门电路和基本逻辑门mm课件

数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础 2.1半导体二极管和三极管的开关特性半导体二极管和三极管的开关特性2.2分立元件的门电路分立元件的门电路2.3TTL集成逻辑门集成逻辑门2.4MOS集成逻辑门集成逻辑门2.5集成逻辑门使用中的实际问题集成逻辑门使用中的实际问题数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础学习要点理解二极管、三极管、MOS管的开关特性；了解分立元件基本逻辑门的结构组成；重点理解分立元件的TTL与非门、OC门、三态门的工作原理。理解TTL逻辑门、CMOS逻辑门的工作原理，重点掌握其外部特性；熟悉74LS00、74LS20等集成逻辑门的管脚排列及功能测试方法。2024/7/27数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础教学内容2.1半导体二极管和三极管的开关特性理理想想开开关关的的开开关关特特性性静态特性2024/7/27ASK理想开关理想开关断开时，无论UAK在多大范围内变化，其等效电ROFF=，通过理想开关S的电流IOFF=0。理想开关闭合时，无论流通其中的电流在多大范围内变化，其等效电阻RON=0，电压UAK=0。IOFF=0UAK+-数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27教学内容2.1半导体二极管和三极管的开关特性理理想想开开关关的的开开关关特特性性动态特性ASK理想开关开通时间tON=0，即理想开关S由断开状态转换到闭合状态不需要时间，可以瞬间完成。关断时间tOFF=0，即理想开关S由闭合状态转换到断开状态也不需要时间，可以瞬间完成。tON=0tOFF=0数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27理想开关S显然在客观世界中不存在。常见的机械开关、继电器、接触器等，在一定电压和电流的范围内，静态特性与理想开关十分接近，但动态特性较差，根本满足不了数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。而由二极管、三极管构成的电子开关，其静态特性不如机械开关，但它们的动态特性却是机械开关无法比拟的，因此广泛应用于数字电路中。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27半导体二极管的开关特性利用二极管“正向导通、反向阻断”的单向导电性，在数字电路中常用做电子开关使用。电子开关的“通”态用数字“1 1”表示，“断”态用数字“0 0”表示。显然，电子开关的通、断状态在数字电路中属于二值的逻辑变量。二二极极管管的的静静态态特特性性（1）正向特性当电路的输入电压为低电平，且VCC-ui大于二极管的导通压降UT时，二极管正向导通。由于二极管导通时正向电阻很小，因此正向电流急剧增长，此时的VD相当于具有压降UT的闭合电子开关。二极管开关电路数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27半导体二极管的开关特性二二极极管管的的静静态态特特性性（2）反向特性当二极管开关电路的输入电压为高电平，即VCC-uiUT时导通，漏极电流ID通过小灯泡使其点亮MOS管相当一个闭合的开关数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27MOS管的开关特性静静态态特特性性MOS开关管电路示意图GSD 当MOS管的UGSUT时导通，漏极电流ID=0，小灯泡不亮。MOS管相当一个断开的开关数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础MOS管的动态特性tui 0tiD0高电平t1t2tONtOFF接通时间tON是指从ui上升沿开始至iD上升到0.9IDmax时所经历的时间。关断时间tOFF是从输入电压ui的下降跳变沿至iD下降到0.1IDmax时所经历的时间。接通时间和关断时间合称MOS管的开关时间。MOSMOS管的开关时间比双极型晶体管要长，开关性能较差。管的开关时间比双极型晶体管要长，开关性能较差。管的开关时间比双极型晶体管要长，开关性能较差。管的开关时间比双极型晶体管要长，开关性能较差。IDmax数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础Sikaoti思考题132半导体二极管导通和截止时各有什么特点？其开关条件是什么？和理想开关相比，半导体二极管做为开关管主要缺点有哪些？双极型晶体管的开关条件是什么？