[物理]数字电子技术基础第3章.ppt

* 刘玉良 ylliu@tust.edu.cn 办公地点：16-226,16-518 数字逻辑 Digital Logical §3.1 概述 §3.2 半导体二极管门电路 §3.5 TTL门电路 教学内容 3.1 概述 门电路是用以实现逻辑运算的电子电路，与已经讲过的逻辑运算相对应。常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。 正逻辑：高电平表示逻辑1、低电平表示逻辑0。 负逻辑：高电平表示逻辑0、低电平表示逻辑1。 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。 3.2 半导体二极管门电路 §3.2.1 半导体二极管的开关特性 Ui0.5V时，二极管导通。 Ui0.5V时，二极管截止，iD=0。 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。 §3.2.2 二极管与门 Y=A·B A B Y §3.2.3 二极管或门 Y=A+B 3.5 TTL门电路 §3.5.1 双极型三极管的开关特性 一、双极型三极管的结构 B E C N N P 基极 发射极 集电极 B E C NPN型三极管 P N P 集电极 基极 发射极 B C E B E C PNP型三极管 二、双极型三极管的基本开关电路 　　在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在饱和和截止两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。 　三极管开关等效电路 (a) 截止时 (b) 饱和时 输入低电平时噪声容限： 输入高电平时噪声容限： 三、输入端噪声容限 前后级之间电流的联系 ？ 四、输入端负载特性 前级输出为 高电平时 前级（驱动门） 后级（负载门） 前级流出 电流IOH（拉电流） 1 发射结反偏,输入电流IIH很小(几十μA) 前级输出为 低电平时 前级（驱动门） 后级（负载门） 0 流入前级的电流IOL (灌电流) 输入低电平时的输入电流IIL，大约为－1mA。 扇出系数－－驱动同类门的个数。 灌电流工作时： 拉电流工作时： 扇出系数NO取NOL、 NOH中较小的一个。 扇出系数－－衡量门电路的带负载能力。 IIL IOL IIH IOH 例3.5.2 解： VOL=0.2V时，驱动门输出电流IOL=16mA,每个负载门的输入电流为IIL=－1mA。 VOH=3.2V时，驱动门输出电流IOH=－7.5mA,但手册规定|IOH|0.4mA,故取|IOH|=0.4mA;每个负载门的输入电流为IIH=40μA。 扇出系数NO=10 输入端 “1”,“0” ？ 三. 输入端负载特性 　　在一定范围内，uI随RP的增大而升高。但当输入电压uI达到1.4V以后，uB1 = 2.1V，RP增大，由于uB1不变，故uI = 1.4V也不变。这时T2和T5饱和导通，输出为低电平。 1.4 开门电阻RON (2KΩ左右） 　　(1) 关门电阻ROFF —— 在保证门电路输出为额定高电平的条件下，所允许RP 的最大值称为关门电阻。典型的TTL门电路ROFF≈ 0.7kΩ。 　　 　　(2) 开门电阻RON—— 在保证门电路输出为额定低电平的条件下，所允许RP 的最小值称为开门电阻。典型的TTL门电路RON≈ 2kΩ。 　　 数字电路中要求输入负载电阻RP ≥ RON或RP ≤ ROFF ，否则输入信号将不在高低电平范围内。 　　振荡电路则令 ROFF ≤ RP ≤ RON使电路处于转折区。 10KΩ 例：判断如图TTL电路输出为何状态？ Y0=0 1 0 Y1=1 Y0 1 1 10Ω Y1 Y2=0 1 0 VCC Y2 10KΩ 1. 悬空的输入端相当于接高电平。 2. 为了防止干扰，一般应将悬空的输入端接高电平。 地GND 外 形 管脚 电源VCC（+5V） §3.5.5 其他类型的TTL门电路 一. 其他逻辑功能的门电路 1.与非门 74LS00内含4个2输入与非门，74LS20内含2个4输入与非门。 或非门 与或非门 74LS86 二.集电极开路门（OC门） 为什么需要OC门？ 普通与非门输出不能 直接连在一起实现“线与”！ 1 0 产生一个很大的电流 A B Y C D