第3章_集成逻辑门电路.pptx

3.1概述

3.2基本逻辑门电路

3.3TTL集成逻辑门电路

3.4CMOS集成逻辑门电路

3.5TTL电路与CMOS电路的接口;本章学习目的和要求

熟悉半导体器件的开关特性，了解分立元件基

本门电路、TTL门、ECL门、CMOS门电路的结构

特点、工作原理和电气特性；

2.熟练掌握基本逻辑门（与、或、非、与非、或

非、异或门）、三态门、OD门（OC门）和传输

门的逻辑功能；

3.掌握门电路逻辑功能的分析方法。

4.熟悉常用集成逻辑门电路的主要参数指标和选

用方法。;用于实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路，简称门电路。与前面所讲的基本逻辑运算和复合逻辑运算相对应，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、同或门等多种。

用高、低电平分别表示二值逻辑的1和0两种逻辑状态。如果高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0，这种表示方法称为正逻辑；

反之，如果高电平表示逻辑0，低电平表示逻辑1，则称这种表示方法为负逻辑。;对于同一电路，可以采用正逻辑，也可以采用负逻辑。正逻辑和负逻辑两种体制不牵涉到逻辑电路本身的好坏问题。但是所选用的逻辑体制不同，同一电路实现的逻辑功能也就不同。;表3.1.2正逻辑真值表;把大量的全部元件及连线制作在一块半导体芯片上的门电路称为集成逻辑门电路。;3.2基本逻辑门电路;半导体二极管、三极管和场效应管在电路中作为开关元件使用，它们的工作状态有时导通，有时截止，并能在信号的控制下进行两种状态的转换。这是一种非线性的大信号运用。一个理想的开关，接通时阻抗应为零，断开时阻抗应为无穷大，而这两个状态之间的转换应该是瞬间完成的。但实际上晶体管在导通时具有一定的内阻，而截止时仍有一定的反向电流，又由于它本身具有惰性（如双极性晶体管中存在着势垒电容和扩散电容，场效应管中存在着极间电容），因此两个状态之间的转换需要时间，转换时间的长短反映了该器件开关速度的快慢。;二极管开关电路如右图。图中D为硅二极管，输入信号VI为跳变的电压信号：

高电平VIH??5V

低电平VIL＝－5V。;当VI＝VIH＝5V时，二极管导通，产生电流I，二极管两端电压VI约为0.7V，如图3.2.2(a)所示；此时二极管相当于开关闭合，且有0.7V压降，其等效电路如图3.2.2(b)所示不。与理想开关相比，它有端电压VＤ，即“开关”两端电压不为0。

当VI＝VIL＝－5V时，二极管因反向偏置而截止，I≈0，如图3.2.2(c)所示；此时二极管相当于开关断开，其等效电路如图(d)所示。与理想开关相比，它有反向饱和电流IS，即流过“开关”的电流不为0。;VON为二极管的开启电压，在折线化伏安特性中它也是导通电压，硅管一般取0.7V、锗管一般取0.2V，rD为二极管截止时的等效电阻，rON为二极管导通时的等效电阻。;当外加输入信号突变时，PN结的空间电荷区的电荷有一个积累和释放的过程，如同电容器的充、放电一样，表现出一定的电容效应，称其为结电容。因结电容的存在，当外加电压由出反向跳变为正向时，PN结内部要建立起足够的电荷梯度才开始形成正向扩散电流，因而正向导通电流的建立要滞后于输入电压正跳变的时刻。二极管由反向截止转换为正向导通所需的时间，一般称为开启时间。;二极管正向导通时电阻很小，与结电容（一般为pF量级）并联之后，电容作用不明显，转换时间可忽略不计。当外加电压由正向跳变为反向时，出于结内尚存在一定数量的存储电荷，故有较大的瞬态反向电流，用IR表示，随着存储电荷的释放．反向电流逐渐减小并趋近于零，最后稳定在一个微小的数值，用Is表示，称作反向饱和电流，将反向电流从它的峰值衰减到它十分之一值所经过的时间用tre表示，称作反向恢复时间。因二极管反向截止时等效电阻很大，结电容充放电时间较长，一般开关二极管的关断时间大约是几纳秒。

高频时,因结电容充、放电而失去单向导电特性，二极管不能用作开关。故对二极管的最高工作频率应当有一定的限制。;当三极管工作在饱和区时，管压降很小，接近于短路;当它工作在截止区时，反向电流很小，接近于断路。若把三极管的开关作用对应于有触点开关的“断开”和“闭合”，所以只要使三极管工作在饱和区和截止区，就可以把它看成开关的通、断两个状态。三极管（以共发射极电路为例）就是用其集电极、发射极两极作为开关的两端接在电路里，其开关的通、断则受基

极电压控制。;

;2.三极管的开关特性;

;1．MOS管的