为什么说晶体管饱和越深，其开关速度越慢？采取什么措施可提高晶体管的开关速度？MOS管的开关条件是什么？和双极型晶体管相比较，哪一种开关管的开关特性更好？速度更快？为什么？2024/7/27数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27教学内容2.2 分立元件的门电路逻逻辑辑门门由开关元件构成的逻辑电路，工作时状态像门一样按照一定条件和规律打开或关闭，被称为逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门。逻辑门开 允许信号通过；逻辑门关信号被阻断。逻辑门是构成组合逻辑电路的基本单元，在数字电路中应用十分广泛。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27与门与门由二极管、电阻构成的逻辑电路，工作时按照一定条件和规律实现与逻辑功能的电路称为与门。分析与门电路的工作原理时，电路中的二极管均视为理想二极管：即二极管正向导通时相当一个0值电阻，二极管截止时相当一个电阻。VD1VD2VCCRVD3A AB BC CF数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27VD1VD2VCCRVD3与门与门A AB BC CF与门输入至少有一个为低电平0时；0V3V工工作作原原理理0V3V3V0V反偏截止！与门电路实现了输入有0，输出为0的与逻辑功能。与门输入全部为高电平3V时：3V3V与门电路实现了输入全1，输出为1的与逻辑功能。与门电路图符号&数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27或门或门由二极管和电阻构成的、具有“有1出1，全0出0”或逻辑功能的电路称为或门或门。或门电路的输入至少是两个，输出为一个。为方便于或门工作过程的分析，电路中的二极管均按理想二极管处理：导通时电阻为0值，截止时电阻为。A AB BFVCC数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27或门或门或门输入只要有一个为高电平1时；工工作作原原理理或门电路可实现输入有1，输出为1的或逻辑功能。或门输入全部为低电平0时：或门电路可实现输入全0，输出为0的或逻辑功能。或门电路图符号11A AVD2B BVCCRF F3V0V3V3V反偏截止！0V0V0V0VVD1数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27非非门门VTRC-VBB+VCCRB1RB2由三极管、电阻构成的逻辑电路，工作时按照一定条件和规律实现非逻辑功能的电路。非门中的三极管，工作状态只有导通和截止，当三极管导通时，非门打开信号通过，当三极管截止时，非门关断信号不能通过。非门电路的三极管可以是双极型晶体管，也可以是MOS管。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27非门非门A AF非门输入为高电平时：工工作作原原理理3V3V0V0V截止！截止！截止！截止！非门电路实现了输入为1，输出为0的非逻辑功能。非门输入为低电平0V时：0V0V非门电路实现了输入为0，输出为1的非逻辑功能。非门电路图符号VTRC-VBB+VCCRB1RB2饱饱和和导导通通ICS1 1IC=0 VCC数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27分分立立元元件件的的复复合合门门有有0 0出出1 1；全；全1 1出出0 0F&AB 1 1F F与门和非门可构成“与非与非”门门与门非门F&AB与非门与非门图符号“与非”门是“与”门的非，因此：有有1 1出出0 0；全；全0 0出出1 1F 11AB 1 1F F或门和非门可构成“或非或非”门门或门非门F 11AB或非门或非门图符号“或非”门是“或”门的非，因此：数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27分分立立元元件件的的复复合合门门两个与门和或门、非门可构成“与或非与或非”门门与或非门与或非门图符号“与或非”门的逻辑函数表达式为：&AB 1 1F F与门或门&CD与门 11非门F&AB&CD 11数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27分分立立元元件件的的复复合合门门F =1=1AB异或门的图符号F =1=1AB异或门的功能用逻辑函数表示为：同或门的图符号同或门的功能用逻辑函数表示为：数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础Sikaoti思考题132分立元件构成的基本逻辑门中，与门电路和或门电路突出的不同点是哪些？