02 数字电子电路技术 第二章 二极管、三极管的开关特性、基本逻辑门电路 课件.ppt

数字电子电路技术Digital Electronic Technology 湖南工学院 2.1.1 二极管的开关特性 2.1.2 三极管的开关特性 2.2.1 二极管与门电路 2.2.2 二极管或门电路 2.2.3 关于高低电平的概念及状态赋值 2.2.4 非门（反相器） 2.3.1 TTL反相器的工作原理 2.3.2 TTL反相器的电压传输特性及参数 2.3.3 TTL反相器的输入特性和输出特性 2.3.4 TTL反相器的其它参数 2.4.1 TTL与非门 2.4.2 集电极开路门（OC门） 2.4.3 三态输出门电路（TS门） 2.5.1 CMOS反相器 2.5.2 其它类型的CMOS门电路 2.6.1 CMOS门电路的使用知识 2.6.2 TTL门电路的使用知识 2.6.3 TTL门电路和CMOS 门电路的相互连接 1．输入电路的静电保护 CMOS电路的输入端设置了保护电路，给使用者带来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由于CMOS电路的输入阻抗高，极易产生感应较高的静电电压，从而击穿MOS管栅极极薄的绝缘层，造成器件的永久损坏。为避免静电损坏，应注意以下几点： 2.6 CMOS门电路和TTL门电路的 使用知识及相互连接 （1）所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必须可靠接地。 （2）存储和运输CMOS电路，最好采用金属屏蔽层做包装材料。 2．多余的输入端不能悬空。 　　输入端悬空极易产生感应较高的静电电压，造成器件的永久损坏。对多余的输入端，可以按功能要求接电源或接地，或者与其它输入端并联使用。 1．多余或暂时不用的输入端不能悬空，可按以 下方法处理： 　　（1）与其它输入端并联使用。 （2）将不用的输入端按照电路功能要求接电源或接地。比如将与门、与非门的多余输入端接电源，将或门、或非门的多余输入端接地。 为何要采用集电极开路门呢？ 　　推拉式输出电路结构存在局限性。 　　首先，输出端不能并联使用。若两个门的输出一高一低，当两个门的输出端并联以后，必然有很大的电流同时流过这两个门的输出级，而且电流的数值远远超过正常的工作电流，可能使门电路损坏。而且，输出端也呈现不高不低的电平，不能实现应有的逻辑功能。 图2-18　推拉式输出级并联的情况 0 1 很大的电流 不高不低的电平：1/0? 其次，在采用推拉式输出级的门电路中，电源一经确定（通常规定为5V），输出的高电平也就固定了（不可能高于电源电压5V），因而无法满足对不同输出高电平的需要。 集电极开路门（简称OC门）就是为克服以上局限性而设计的一种TTL门电路。 (1)电路结构：输出级是集电极开路的。 1．集电极开路门的电路结构 (2)逻辑符号：用“◇”表示集电极开路。 图2-19 集电极开路的TTL与非门 （a）电路 （b）逻辑符号 集电极开路 　　(3)工作原理： 　　当VT3饱和，输出低电平UOL＝0.3V； 　　当VT3截止，由外接电源E通过外接上拉电阻提供高电平UOH＝E。 　　因此， OC门电路必须外接电源和负载电阻，才能提供高电平输出信号。 　　(1) OC门的输出端并联，实现线与功能。 RL为外接负载电阻。 图2-20 OC门的输出端并联实现线与功能 Y1 Y2 Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Y1 =AB Y2 = CD 2. OC门的应用举例 图2-21　用OC门实现电平转换的电路 （2）用OC门实现电平转换 　　三态门电路的输出有三种可能出现的状态：高电平、低电平、高阻。 何为高阻状态？ 　　悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。 　　测电阻为∞，故称为高阻状态。 　　测电压为0V，但不是接地。 　　因为悬空，所以测其电流为0A。 (1)电路结构：增加了控制输入端（Enable）。 1．三态门的电路结构 (2)工作原理： 0 1 截止 Y＝AB 　　 EN = 0时，电路为正常的与非工作状态，所以称控制端低电平有效。 1 0 导通 1.0V 1.0V 截止 截止 悬空 当EN = 1时，门电路输出端处于悬空的高阻状态。 控制端高电平有效的三态门 (2)逻辑符号 控制端低电平有效的三态门 用“▽”表示输出为三态。 高电平有效 低电平有效 2．三态门的主要应用－实现总线传输 　　要求各门的控制端EN轮流为高电平，且在任何时刻只有一个门的控制端为高电平。 图2-23 用三态门实现总线传输 　　如有8个门，则8个EN端的波形应依次为高电平，如下页所示。 2.5.