ch2wyf门电路.ppt

§2.1 概述 §2.2 半导体器件的开关特性 §2.3 分立元件门电路 §2.4 CMOS集成门电路 §2.5 TTL逻辑门电路 §2.6 集成逻辑门电路的应用 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。 四、 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。 本章小结 1．最简单的门电路是二极管与门、或门和三极管非门。它们是集成逻辑门电路的基础。 2．目前普遍使用的数字集成电路主要有两大类，一类由NPN型三极管组成，简称TTL集成电路；另一类由MOSFET构成，简称MOS集成电路。 3．TTL集成逻辑门电路的输入级采用多发射极三级管、输出级采用达林顿结构，这不仅提高了门电路的开关速度，也使电路有较强的驱动负载的能力。在TTL系列中，除了有实现各种基本逻辑功能的门电路以外，还有集电极开路门和三态门。 4．MOS集成电路常用的是两种结构。一种是NMOS门电路，另一类是CMOS门电路。与TTL门电路相比，它的优点是功耗低，扇出数大，噪声容限大，开关速度与TTL接近，已成为数字集成电路的发展方向。 5．为了更好地使用数字集成芯片，应熟悉TTL和CMOS各个系列产品的外部电气特性及主要参数，还应能正确处理多余输入端，能正确解决不同类型电路间的接口问题及抗干扰问题。 4 ．CMOS传输门 由一个NMOS管TN和一个PMOS管TP组成，C和 为控制端，使用时总是加互补的信号。 CMOS传输门可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。工作原理：（设两管的开启电压VTN=|VTP|）如果要传输的信号Vi的变化范围为0V～VDD，则将控制端C和 的高电平设置为VDD，低电平设置为0。并将TN的衬底接低电平0V，TP的衬底接高电平VDD。 （1）当C接高电平VDD， 接低电平0V时，若Vi在0V～VDD的范围变化，至少有一管导通，相当于一闭合开关，将输入传到输出，即Vo=Vi。 （2）当C接低电平0V， 接高电平VDD，Vi在0V～VDD的范围变化时，TN和TP都截止，输出呈高阻状态，相当于开关断开。 可见CMOS传输门实现了信号的可控传输。将CMOS传输门和一个非门组合起来，由非门产生互补的控制信号，如图（c）所示，称为模拟开关。 §2.4 TTL逻辑门电路 2.4.1、TTL反相器 1．电路组成及其工作原理 2．TTL非门的逻辑关系 （1）输入为高电平3.6V时。 T2、T4导通，VB1=0.7×3=2.1（V ）， T1发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态。 iB1流入T2基极，使T2饱和导通。进而使 T4饱和导通，输出电压为：VO=VCES3≈0.3V 而由于T2也饱和导通， 故 有VC2=VE2+ VCE2=1V。 使T3和二极管D都截止。 实现了非门的逻辑功能之一： 输入为高电平时， 输出为低电平。 T1发射结导通，VB1=1V。所以T2、T4都截止。由于T2截止，流过RC2的电流较小，可以忽略，所以VB3≈VCC=5V ，使T3和D导通，则有： VO≈VCC-VBE3-VD=5-0.7-0.7=3.6（V） 实现了与非门的逻辑功能的另一方面： 输入有低电平时，输出为高电平。 综合上述两种情况， 该电路满足非的 逻辑功能，即： （2）输入为低电平0.3V 时。 一、输入特性 反映输入电流 iI 随输入电压 uI 变化的特性曲线。 （1）输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。 可以算出： 产品规定IIL＜1.6mA。 2.4.2 TTL非门的特性和技术参数 （2）输入高电平电流IIH——是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流。有两种情况。 由于βi的值远小于1， 所以IIH的数值比较小，产品规定：IIH＜40uA。 倒置的放大状态：如图（b）所示。这时IIH=βiIB1，βi为倒置放大的电流放大系数。 作用：估算前级门电路的负载能力 IIL：灌电流负载 IIH：拉电流负载 二、输出特性 输出电压UO随输出电流iO变化的特性曲线 输出低电平时 输出高电平时 IOL为带灌电流负载能力 IOH为带拉电流伏在能力 （1）uI=UIH、uo=UOL，带灌电流负载时的特性 NOL称为输出低电平时的扇出系数。 当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。 当负载门的个数增加，灌电流增大，会使T4脱离饱和，输出低电平升高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOL，产品规