第二章 逻辑门.ppt

* 第二章 逻 辑 门 获得高、低电平的基本方法 利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。 　逻辑0和1 电子电路中用高、低电平来表示。 逻辑门电路 用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。 　　基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。 ◇ 半导体器件的开关特性 1、二极管的开关特性 正极 负极 ＋　uD 　－ uo uo ui＝0V时，二极管截止，如同开关断开，uo＝0V。 ui＝5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo＝4.3V。 单向导电性 2、三极管的开关特性 ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － 截止状态 饱和状态 iB≥IBS ui=UIL0.7V uo=+VCC ui=UIH uo=0.3V ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － ＋ ＋ － － 0.7V 0.3V 饱和区 截止区 放 大 区 ②ui=0.3V时，因为uBE0.7V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压： ①ui=1V时，三极管导通，基极电流： 因为0iBIBS，三极管工作在放大状态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA，输出电压： 三极管临界饱和时的基极电流： uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V uo=VCC=5V ③ui＝3V时，三极管导通，基极电流： 而 因为iBIBS，三极管工作在饱和状态。输出电压： uo＝UCES＝0.3V 3、场效应管的开关特性 工作原理电路 转移特性曲线 输出特性曲线 ui ui G D S RD +VDD G D S RD +VDD G D S RD +VDD 截止状态 uiUT uo=+VDD 导通状态 uiUT uo≈0 分立元件门电路 1、二极管与门 Y=AB 2、二极管或门 Y=A+B 3、三极管非门 ①uA＝0V时，三极管截止，iB＝0，iC＝0，输出电压uY＝VCC＝5V ②uA＝5V时，三极管导通。基极电流为： iB＞IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压uY＝UCES＝0.3V。 三极管临界饱和时的基极电流为： ①当uA＝0V时，由于uGS＝uA＝0V，小于开启电压UT，所以MOS管截止。输出电压为uY＝VDD＝10V。 ②当uA＝10V时，由于uGS＝uA＝10V，大于开启电压UT，所以MOS管导通，且工作在可变电阻区，导通电阻很小，只有几百欧姆。输出电压为uY≈0V。 2.2 TTL数字集成逻辑门 2.2.1基本TTL与非门工作原理 一、电路结构 ☆ 由输入级、中间级、输出级三部分构成。 P21 说明 ☆ 多发射极三极管T1。 二、 工作原理 假定输入信号高电平为3.6V，低高电平为0.3V，三极管饱和时Vce约为0.3V。 1、输入有低，输出为高 VA=0.3V → T1之A射结导通 → Vb1=0.3+0.7=1.0V → T2、T4截止 另：Vcc、R2 → T3、D3导通 ｝ → Vo=5-0.7-0.7=3.6V 2、输入全高，输出为低 VI全高 → T2、T4导通 → Vb1=2.1V → T1倒置 → T1之AI约为1 → Ib2约等于Ib1 → 只要R1、R2参数合适 → T2饱和 → Vc2=1.0V → T3、D截止 → Vo=0.3V 功能表 真值表 逻辑表达式 输入有低，输出为高；输入全高，输出为低。 ☆ D1、D2的作用？ ☆ 回顾三个构成部分 P21 2.2.3 集电极开路门和三态门 一、集电极开路门（OC门） ☆ TTL与非门的一个缺点 TTL与非门的输出端不能直接连在一起！ 问题的提出： 为解决一般TTL与非门不能“线与”的问题而设计的。 ①A、B不全为1时，uB1=1V，T2、T3截止，Y=1。 接入外接电阻R后： ②A、B全为1时，uB1=2.1V，T2、T3饱和导通，Y=0。 OC门 二、三态门（TSL门） 1. 电路结构 2. 工作原理 （1）EN=0时 EN=0 → T6饱和 → VP=0.3V → T2 T4截止 D导通 → VQ=1.0V → T3 D3截止 → F ”高阻“态悬浮 （2）EN=1时 EN=1 → T6 D 截止 → 普通TTL与非门 输出端共有三种可能的状态：高阻、高电平、低电平 → 使能控制端高电平有效的