电子技术基础（数字部分）第二章.ppt

第二章 门电路 2.1 概述 门电路：用来实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路，如与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门。 用高低电平分别表示二值逻辑的1和0两种逻辑状态 获得高低电平的基本原理： 获得高低电平的基本原理 S 断开：v0为高电平 S 接通：v0为低电平 开关为二极管或三极管 通过输入信号vi，控制二极管或三极管工作在截止和导通两个状态，就可以达到开关S的作用。 2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 二极管：具有单向导电性。相当于一个受外加电压极性控制的开关。 假定：VIH=VCC,VIL=0 D为理想二极管（正向导通，电阻为0；反向电阻为无穷大） 当vI=VIH时： D截止，vo=VoH=VCC 当vI=VIL时： D导通，vo=VoL=0 结论 所以：可以用vI的高低电平，控制二极管的开关状态，并在输出端得到相应的高低电平输出信号。 三极管的输出特性及基本开关电路 三极管输出特性曲线 三极管的开关特性 只要合理选择电路参数，当vI为低电平时，三极管工作在截止状态，输出为高电平；当vI为高电平时，且iBIBS时，三极管工作在深度饱和状态，输出为低电平。 三极管：vO=vCE=VCC-iC·RC=VCC-β·ib·RC深度饱和时，三极管的基极饱和电流为： IBS=(VCC-VCE(Sat))/(β·RC) MOS管开关特性 Metal-Oxidesemiconductor-field-Effect-Transistor N沟道，P沟道 增强型，耗尽型 是电压控制型器件 2.3 基本逻辑门电路 二极管与门的特点 缺点： ①输出的高低电平数值与输入的高低电平数值不相等，相差VDF。多极时，发生高低电平的偏移。 ②当输出端对地接上负载电阻时，负载电阻的改变有时会影响输出的高电平。 仅用作集成电路内部的逻辑单元。 2.工作原理 2.3.4.其它基本逻辑门电路 一、DTL门电路 2.4 TTL门电路 一类为双极型晶体管集成电路，它主要有晶体管—晶体管逻辑门(TTL-Transistor Transistor Logic)、射极耦合逻辑门(ECL-Emitter Coupled Logic) 集成注入逻辑门(IIL-Integrated-Injection Logic)和高阀值逻辑门(HTL-High-Threshol Logic)等几种类型。 另一类为MOS(Metal Oxide Semiconductor)集成电路， 其有源器件采用金属—氧化物—半导体场效应管，它又可分为NMOS、 PMOS和CMOS等几种类型。 2.4.1 TTL反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构 设：电源电压VCC=5V, 输入信号VIH=3.4V, VIL=0.2V PN结开启电压VOH为0.7V 思考：二极管D1、D2的作用？ D1：抑制输入端可能出现的负极性干扰脉冲；又防止输入电压为负时T1的发射极电流过大，起到保护作用。 D2：为了保证T5饱和导通时T4可靠地截止。 2.4.4 TTL与非门的技术参数 1、传输特性（与TTL非门一致） 2、输入输出高低电平 输出高电平VOH=3.4v 输出低电平VOL =0.2v 输入高电平VIH =1.2v 输入低电平VIL =0.4v 注：具体参数可从附录C中查找。 3、输入、输出噪声容限 由电压传输特性：当输入信号偏离正常的低电平(0.2V)而升高时，输出的高电平并不立刻改变；同样，当输入信号偏离正常的高电平(3.4V)而降低时，输出的低电平也不会马上改变。 ∴允许输入的高、低电平信号各有一个波动的范围。 在保证输出高、低电平基本不变（变化的大小不超过允许限度）的条件下，输入电平的允许波动范围称为噪声容限。 噪声容限定义的示意图 VOH(min): 输出高电平的下限 VOL(max): 输出低电平的上限 VIL(max): 输入低电平的上限 VIH(min): 输入高电平的下限 输入为高电平的噪声容限为：VNH=VOH(min)-VIH(min) 抗反向干扰 输入为低电平的噪声容限为：VNL=VIL(max)-VOL(max) 抗正向干扰 4、扇入、扇出系数 (1)门电路的扇入系数:门电路做为后级时，它的前级可以接多少个同类型的门电路。 门电路的扇入数取决于它的输入端的个数。 (2)门电路的扇出系数:门电路做为前级时，它的后级可以接多少个同类型的门电路做负载。 (