逻辑门电路演示教学.ppt

逻辑门电路; 目前数字系统中普遍使用TTL和CMOS集成电路。 ————TTL集成电路工作速度高、 驱动能力强，但功耗大、集成度低； ——MOS集成电路集成度高、功耗低。超大规模集成电路基本上都是MOS集成电路，其缺点是工作速度略低。 ——目前已生产了BiCMOS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的优势， 缺点是制造工艺复杂。 ;2.1 半导体管的开关特性;2、开关特性;2.1.2 三极管的开关特性;2、开关时间;2.1.3 MOS管的开关特性;2.2 基本逻辑门电路;2.2.1 二极管“与门”;3、真值表与逻辑式;2.2.2 二极管“或门”;真值表;2.2.3 三极管“非门”电路;续;2.3 TTL集成逻辑门 ;1. 电路组成 输入级——晶体管T1和电阻Rb１构成。 中间级——晶体管T2和电阻Rc2、Re2构成。 输出级——晶体管T3、T4、D和电阻Rc4构成，推 拉式结构，在正常工作时，T4和T3总是一 个截止，另一个饱和。;2、工作原理;思考问题?三极管反相器与TTL反相器各自特点?;工作速度快，带负载能力强的主要原因： ——T1的作用 当输入端全为高电位时，T1倒置工作状态。T1向T2提供了较大的基极电流，使T2、T3迅速导通饱和； 当某一输入端突然从高电位变到低电位时，Ib1流向T1低电位输入端，该瞬间产生很大的Ic1，为T2和T3 提供了很大的反向基极电流，使T2和T3 基区的存储电荷迅速消散，因而加快了T2和T3 的截止过程，提高了开关速度。 ; ——采用了推拉式输出电路 加速了T3管存储电荷的消散过程。 当T2由饱和转为截止时，D和T4导通，此时瞬间电流很大，从而加速了T3管脱离饱和的速度，使T3迅速截止。  此外，由于采用推拉式输出级，与非门输出低电平时T3处于深饱和状态，输出电阻很低；而输出高电平时D、T4导通，其输出电阻也很低，因此无论哪种状态输出电阻都很低，都有很强的带负载能力。 ;2.3.2 TTL反相器的电压传输特性 ;图 2.3.2 TTL反相器的电压传输特性 ; BC段(线性区)：当0.6V≤UI＜1.3V时，0.7V≤Vb2＜1.4V， T2开始导通，T3尚未导通。此时T2处于放大状态，其集电极电压Vc2随着UI的增加而下降，使输出电压UO也下降 。  CD段(转折区)：1.3V≤UI＜1.4V，当UI略大于1.3V时， T2 T3均导通， T3进入饱和状态，输出电压UO迅速下降。 DE段(饱和区)：当UI≥1.4V时，随着UI增加 T 1进入倒置工作状态，D截止，T4截止，T2、T3饱和，因而输出低电平UOL=0.3V。 ;2.3.3 TTL与非门;1、结构特点;图 2.3.3 -2多射极晶体管的结构及其等效电路 ; 2. TTL与非门技术参数  (1)输入和输出的高电平和低电平  TTL反相器： 输出高电平 VoH=3.6V，输出低电平 VoL=0.2V 输入高电平 ViH=1.2V，输入低电平 ViL=0.4V TTL与非门： 输出高电平 VoH=2.4V，输出低电平 VoL=0.4V 输入高电平 ViH=2V，输入低电平 ViL=0.8V  (2) 阈值电压UT  阈值电压也称门槛电压。电压传输特性上转折区中点所对应的输入电压UT≈1.3V，可以将UT看成与非门导通(输出低电平)和截止(输出高电平)的分界线。 ; (3) 开门电平UON和关门电平UOFF。  开门电平UON是保证输出电平达到额定低电平(0.3V)时，所允许输入高电平的最低值，即只有当UI＞UON时，输出才为低电平。通常UON=1.4V，一般产品规定UON≤1.8V。  关门电平UOFF是保证输出电平为额定高电平(2.7V左右)时，允许输入低电平的最大值，即只有当UI≤UOFF时， 输出才是高电平。通常UOFF≈1V，一般产品要求UOFF≥0.8V。 ; (4)噪声容限UNL、UNH。  实际应用中，由于外界干扰、电源波动等原因，可能使输入电平UI偏离规定值。为了保证电路可靠工作，应对干扰的幅度有一定限制，称为噪