原理分析的方法相同吗？三种基本的逻辑门有哪些？试述它们的逻辑功能。双极型晶体管构成的反相器电路可作为非门使用，MOS管反相器能否做为非门？2024/7/27数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27TTL集成逻辑门集成电路简称ICIC。常见的数字集成电路为图示双列直插式芯片。集成芯片就象确定了输入和输出的“黑盒子”，其内部可能是非常复杂的电路。但对使用者而言，只要掌握查阅器件资料的方法，了解其逻辑功能并能正确使用即可。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27结构组成结构组成输入级中间级输出级输入输出输输入入级级的的形形式式A AB BF+VCCVD1VD2RA AB BF-VCCVD1VD2R由二极管与门、或门构成的输入电路数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27结构组成结构组成输入级中间级输出级输入输出输输入入级级的的形形式式具有单发射极或双发射级构成的三极管输入电路A AF+VCCVDRAF+VCCVD1RVD2B 输入级通常用来完成输入级通常用来完成TTLTTL集成逻辑门对输入信号的放大作用集成逻辑门对输入信号的放大作用数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础F2=AF1=A+12VAR1R2 中间中间级级的作用是对传输信号起耦合传递作用并作相应处理的作用是对传输信号起耦合传递作用并作相应处理当输入级传送的信 号为高电平时：饱饱饱饱和和和和导导导导通通通通ICS低电平高电平当输入级传送的信 号为低电平时：IES截止！IC=0低电平高电平高电平低电平结构组成结构组成输入级中间级输出级输入输出中中间间级级的的形形式式数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础输出级的作用是完成输出级的作用是完成TTLTTL集成门对信号的输出并驱动负载动作集成门对信号的输出并驱动负载动作结构组成结构组成输入级中间级输出级输入输出输输出出级级的的形形式式射极输出形式三态门输出形式图腾结构输出形式 复合管图腾输出形式数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础典型TTL与非门电电路路组组成成R4R3R5R2R1A AB BC C3k+VCC7501003003k5VF FVT1VT2VT3VT4VT5(uo)(ui)输入级中的多发射极晶体管可看作由多个晶体管的集电极和基极并联构成，作为TTL与非门的输入端。多个发射极的发射结可看作是多个钳位二极管，其作用是限制输入端可能出现的负极性干扰脉冲。VTl的引入，不但加快了晶体管VT2储存电荷的消散，提高了TTL与非门的工作速度，而且实现“与”逻辑功能。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27典型TTL与非门电电路路组组成成R4R3R5R2R1A AB BC C3k+VCC7501003003k5VF FVT1VT2VT3VT4VT5(uo)(ui)中间级又称为倒相极，其作用是从VT2的集电极和发射极同时输出两个相位相反的信号，作为输出级中三极管VT3和VT5的驱动信号，同时控制VT4和VT5工作在两个截然相反的两种状态，以满足输出级互补工作的要求。三极管VT2还可将前级电流放大以供给VT5足够的基极电流。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27典型TTL与非门电电路路组组成成R4R3R5R2R1A AB BC C3k+VCC7501003003k5VF FVT1VT2VT3VT4VT5(uo)(ui)由晶体管VT3、VT4、VT5和电阻R4、R5组成推拉式的互补输出电路。VT5导通时VT4截止，VT5截止时VT4导通。由于采用了推挽输出(又称图腾输出)，该电路不仅增强了带负载能力，还提高了工作速度。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27输入端至少有一个为低电平时的工作情况3.6V0.3VR4R3R5R2R1A AB BC C3k+VCC7501003003k5VF FVT1VT2VT3VT4VT5(uo)(ui)0.3V3.6V3.6V低电平对应的PN结导通，VT1的基极电位被固定0.3+0.7=1V1V1V1.4V1.4V5V5V显然VT1的集电结反偏，导致VT2、VT5截止。VT2截止时的集电极电位：V2CVCC=5VVT2管集电极+5V的电位足以使VT3、VT4导通并处于深度饱和状态。