铜陵学院数字电子技术第3章集成逻辑门电路.pptVIP

第三章 门电路 在数字信号处理系统中，用以实现电信号的基本运算和复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路。常用的逻辑门电路主要有与门、或门、非门、或非门、与或非门、异或门和同或门等。 从数字集成电路制造工艺上可以分为由双极型晶体管组成TTL门电路、单极型MOS管组成的CMOS门电路和TTL-CMOS混合型三种。 3.1 基本逻辑门电路 3.1.1 二极管的开关特性 当二极管外加正向电压时，二极管导通，相当于开关的接通；若二极管外加负电压，二极管截止，相当于开关的断开。因此在数字逻辑电路中，二极管可以作为一个受外加电压控制的开关来使用。 3.1.1 二极管的开关特性 开关电路 3.1.1 二极管的开关特性 特性曲线 若二极管两端电压为小于开启电压（约0.5V）的正向电压，则二极管不导通；若达到导通电压（约0.7V），二极管导通。若，二极管正向电流按指数规律迅速增大。当二极管电压为小于零的反向电压是，二极管反向电流很小，当反向电压达到反向击穿电压，二极管反向击穿，反向电流迅速增大。 二极管的伏安特性曲线方程可以用PN结的伏安特性曲线方程描述。 3.1.2 二极管与门电路 3.1.3 二极管或门电路 3.1.4 双极型三极管 开关特性 双极型三极管有NPN型和PNP型两种，主要有基极(base)、集电极（collector）、发射极（emitter）三个电极组成。它们的示意图如图3-8所示。在工作过程时，自由电子和空穴都参与导电，故此类三极管称为双极型三极管（Bipolar Junction Transistor，简称BJT），简称三极管。 3.1.4 双极型三极管 开关等效电路 3.1.5三极管非门电路 3.2 TTL集成逻辑门电路 CT54/CT74系列 CT74**00系列TTL电路性能参数比较一览表 3.2.1 TTL非门电路结构与工作原理 电路结构 3.2.1 TTL非门电路结构与工作原理 工作原理 电压传输特性 噪声容限 输入负载特性 输出负载特性 动态特性 3.2.2 集电极开路输出的TTL非门电路 3.2.3 三态输出门电路 3.2.4 TTL与非门电路 3.2.5 TTL或非门电路 3.2.6 TTL集成门电路的注意事项 多余输入端的处理 （1）在实际使用中，一般不采用对于与非门多余输入端进行悬空处理，如果在外界干扰很小的情况下多余输入端可以悬空或剪断。由于输入端悬空或剪断容易引入干扰，一般可以直接接电源VCC，或通过的电阻接电源VCC。 （2）如前级驱动能力较大，可以采取与有用的输入端并联连接的措施，这样可提高电路逻辑的可靠性。 （3）或非门多余输入端应接地，对与或非门中不使用的与门至少有一个输入端接地。 输出端的链接 电源干扰的消除 3.3 CMOS集成逻辑门电路 3.3.1 MOS管的开关特性 3.3.2 CMOS非门电路结构和工作原理 电路结构 3.3.3 (1)漏极开路CMOS门电路 3.3.3(2) CMOS传输门 3.3.3(3)CMOS三态输出门电路 3.3.4 使用CMOS集成门电路的注意事项 多余输入端的处理 （1）CMOS门电路的多余输入端不允许悬空。 （2）对于与门、与非门的多余输入端应接电源或高电平；而对于或门、或非门的多余输入端应接地或地点品。 输出端的连接 正确选取电源电压 3.5 TTL门与CMOS门的接口 3.5.1 TTL门驱动CMOS门 TTL门驱动4000系列CMOS门 TTL门驱动74HCT系列CMOS门 3.5.2 CMOS门驱动TTL门 4000系列CMOS门驱动TTL门 75HCT高速CMOS门驱动TTL门 本章小结 本章主要讨论了两种应用最广的TTL和CMOS门电路。因为门电路是构成各种复杂数字电路得基本逻辑单元，了解各种门电路的结构和掌握其逻辑功能电气特性，对于正确应用数字集成电路是十分重要的。 TTL系列门电路 MOS系列门电路 * 70 25 0 125 25 -55 工作温度/°C 5.25 5 4.75 5.5 5.0 4.5 电源电压/V 最大 一般 最小 最大 一般 最小 CT74系列 CT54系列 参数 表3-4 CT54系列和CT74系列 100 80 200 45 125 50 3 35 最高工作频率/MHz 12 4.8 13.6 19 57 90 90 90 延迟-功耗积 (pd/Pj) 4 1.2 8 2 19 10 10 10 每个门的功耗 （/mW） 3 4 1.7 9.5 3 10 10 9 传输延迟时间 （tpd/ns） -1.0 -0.4 -2.0 -0.4 -1.0 -0