第三章集成逻辑门电路1.ppt

第3章 集成逻辑门电路 第3章 集成逻辑门电路 数字集成电路的发展 分立元器件门电路 二极管门电路：二极管与门、二极管或门 三极管反相器：TTL非门、CMOS非门 TTL集成逻辑门电路 TTL集成与非门及其特性参数 或非门、集电极开路门、三态门 CMOS集成逻辑门电路 反相器、与非门、或非门、漏极开路门、传输门 3.1 数字集成电路的发展 门电路是用以实现逻辑关系的电子电路 二极管门电路 分立元器件门电路 三极管门电路 门电路 双极型集成门电路(DTL/TTL/ECL) 集成门电路 MOS集成门电路(PMOS/NMOS/CMOS) 3.1 数字集成电路的发展 集成电路的特点：重量轻、体积小、功耗低、成本低、可靠性高和工作虚度高等优点。 TTL和CMOS集成电路的特点： TTL集成电路工作速度高、驱动能力强，但是功耗大，集成度低。 MOS电路集成度高，功耗低。但工作速度低 。 目前已经生产BiMOS器件，它由双极型晶体管电路和MOS型集成电路构成，能够充分发挥两种电路得优势，缺点是工艺复杂。 3.1 数字集成电路的发展 ?根据集成电路规模的大小分类： 小规模集成电路（Small Scale Integration，SSI）?逻辑门个数小于10 门(元件数小于100个) 。 例如：逻辑门和触发器 中规模集成电路（Medium Scale Integration，MSI）?逻辑门数为10门～99门(元件数100个～999个) 例如：译码器，数据选择器，加法器， 计数器、移位寄存器 3.1 数字集成电路的发展 大规模集成电路（Large Scale Integration，LSI）逻辑门数为1000门～9999门(元件数1000个～99999个) 例如：1K位的存储器，计算器芯片 超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,VLSI)? 逻辑门数大于10000 门(或含元件数大于100000个) 例如：只读存储器、微处理器、单片微处理机、位片式微处理器 3.2 半导体二极管门电路 3.2 半导体二极管门电路 2. 二极管与门 3.2 半导体二极管门电路 3. 二极管或门 3.2 半导体二极管门电路 4、正逻辑和负逻辑 正逻辑：用高电平代表1、低点平代表0。在数字电路中，一般采用正逻辑系统。 负逻辑：用高电平代表0、低点平代表1。 3.2 半导体二极管门电路 所以，同样一个逻辑电路，在不同的逻辑系统中，具有不同的逻辑功能。 正逻辑系统中的与门，在负逻辑系统就是或门。 正逻辑系统中的或门，在负逻辑系统中是与门。 同一个电路，在正逻辑系统的的功能和负逻辑系统中的功能是互为对偶。 一般，都采用正逻辑，本书后面的叙述也都认为是正逻辑 3.3 三极管门电路 3.3 三极管门电路 3.3 三极管门电路 3.3 三极管门电路 3.3 三极管门电路 3、三极管反相器的负载电流 非门的负载电流要分为两种情况：高电平输出负载电流和低电平输出负载电流。 又分别称为拉电流负载和灌电流负载。 当拉电流负载增大时，可能降低输出高电平的值。减少集电极电阻可以减缓这种趋势。 当灌电流负载过大时，三极管可能脱离饱和，输出低电平会增大。此时应增大集电极电阻。 3.4.1 TTL集成与非门 1、TTL与非门电路结构和工作原理 3.4.1 TTL集成与非门 3.4.1 TTL集成与非门 3.4.1 TTL集成与非门 3.4.1 TTL集成与非门 3.4.2 TTL逻辑门的特性参数 作业 * 数字电路与逻辑设计 1. 半导体二极管的开关特性 用来接通或断开电路的开关器件应具有两种工作状态： 接通（要求其阻抗很小，相当于短路） 断开（要求其阻抗很大，相当于开路） 二极管的单向导电性：正向导通，反向截止 加正向电压时导通，伏安特性很陡、压降很小（硅管为 0.7V，锗管为0.3V），可以近似看作是一个闭合的开关 加反向电压时截止，反向电流很小（mA级），可以近似 看作是一个断开的开关。 二极管恒压模型P48，图3-2 二极管与门电压关系 3.7 导通 导通 3 3 0.7 导通 截止 0 3 0.7 截止 导通 3 0 0.7 导通 导通 0 0 UF VD2 VD1 UB