因R2和IB3都很小，均可忽略不计，所以：3.6V3.6V实现了有实现了有0 0出出1 1的与非功能的与非功能TTL与非门的工作原理数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27输入端全部为高电平时的工作情况3.6V0.3VR4R3R5R2R1A AB BC C3k+VCC7501003003k5VF FVT1VT2VT3VT4VT5(uo)(ui)3.6V3.6V3.6V实现了全实现了全1 1出出0 0的与非功能的与非功能TTL与非门的工作原理2.1V2.1V1.4V1.4V显然VT1处于倒置倒置工作状态，此时集电结做为发射结使用。倒置情况下，VT1可向VT2基极提供较大电流。深度饱和深度饱和VT2管深度饱和后，其发射极电流在电阻R3上产生的压降又为VT5管提供足够的基极电流使VT5管饱和导通，从而使与非门输出F点的电位等于VT5管的饱和输出典型值 F=0.3VF=0.3V0.3V0.3V数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27典型TTL与非门电电压压传传输输特特性性uo/Vui/V1231234ABCDETTL与非门参数的测试要在一定条件下进行，一般要遵守的原则有：不用的输入端应悬空；输出高电平时不带负载；输出低电平时输出端应接规定的灌电流负载。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27典型TTL与非门电电压压传传输输特特性性uo/Vui/V1231234ABCDEU UOHOHTTL与非门主要参数与非门主要参数 UOH是被测与非门的一个输入端接地、其余输入端开路时，输出端的电压值。一般74系列的TTL与非门输出高电平的典型值为3.6V（产品规格为3V）。输输出出高高电电平平数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27典型TTL与非门电电压压传传输输特特性性uo/Vui/V1231234ABCDEU UOLOLTTL与非门主要参数与非门主要参数 UOL是被测与非门一输入端接1.8伏、其余输入端开路、负载接380等效电阻时，测得输出端的电压值。典型值是0.3V（产品规格为0.35V）。输输出出低低电电平平数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27典型TTL与非门电电压压传传输输特特性性uo/Vui/V1231234ABCDETTL与非门主要参数与非门主要参数关门电平UOFF：输出为0.9UOH时所对应的输入电压称关门电平UOFF。典型值为1V（产品规格为0.8V）。UOFF数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27典型TTL与非门电电压压传传输输特特性性uo/Vui/V1231234ABCDETTL与非门主要参数与非门主要参数开门电平UON：输出为0.35V时所对应的输入电压称开门电平UON。典型值为1.4V（产品规格为1.8V）。UON除此之外，还有阈值电压UTH和扇出系数NO等数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27集电极开路的TTL与非门R1A AB BC CR2+5 5VVTVT1 1VTVT2 2R3VTVT5 5F F(uo)(ui)VTVT3 3VTVT4 4R4R5OCOC门门的的电电路路形形式式RL+VS图图符符号号&数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27当OC门输入全为高电平时OC门输入只要有一个为低电平时R1A AB BC CR2+5 5VVTVT1 1VTVT2 2R3VTVT5 5F F(uo)(ui)RL+VSOCOC门可实现门可实现与非与非功能功能实现了全1出0的与非功能0.3V0.3V3.6V3.6V3.6V3.6V3.6V3.6V0.3V0.3V+V VS S 实现了有0出1的与非功能工工作作原原理理数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27普通的普通的TTL与非门不允许直接驱动供电电与非门不允许直接驱动供电电压高于压高于+5V的负载，而实际应用中经常会碰的负载，而实际应用中经常会碰到这种情况；实际应用中有时还需要把若到这种情况；实际应用中有时还需要把若干个与非门的输出直接连在一起实现多个干个与非门的输出直接连在一起实现多个信号的与逻辑关系，具有图腾结构的信号的与逻辑关系，具有图腾结构的TTL与非门无法做到。集电极开路的与非门与非门无法做到。