数字电路讲义-第三章w2教材课件

第三节第三节 晶体管晶体管逻辑门（晶体管晶体管逻辑门（TTL）TTL（Transistor-Transistor-Logic）一、概述一、概述二、二、TTL基本门基本门 (一一)工作原理工作原理TTL与非门工作原理与非门工作原理输入级：输入级：完成完成“与与”逻辑功能逻辑功能中间级：中间级：反相反相 输出输出输出级：输出级：电平移位电平移位输出驱动输出驱动TTL与非门工作原理与非门工作原理ABF0.30.33.60.33.63.63.60.33.63.63.60.3=1V5V3.6VT1导通：饱和T2截止：T4、D3导通T5截止：TTL与非门工作原理与非门工作原理ABF0.30.33.60.33.63.63.60.33.63.63.60.32.1V1V0.3VT1倒置工作倒置工作：T2饱和：T4、D3截止T5饱和：二、二、TTL与非门与非门（一）工作原理（一）工作原理（二）电压传输特性（二）电压传输特性（三）噪声容限（三）噪声容限（四）输入输出特性（四）输入输出特性（五）动态特性（五）动态特性（六）（六）TTL与非门电路的改进与非门电路的改进电压传输特性电压传输特性VOHminVOLmax电压传输特性电压传输特性VOHminVOLmax电压传输特性电压传输特性VOHminVOLmax噪声容限噪声容限噪声容限噪声容限VOHminVOLmax噪声容限噪声容限VOHminVOLmax噪声容限噪声容限（四）输入输出特性（四）输入输出特性1、输入特性、输入特性:输入端的电流输入端的电流iI随输入电压随输入电压VI的变化关系。的变化关系。（四）输入输出特性（四）输入输出特性2、输入负载特性：、输入负载特性：输入电压与输入负载的特性曲线输入电压与输入负载的特性曲线输入接电阻输入接电阻负载时的电路图负载时的电路图输入负载特性输入负载特性VOHminVOLmax？=（四）输入输出特性（四）输入输出特性3、输出特性：输出驱动能力、输出特性：输出驱动能力（四）输入输出特性（四）输入输出特性3、输出特性、输出特性（四）输入输出特性（四）输入输出特性3、输出特性、输出特性Why？（四）输入输出特性（四）输入输出特性3、输出特性、输出特性（五）动态特性（五）动态特性VOHminVOLmax（五）动态特性（五）动态特性电源出现尖峰，措施：电源出现尖峰，措施：串电感，并电容串电感，并电容（五）动态特性（五）动态特性（六）（六）TTL与非门电路的改进与非门电路的改进1、快速型（、快速型（H-TTL）和低功耗型（）和低功耗型（L-TTL）（六）（六）TTL与非门电路的改进与非门电路的改进1、快速型（、快速型（H-TTL）和低功耗型（）和低功耗型（L-TTL）快速快速快速措施：快速措施：（六）（六）TTL与非门电路的改进与非门电路的改进1、快速型（、快速型（H-TTL）和低功耗型（）和低功耗型（L-TTL）低功耗措施：加大电阻低功耗措施：加大电阻 R1=40K ，R2=20K ，R3=500 ，R4=12K（六）（六）TTL与非门电路的改进与非门电路的改进2、肖特基、肖特基 TTL（S-TTL）措施：措施：（六）（六）TTL与非门电路的改进与非门电路的改进3、低功耗肖特基、低功耗肖特基 TTL（LS-TTL）3、低功耗肖特基、低功耗肖特基 TTL（LS-TTL）4、高速型、高速型 TTL（F-TTL）第三节第三节 晶体管晶体管逻辑门（晶体管晶体管逻辑门（TTL）一、概述一、概述二、二、TTL与门与门三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 （一）（一）1.与或非门与或非门F1F2F3F1=ABF2=CDF3=AB+CD三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 （一）（一）2.异或门异或门三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 （二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 （二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 （二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）见新符号P14-16三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 （二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）mn（二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）OC门输出全高时门输出全高时 RL值的确定值的确定mnVcc-ILRLVOHmin=2.4（二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）OC门输出只有门输出只有1个为低时个为低时RL值的确定值的确定mnIOLVcc-ILRLVOLmax=0.4（二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）OC应用应用（二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）OC应用应用（二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）OC应用应用（二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）OC应用应用三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 （三）三态门（三）三态门（TS门）门）（三）三态门（三）三态门（TS门）门）（三）三态门（三）三态门（TS门）门）-0.6VVIH=-0.9VVIL=-1.75V-1.3V第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）一、工作原理一、工作原理-1.75-1.75-2.55-2.1-0.87-1.75-0.9-0.6VVIH=-0.9VVIL=-1.75V-1.3V第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）一、工作原理一、工作原理-0.9-1.7-2.1-0.98-1.75-0.9第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）图图(a)所示是所示是H型开路输出限定型开路输出限定符号，表示该输出内部为符号，表示该输出内部为“1”时时(输出晶体管导通时输出晶体管导通时)，外部输出，外部输出H电电平；该输出内部为平；该输出内部为“0”时，外部处时，外部处于高阻抗状态常用于高阻抗状态常用 Z 表示表示)。