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* 第2章 门电路与组合逻辑电路 2.1 TTL集成门电路 2.2 其它类型的TTL门电路 2.3 组合逻辑电路的分析 2.4 组合逻辑电路的设计 2.5 集成组合逻辑电路 TTL — 晶体管-晶体管逻辑集成电路 集成门电路 集成门电路 双极型 TTL (Transistor-Transistor Logic Integrated Circuit , TTL) ECL NMOS CMOS PMOS MOS型（Metal-Oxide- Semiconductor，MOS） MOS — 金属氧化物半导体场效应管集成电路 第一节 TTL和CMOS门电路 一、TTL与非门电路 输入级由多发射极晶体管T1和基极电组R1组成，它实现了输入变量A、B、C的与运算 输出级：由T3、T4、T5和R4、R5组成 其中T3、T4构成复合管，与T5组成推拉式输出结构。具有较强的负载能力 返回 中间级是放大级，由T2、R2和R3组成，T2的集电极C2和发射极E2可以分提供两个相位相反的电压信号 TTL与非门工作原理 ? 输入端至少有一个接低电平 0 .3V 3 .6V 3 .6V 1V 3 .6V T1管:A端发射结导通，Vb1 = VA + Vbe1 = 1V， 其它发射结均因反偏而截止. ? 5-0.7-0.7=3.6V Vb1 =1V,所以T2、T5截止, VC2≈Vcc=5V, T3：微饱和状态。 T4：放大状态。 电路输出高电平为： 5V 返回 ? 输入端全为高电平 3 .6V 3 .6V 2.1V 0 .3V T1:Vb1= Vbc1+Vbe2+Vbe5 = 0.7V×3 = 2.1V 因此输出为逻辑低电平VOL = 0.3V 3 .6V 发射结反偏而集电极正偏.处于倒置放大状态 T2：饱和状态 T3：Vc2 = Vces2 + Vbe5≈1V，使T3导通，Ve3 = Vc2-Vbe3 = 1-0.7≈0.3V，使T4截止。 T5：深饱和状态， 返回 TTL与非门工作原理 返回 ? 输入端全为高电平，输出为低电平 ? 输入至少有一个为低电平时，输出为高电平 由此可见电路的输出和输入之间满足与非逻辑关系 T1：倒置放大状态 T2：饱和状态 T3：导通状态 T4：截止状态 T5：深饱和状态 T2：截止状态 T3：微饱和状态 T4：放大状态 T5：截止状态 TTL与非门工作原理 二、CMOS电路 返回 ? CMOS门电路 1、与非门 二输入“与非”门电路结构如图 每个输入端与一 个 NMOS管和一个PMOS管的栅极相连 当A和B为高电平时: 1 两个并联的PMOS管T3、T4 两个串联的NMOS T1、T2 通 通 止 止 0 1 0 1 通 止 通 1 止 当A和B有一个或一个以上为低电平时: 电路输出高电平 输出低电平 ? 电路实现“与非”逻辑功能 CMOS电路 ? CMOS门电路 2、“异或”门 由三个CMOS反相器和一个CMOS传输门组成 传输门的控制信号A、A 当A = B = 0时 0 0 1 1 0 TG断开，则C=B=1，F=C=0。 TG断开 当A = B = 1时， 1 1 TG接通 1 1 0 TG接通，C = B = 1，反相器2的两只MOS管都截止，输出F=0。 ? 输入端A和B相同 得：输入端A和B相同， 输出 F=0 返回 ? CMOS门电路 2、“异或”门 ? 输入端A和B不同 当A = 1，B = 0时 1 0 TG导通 0 0 1 输出F=1 当A = 0，B = 1时 0 1 TG断开 1 0 1 输出F=1 得：输入端A和B不同， 输出 F=1 返回 CMOS电路 ? CMOS门电路 2、“异或”门 ? 输入端A和B不同 输出F=1 ? 输入端A和B相同 输出 F=0 由此可知：该电路实现的是“异或”的逻辑功能 返回 CMOS电路 CMOS电路的特点 1、功耗小：CMOS门工作时，总是一管导通另一管截止，因而几乎不由电源吸取电流其功耗极小 2、CMOS集成电路功耗低内部发热量小，集成度可大大提高 3、抗幅射能力强，MOS管是多数载流子工作，射线辐 射对多数载流子浓度影响不大 4、电压范围宽：CMOS门电路输出高电平VOH ≈ VDD，低电平VOL ≈ 0V。 5、输出驱动电流比较大：扇出能力较大，一般可以大于50 6、在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好 返回 第二节 组合逻辑电路的分析与设计 一、组合电路的分析 分析已知逻辑电路功能 步骤： 输出函数 表达式 简化函数 真值表 已知组合电路 描述电路 功能 例1：试分析图3-3所示逻辑电路的功能。 因此该电路为少数服从多数电路， 称表决电路。 （1）逻辑表达