集电极开路的与非门OC门的开发解决了上述问题。门的开发解决了上述问题。为什么开发为什么开发OCOC门门数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27F FOCOC门可实现门可实现线与线与功能功能A AB BF F1 1&C CD DF F2 2&RL+VS线与线与线与线与数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27OCOC门可用于数字系统接口部分的电平转换门可用于数字系统接口部分的电平转换A AB BF F&RL+1212VA AB BF F&VSOCOC门可用来直接驱动负载门可用来直接驱动负载数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27三态门（TSL）三态门简称作TSL门，是在普通TTL与非门的基础上，加上使能控制信号和控制电路构成的。ENENVD2VD1R数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27ENABF10011011110111100高阻态三态门的真值表三态门使能端无效时，具有与非门功能；若使能端有效，则将无论输入如何，输出均为高阻态。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27利用三态门可以实现总线结构利用三态门可以实现总线结构图示总线结构中，只要工作时控制各个三态门的门控端EN轮流为有效态，而且任何时候仅有一个为有效态，各三态门的输出信号在公共传输总线上就会轮流输送而互不干扰。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27另外，三态门还可做成单输入、单输出的总线驱动器。另外，三态门还可做成单输入、单输出的总线驱动器。利用三态门还可以实现数据的双向传输利用三态门还可以实现数据的双向传输当EN为有效态时，G1工作而G2为高阻态，数据D0经G1反相后送到总线上去；当EN为无效态时，G2工作而G1为高阻态，来自总线的数据经G2反相后由D1送出。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27ECL门电路ECLECL门门ECL门电路是一种非饱和型高速数字集成逻辑门，其平均传输延迟时间可在2ns以下，是目前双极型电路中速度最高的。ECL门的特点：在工作过程中，不进入饱和区，电路无存储时间，因而速度非常高；此外，ECL基本单元具有或及或非两个输出端，灵活性强，易于构成各种复杂的逻辑电路。缺点是功耗大、逻辑摆幅小，抗干扰能力差。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27ECLECL门的门的基本单元基本单元VC2=VI单单变变量量分分相相器器由基本单元可知：ECL门电路的输入无论是高电平还是低电平，ECL基本单元中的两个三极管都不会进入饱和区，均工作在放大区，因此门的速度得到很大提高。目前目前目前目前ECLECL电路电路电路电路仅仅仅仅用用用用于中、小规模于中、小规模于中、小规模于中、小规模的的的的高速高速高速高速和和和和超高速超高速超高速超高速的的的的集成电路中集成电路中集成电路中集成电路中数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27TTL集成电路的改进系列为了提高电路的工作速度和降低功耗，在74系列的基础上，人们相继研制出了一系列改进型TTL集成电路。7474HH系列系列改改进进措措施施一是在输出级采用了达林顿结构，这种结构进一步减小了门电路输出高电平时的输出电阻，从而提高了对负载电容的充电速度。二是将所有电阻的阻值降低了几乎一半，电阻的减小不仅缩短了电路中各结点电位上的上升时间和下降时间，也加速了三极管的开关过程。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27肖特基三极管的开启电压很低，当肖特基二极管构成的集电结进入正向偏置时首先导通，将正向电压钳位在0.30.4V，从而有效地制止了三极管进入深度饱和，大大提高了集成电路的开关速度。但是，74S系列由于采用抗饱和三极管和减小了电路中的电阻，使得电路的功耗加大，导致电路输出低电平的升高，一般达0.5V左右。因此，实用中也不太理想。7474S S系列系列肖特基肖特基为降低功耗，大幅度地降低了集成电路内部各个电阻的阻值，同时将R5原来接地的一端改接到输出端，改进后的74LS系列集成电路的功耗仅为74系列的五分之一，74H系列的十分之一。