的接口电路,除考虑电压匹配外,还得考虑驱动电流(CMOS电路允许的最大灌电流为0.4mA,而TTL门的输入短路电流大于1mA), 常用方法有:;② 将同一封装内的CMOS电路并接使用,以增大输出灌电