电子技术基础数字部分课件第三章汇总.ppt

3 逻辑门电路;教学基本要求： 1、了解半导体器件的开关特性。 2、熟练掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、异或门）、三态门、OD门（OC门）和传输门的逻辑功能。 3、学会门电路逻辑功能分析方法。 4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。;3.1 MOS逻辑门;1 、逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。;1.CMOS集成电路: 广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路;3.1.2 逻辑门电路的一般特性;VNH —当前级门输出高电平的最小 值时允许负向噪声电压的最大值。;类型 参数;4. 功耗;扇出数：是指其在正常工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。;(b)带灌电流负载(负载电流从外电路流入驱动门);电路类型;3.1.3 MOS开关及其等效电路;N沟道增强型MOS场效应管结构; NMOS管的电路符号及转移特性 (a) 电路符号 （b）转移特性; PMOS管的电路符号及转移特性 (a) 电路符号 （b）转移特性;3.1.3 MOS开关及其等效电路;MOS管相当于一个由vGS控制的 无触点开关。;3.1.4 CMOS 反相器;2. 电压传输特性和电流传输特性;3.CMOS反相器的工作速度;A B;或非门;3. 异或门电路;4.输入保护电路和缓冲电路;CMOS逻辑门的缓冲电路;1.CMOS漏极开路门;（2）漏极开路门的结构与逻辑符号;(3) 上拉电阻对OD门动态性能的影响;2.三态(TSL)输出门电路;1;控制端高电平有效的三态门;(3)三态门的主要应用－实现总线传输;;3.1.7 CMOS传输门(双向模拟开关) ;2、CMOS传输门电路的工作原理 ; ;3.CMOS传输门(双向数字开关) ;传输门组成的数据选择器;CMOS逻辑集成器件发展使它的技术参数从总体上来说已经达到或者超过TTL器件的水平。CMOS器件的功耗低、扇出数大，噪声容限大，静态功耗小，动态功耗随频率的增加而增加。;3.1.9 NMOS逻辑门电路;3.2 TTL逻辑门;　 　(1) 静态特性： 断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻ROFF = 无穷，电流IOFF = 0。 ;　　客观世界中，没有理想开关。 　　乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。 　　半导体二极管、三极管和MOS管做为开关使用时，其静态特性不如机械???关，但动态特性很好。;3.2 TTL逻辑门;开关等效电路;(2)饱和状态;T截止, vO＝VCE≈VCC，c、e极之间近似于开路;2. BJT的开关时间;输出级 T3、D、T4和Rc4构成推拉式的输出级。用于提高开关速度和带负载能力。;2. TTL反相器的工作原理（逻辑关系、性能改善） ;（2）当输入为高电平（?I = 3.6 V） ;;（4）采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力; 当输出端接有电容性负载时, T3 和T4饱和导通电阻很小, 则对电容充、放电时间常数很小，开关速度得以提高.;1. TTL与非门电路;TTL与非门电路的工作原理 ;2. TTL或非门 ;vOH;a） 集电极开路与非门电路;2. 三态与非门(TSL ) ;当EN= 0.2V时;3.5.1 正负逻辑问题;3.5.1 正负逻辑问题; ;3.5.2 基本逻辑门电路的等效符号及其应用;或非门及其等效符号;;;;如RE、AL都要求高电平有效，EN高电平有效;3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题;1) 驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范围，包括高、低电压值（属于电压兼容性的问题）。;v;灌电流;驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动电流;1、 CMOS门驱动TTL门;例 用一个74HC00与非门电路驱动一个74系列TTL反相器和六个74LS系列逻辑门电路。试验算此时的CMOS门电路是否过载？;总的输入电流IIL(total)=1.6mA+6?0.4mA=4mA;2. TTL门驱动CMOS门(如74HC ）;1. 用门电路直接驱动显示器件;解：LED正常发光需要几mA的电流，并且导通时的压降VF为1.6V。根据附录A查得，当VCC=5V时，VOL=0.1V，IOL(max)=4mA， 因此ID取值不能超过4mA。限流电阻的最小值为 ;2. 机电性负载接口;1. 多余或暂时不用的输入端不能悬空，可按以下方法处理：; (1) 在每一块插板的电源线上，并接几十μF的低频去耦 电容和0.01－0.047μF的高频去耦电容，以防止TTL 电路的动态尖峰电流产生的干扰。 (2) 整机装置应有良好的接地系统。