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27为了缩短传输延迟时间，提高开关工作速度，在采用肖特基抗饱和三极管的基础上又进一步改进，使得74LS系列集成电路的传输延迟时间只有74系列的五分之一，74S系列的三分之一。7474S S系列系列肖特基肖特基实实用用中中需需注注意意在不同系列的TTL器件当中，只要器件型号的后几位数码相同，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全一样。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27TTL集成逻辑门的使用注意事项集成电路又称为有源器件，加电才能工作。同一芯片可能集成多个门，但各门均共源、共地。连接时电源的正极和地端不允许接反，为防止干扰，通常应在电源输入端接入10F100F的滤波电容。数字逻辑电路和强电控制电路要分别接地，避免强电控制电路在地线上产生干扰。在电源接通时，严禁插拔集成电路，因为电流的冲击可能造成集成芯片的永久性损坏。电电源源数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27输输入入引引脚脚TTL集成电路芯片的输入端口为与逻辑关系时，多余的输入端可以悬空或通过一只1k10k的电阻接电源正极，在前级驱动能力允许时，也可并接到一个已被使用的高电平输入端上。TTL门输入端口为或逻辑关系时，闲置的输入端可以接低电平或直接接地，在前级驱动能力允许时，也可并接到一个已被使用的低电平输入端上。对于与或非门中不使用的与门，该与门至少有一个输入端接地。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27输输出出引引脚脚输出端不允许直接与电源或地相接，否则可能使输出级的管子因电流过大而损坏。输出端可通过上拉电阻与电源正极相连，使输出高电平提升。多个图腾结构的TTL与非门，输出端不能直接并联。OC门的输出端可以并联使用以实现线与逻辑。OC门的公共输出端和电源正极之间应接负载电阻。当集成电路的输出端接容性负载时，应在电容之前接2.7k的限流大电阻，避免在开机的瞬间，出现较大的冲击电流烧坏电路。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27思考题132TTL与非门如有多余输入端能不能与“地”相接？TTL或非门如有多余输入端能不能与5V电源相接或悬空？试述图腾结构的TTL与非门和OC门的主要区别是什么？三态门和普通TTL与非门有什么不同？主要应用在什么场合？Sikaoti5何谓“线与”？哪一种逻辑门能实现“线与”逻辑？4试通过实验记录。用内阻为20k/V的万用表测量74LS00集成芯片中的一个门，在下列各种情况下：（1）其它输入端悬空；（2）其它输入端接5V电源；（3）其它输入端有一个接地；（4）其它输入端有一个接0.3V。测量该集成逻辑门上一个悬空输入端的电压，观察测量值为多少V？数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27MOS集成逻辑门CMOS门的基本单元主要有反相器和传输门。当ui0V为低电平时CMOSCMOS反反相相器器当uiVDD为高电平时V VDDDD0V0V截止！截止！反相器电路实现了输入为0，输出为1的非门逻辑功能。导通！导通！V VDDDD0V0V截止！截止！导通！导通！反相器电路实现了输入为1，输出为0的非门逻辑功能。若使导电沟道形成，若使导电沟道形成，若使导电沟道形成，若使导电沟道形成，V VDDDD必须大于两管的开启电压之和必须大于两管的开启电压之和必须大于两管的开启电压之和必须大于两管的开启电压之和数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27当控制端CP为高电平1时，传输门导通，数据从输入端传输到输出端。CMOSCMOS传输门传输门当控制端CP为低电平0时，传输门关闭，禁止传输数据。工作原理工作原理一个一个一个一个PMOSPMOS管和一个管和一个管和一个管和一个NMOSNMOS管并联管并联管并联管并联后后后后，可可可可构成构成构成构成一个一个一个一个CMOSCMOS传输门传输门传输门传输门数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS与非门电电路路组组成成两个驱动管VTN1和VTN2相串联，两个负载管VTP1和VTP2相并联。VTP1和VTN1与VTP2和VTN2分别构成一对反相器。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS与非门工工作作原原理理当输入A、B中有一个为低电平0时0V“1”阻断导通0V阻断导通阻断导通电路实现了输入有0，输出为1的与非逻辑功能。