图图(b)所示是所示是L型开路输出限定符型开路输出限定符号，表示该输出内部为号，表示该输出内部为“0”时时(输输出晶体管导通时出晶体管导通时)，外部输出，外部输出L电平；电平；该输出内部为该输出内部为“1”时，外部处于高时，外部处于高阻抗状态阻抗状态。第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）应该注意，开路输出限定符号虽然标注在符应该注意，开路输出限定符号虽然标注在符号框内，但它表示的是输出外部的状态。当开路号框内，但它表示的是输出外部的状态。当开路输出符号给定时，例如输出符号给定时，例如 则不论输出端有否逻则不论输出端有否逻辑非或极性指示符号，其外部状态只有两种：辑非或极性指示符号，其外部状态只有两种：处处于高阻抗或者输出于高阻抗或者输出 H 电平电平。此时，只是外部状。此时，只是外部状态所对应的内部逻辑状态有所不同。态所对应的内部逻辑状态有所不同。从图从图3-4(a)可知，当输出端有逻辑非或极性指可知，当输出端有逻辑非或极性指示符号时，输出外部状态所对应的内部逻辑状态示符号时，输出外部状态所对应的内部逻辑状态与图与图3-3(a)正好相反，这里与外部处于高阻抗正好相反，这里与外部处于高阻抗状态对应的内部逻辑状态是状态对应的内部逻辑状态是“1”，而内部逻辑，而内部逻辑状态为状态为“0”时，外部输出时，外部输出H电平。开路输出符电平。开路输出符号是时，号是时，不论输出端有否逻辑非或极性指示符号，不论输出端有否逻辑非或极性指示符号，输出外部都只能处于高阻抗状态或输出输出外部都只能处于高阻抗状态或输出 L 电平电平，见图见图3-3(b)和图和图3-4(b)。第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）二、特点二、特点第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）二、特点二、特点 1.由于工作非饱和状态，电阻取值较小由于工作非饱和状态，电阻取值较小，逻辑摆幅小，工作逻辑摆幅小，工作速度高；速度高；2.互补输出，使用方便；互补输出，使用方便；3.采用射极跟随器输出，输出阻抗低，负载能力强；采用射极跟随器输出，输出阻抗低，负载能力强；4.开关状态下电流基本不变，所以开关噪声低。开关状态下电流基本不变，所以开关噪声低。5.VOH与与VEE无关，与无关，与VCC及射随器的射结电压有关及射随器的射结电压有关缺点：缺点：1.噪声容限低噪声容限低 2.功耗大，不利于集成，主要用于高速系统。功耗大，不利于集成，主要用于高速系统。第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）二、特点二、特点 1.由于工作非饱和状态，电阻取值较小由于工作非饱和状态，电阻取值较小，逻辑摆幅小，工作逻辑摆幅小，工作速度高；速度高；2.互补输出，使用方便；互补输出，使用方便；3.采用射极跟随器输出，输出阻抗低，负载能力强；采用射极跟随器输出，输出阻抗低，负载能力强；4.开关状态下电流基本不变，所以开关噪声低。开关状态下电流基本不变，所以开关噪声低。5.VOH与与VEE无关，与无关，与VCC及射随器的射结电压有关及射随器的射结电压有关缺点：缺点：1.噪声容限低噪声容限低 2.功耗大，不利于集成，主要用于高速系统。功耗大，不利于集成，主要用于高速系统。第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）第四节第四节 射极耦合逻辑门（射极耦合逻辑门（ECL）第五节金属第五节金属-氧化物氧化物-半导体逻辑门半导体逻辑门(MOSL)MOS：Metal-Oxide-Semiconductor Logic一、一、NMOS门门源极源极栅极栅极漏极漏极衬底衬底特点：特点：Ri=Ro=第五节金属第五节金属-氧化物氧化物-半导体逻辑门半导体逻辑门(MOSL)MOS：Metal Oxide Semiconductor一、一、NMOS门门第五节金属第五节金属-氧化物氧化物-半导体逻辑门半导体逻辑门(MOSL)二、二、CMOS门（门（Comlementary MOS）1.非门非门NMOSPMOS第五节金属第五节金属-氧化物氧化物-半导体逻辑门半导体逻辑门(MOSL)二、二、CMOS门（门（Comlementary MOS）1.非门非门第五节金属第五节金属-氧化物氧化物-半导体逻辑门半导体逻辑门(MOSL)CMOS门噪声容限和转换特性门噪声容限和转换特性二、二、CMOS门门2.或非门和与非门或非门和与非门二、二、CMOS门门2.或非门和与非门或非门和与非门二、二、CMOS门门3.CMOS传输门传输门二、二、CMOS门门3.CMOS传输门传输门PCI接口的应用接口的应用二、二、CMOS门门3.CMOS传输门传输门第六节第六节 接口电路接口电路 一、一、TTL与与COMS电路互联电路互联第六节第六节 接口电路接口电路 一、一、TTL与与COMS电路互联电路互联第六节第六节 接口电路接口电路 一、一、TTL与与COMS电路互联电路互联第六节第六节 接口电路接口电路一、一、TTL与与COMS电路互联电路互联第六节第六节 接口电路接口电路二、二、TTL与与ECL电路互联电路互联第六节第六节 接口电路接口电路三、双向收发器三、双向收发器第三章第三章 总结总结重点掌握重点掌握1.二极管、三极管的开关特性二极管、三极管的开关特性2.TTL与非门的工作原理与非门的工作原理3.TTL门电路的外特性门电路的外特性 传输、输入、输入负载、输出负载特性传输、输入、输入负载、输出负载特性4.OC门和三态门的工作原理及应用门和三态门的工作原理及应用5.了解了解ECL门电路基本工作原理门电路基本工作原理6.了解了解MOS电路基本工作原理电路基本工作原理作业：作业：P110-3.13.33.73.93.10 3.13 3.173.27TTL与非门工作原理与非门工作原理电压传输特性电压传输特性VOHminVOLmax三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL们电路们电路 （二）集电极开路与非门（二）集电极开路与非门（OC门）门）三、其他逻辑功能的三、其他逻辑功能的TTL门电路门电路 （三）三态门（三）三态门（TS门）门）作业：作业：P110-3.13.33.73.93.10 3.13 3.173.27