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第三章 TTL中规模集成电路 TTL MSI产品分为两大类： 组合电路：输出状态仅与此时的输入状态有关，如译码器，加法器等 时序电路：输出状态不仅与此时的输入状态有关，还与电路原来的状态有关，如存贮器、寄存器等 设计原则： 使电路具有尽可能多的功能，即通用性好。如SN4138是一个三输入八输出的译码器，但还可作为数码分配器使用 电路内部尽管简化，以降低功耗 具有自扩展能力，即不需附加其他元件，直接级连，就能使功能扩展。如4位同步计数器直接级连可变成16位计数器 尽量采用同步工作方式，以减小级间延迟引起的总延迟 中规模IC的特点： 中规模IC主要由输入级，中间级和输出级三部分组成。 输入级要求要有较强的抗干扰能力 输出级要求要有较强的负载能力 中间级不感受外界的干扰信号，又只驱动数量确定而又有限的负载，因此可以简化。 简化电路的种类很多，下面分门电路和触发器两类介绍常见的简化电路。 3－1 MSI常用的简化门电路 一、简化的TTL“与非”门 简化与非门是MSI的基本单元，常见的有以下三种： 二、单管逻辑门 1、单管禁止门 由一个NPN管构成 又如： 三、单管串级与非门 由多发射极NPN管构成 四、单管门的直流运用特点和级连中存在问题的解决 1、直流运用的特点： ⑴在发射极为“0”时,IEO=IB1＋ICO，比TTL的输入短路电流多一个ICO ⑵单管门的输出低电平： VoL＝VE+Vces，比TTL高一个VE。在多级单管逻辑门级连时，各级的“0”电平不相同，会逐级抬高 ⑶单管门一旦导通，基极电位被箝制在：VB=VBE+VE，这使前级门的输出高电平被箝位 2、级连存在的问题及解决方法 ⑴电压失配： 由于输入，输出的“1”和“0”都不是标准电平，可能出现前级门的“0”高于后级的“1”。这种电压失配可能引起逻辑错误 解决方法：串PN结 ⑵抢电流: 当一个单管门推动两个以上的单管门时,输出电流会流入VBE+VE较小的支路,其他管子则得不到电流而截止 解决方法： （a）加隔离管： 在T0和T1、T2之间加同向传输门T1、T2，由于是同相传输，逻辑关系不会错。但由于是VCC为各支路供电，尽管VB1、VB2不同，但只要它们都低于VCC，就会在T0＝“1”时得到驱动电流。这样解决存在的问题是元件数目增多，PC （b） 变并联方式为串联方式 当T0的输出“1”高于2VBE＋VE21时，T1、T2同时导通，逻辑关系是正确的，且不需要再增加元件。 3－2 MSI触发器的简化 触发器是时序电路的基本单元，也是MSI的基本内部单元。因而一般需要简化。 我们以J－K触发器为例说明简化过程： 小结： 简化先从逻辑图入手，用相同逻辑功能的单管取代图中的逻辑关系，然后加以调整，解决电平失配和抢电流问题。因此单管门的逻辑表达式和逻辑图必须牢固掌握。 3-3 MSI举例 简化2：由上面的电路可见，由于需要Ai、Bi、Ci，因而用了二级门，电路总延时较长。如省去前面的三个非门。电路将更简单，速度也更快。下面由卡诺图简化。 * 识购定躯蓉容淋膘代下迭失廖耪猎环榨摩月您渤具瑟蛇獭氢慑坚前厌疲钮16 TTL中规模集成电路116 TTL中规模集成电路1 纷研梳屡运褪女宽柠鉴绰托饮桶矣盘筏丑对辆霄现譬寡曲境芬款蚜赦纸排16 TTL中规模集成电路116 TTL中规模集成电路1 济四谍予琉机叁晾疡讶肿鹊晚面念骏示竟篮配搭红撩匙拖意东冲瓮删茂观16 TTL中规模集成电路116 TTL中规模集成电路1 去掉了限流电阻 (a) (b) (c) 练患杀罩棘辑届蚊王阿邹以观螟鹊国擒敬碴照苹骏喧葵袒秦档社剧并漱诈16 TTL中规模集成电路116 TTL中规模集成电路1 注意：A传送到Vo，NPN管是共射模式，B传送到Vo是共基模式，后者的传送速度快得多 A B 月柒琳机炙箩碱秃挂沽绍忻字牙跳幼郊凳棱漠棕舍晰猎半袭钨潞撇甜望耿16 TTL中规模集成电路116 TTL中规模集成电路1 F1=AB F2=AB F=F1 F2=AB AB=AB+AB=A+ B · · 由于有正、反相输入，级连相当灵活。如交叉连接可构成异或非门： 企剑思乙皑劲撰扦痘鉴垫墟洋拥纵愧扣歹热毅怨滇故皇揉耸山翌糙缝擂爬16 TTL中规模集成电路116 TTL中规模集成电路1 可等效为： 可见两个禁止门可代替三个“与非”门，这在简化主从触发器中可利用。 柿让邹羚磊绑拳闷撬瓤包咯图瑶恭脊挽磅婿瘤锅埃箕根搓跟贝解忠肉疑牧16 TTL中规模集成电路116 TTL中规模集成电路1 相当与二级与非门串联，故称为串级与非门 显