数字逻辑第二章.ppt

CMOS电路有HC系列和HCT系列，相同功能器件的引脚和对应的TTL器件相同。HCT系列（由于是TTL电平）可与TTL系列直接连接。 ⑵ 驱动能力的配合 从电平配合上，CMOS电路可驱动TTL电路，但是CMOS电路的输出功率很小，能够带动TTL门的个数有限，甚至不能驱动输入电流大的TTL门。不同类型的TTL门相互驱动的负载个数也不同。例如，低功耗肖特基TTL门只可驱动4个肖特基TTL门；而肖特基TTL门可驱动50个低功耗肖特基TTL门。（设计中，需要查阅手册，根据输出的驱动能力，确定带负载的个数） （b）用TTL门电路驱动5V低电流继电器，其中二极管D作保护，用以防止过电压。 TTL和CMOS电路带负载时的接口问题 1．对于电流较小、电平能够匹配的负载可以直接驱动。 （a）用TTL门电路驱动发光二极管LED，这时只要在电路中串接一个约几百W的限流电阻即可。 带大电流负载 （a）可将同一芯片上的多个门并联作为驱动器，如图（a）所示。 （b）也可在门电路输出端接三极管，以提高负载能力，如图（b）所示。 （2）对于或非门及或门，多余输入端应接低电平，比如直接接地；也可以与有用的输入端并联使用。 多余输入端的处理 （1）对于与非门及与门，多余输入端应接高电平，比如直接接电源正端，或通过一个上拉电阻（数kW）接电源正端；在前级驱动能力允许时，也可以与有用的输入端并联使用。 3．一端消去或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。 2．任一条线一端上的小圆圈移到另一端，其逻辑关系不变。 混合逻辑中逻辑符号的变换 1．逻辑图中任一条线的两端同时加上或消去小圆圈，其逻辑关系不变。 作业： 2－2 ? 2－5 ? 2－7 ? 2－9 ? 2－10 2-13 2.6 ECL逻辑门 ECL也是一种双极型晶体管构成的非饱和型逻辑门电路。 ECL所含的三极管只工作在截止区和放大区（临界饱和区）。因而三极管的基区没有太多的存储电荷，三极管基本没有存储时间；且电路的输入、输出逻辑振幅小，提高了逻辑电路的开关速度。 VT1、VT2和Rc、Re组成差分放大器，其中VT1A、VT1B并联电路完成“线或”逻辑功能； VT3、Ro1和VT4、Ro2完成电平转移功能，把VT1、VT2集电极电压降低0.7－0.8V，使电路输出电平和输入电平一致，同时增强电路的驱动能力； R1、R2、VT5、VD1、VD2组成电阻分压器，为VT2提供固定基极电压(约-1.2V)。高电平为-0.8V，低电平为-1.6V。 采用负电源和较小的逻辑振幅，对提高电路的抗干扰能力和开关速度。 当输入A、B均为低电平（-1.6V)，使VT1、VT1’的发射结电压约为0.4V,截止，VT2导通，设计使VT2的集电极电压为-0.8V, 对应F1=-0.8V，F2=-1.6V (设：BE结压降为0.8V) 当输入A、B中至少有一个为高电平，对应的晶体管导通，集电极电位为-0.8V,VT2截止，集电极为0V。对应F1=- 1.6V ，F2=- 0.8V A B F1 F2 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 ECL门的工作特点 电路中的三极管都工作在非饱和区，速度快，tpd1ns，工作电流基本不变，干扰小，输入阻抗高，大于TTL，小于MOS。逻辑电平摆幅小：VOH=VIH=-0.8V，VOL=VIL=-1.6V，驱动能力大，扇出系数10。另外，ECL门输出可直接相连，实现线或（WIRED-OR）逻辑。由于ECL电路中的电阻都很小，而且三极管又工作在非饱和态，所以电路功耗很大（60-80mW/门）。还有直流噪声容限只有0.2V左右，所以抗干扰能力也很弱。目前ECL电路只有一些中、小规模的集成电路，主要用在一些超高速的数字系统中。 ECL电路的逻辑符号如图 ECL典型输出电平是： 高电平为-0.8V， 低电平为-1.6V。 输入、输出电平的变化范围是： 输入低电平：-2.0～-1.5V 输入高电平：-1.1～-0.8V 输出低电平：-2.0～-1.65V 输出高电平：-1.0～-0.9V ECL 的线或功能 ECL电路的输出可直接连接，可实现线或功能（类似OC或OD门的线与功能） 例题：分析如下电路的输出逻辑关系： 1 1 1 1 2.7 MOS管开关特性 2.7.1 静态特性 2.7.2 动态特性 略 2．9 CMOS逻辑门电路 2.9.1 CMOS反相器 CMOS反相器一个NMOS管VT1和一个PMOS管VT2构成。 两个互补管的栅极连在一起作为 输入端，两个管