“1”当输入A、B全为低电平0时数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS与非门工工作作原原理理A、B全部为高电平时“1”“1”导通阻断导通阻断“0”电路实现了输入全1，输出为0的与非逻辑功能。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS或非门电电路路组组成成两个驱动管VTN1和VTN2相并联，两个负载管VTP1和VTP2相串联。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS或非门工工作作原原理理当输入A、B中有一个为高电平1时“0”导通阻断导通阻断导通阻断电路实现了输入有1，输出为0的或非逻辑功能。“0”当输入A、B全为高电平1时“1”“1”数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS或非门工工作作原原理理A、B全部为低电平时电路实现了输入全0，输出为1的或非逻辑功能。“0”“0”阻断导通阻断导通“1”数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS逻辑门特点及使用注意事项CMOS逻辑门的逻辑门的特点特点特点特点010203040506CMOS逻辑门静态功耗非常小，仅有几个W，因此使用CMOS集成门制作的设备成本低。CMOS门集成度高，由于只有多子导电，所以热稳定性好、抗辐射能力强。输入阻抗极高，通常可达108。CMOS电路的抗干扰能力强，适合于特殊环境下工作。CMOS电路的电源电压允 许 范 围 宽。约 为318V，十分方便于电路电源电压的选择。CMOS电路的逻辑摆幅大。VOL=0V VOHVDD。扇出能力强，带同类门电路的个数多。低频时CMOS门几乎不考虑扇出能力问题；高频下扇出系数与工作频率有关。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS逻辑门的使用注意事项 CMOS集成电路的电源电压极性不能接反，否则会造成电路永久性失效。CMOS集成门电路的电源电压选择得越高，电压的抗干扰能力就越强，但是，电源电压的选择最大不允许超过极限值18V。为防止通过电源引入干扰信号，应根据具体情况对电源进行去耦和滤波。电电源源数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS逻辑门的使用注意事项注意输入端的静电保护。开机时应先接通电路板电源，后开信号源电源；关机时先关信号源电源，再断开电路板电源。严禁带电插拔器件。CMOS集成电路闲置不用的输入端不能悬空；与门和与非门闲置输入端应接高电平；或门和或非门的闲置输入端应接地。通常闲置输入端不宜与使用输入端并联使用，输输入入引引脚脚数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS逻辑门的使用注意事项同一芯片上的CMOS门在输入相同时，为增大负载能力，输出端可以并联使用；输出端不允许与电源或地端直接相连，否则造成输出级的MOS管因过电流而损坏；为保证管子不因大电流而烧损，应在输出端和电容之间串接一个限流电阻。CMOS 集成电路应注意输入电路的过流保护。输输出出引引脚脚数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27思考题132CMOS反相器、CMOS漏极开路的OD门和CMOS三态门，它们的输出端可以并联使用吗？为什么？CMOS传输门具有哪些用途？CMOS集成电路具有什么特点？Sikaoti5为什么说CMOS集成电路比TTL集成电路的静态功耗低？抗干扰能力强？4为什么说CMOS集成电路比TTL集成电路的静态功耗低？抗干扰能力强？数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27CMOS门电路驱动TTL电路将同一芯片上的多个CMOS与非门或者或非门并联使用，以增大输出电流，从而满足TTL电路输入低电平大电流的需求，以推动TTL电路。在CMOS电路输出端及TTL电路输入端之间接入一个CMOS驱动器，以此来增大CMOS电路的输出电流。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27TTL门电路驱动CMOS电路当TTL驱动CMOSHCT系列时，为了克服电压参数兼容问题，通常采用上拉电阻Rp接到VDD，可将TTL输出高电平电压升至约5V，上拉电阻的取值由负载数目及TTL和CMOS的电流参数决定。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27门电路带负载时的接口电路带拉电流负载的接口电路1LEDR输入信号VCC带灌电流负载的接口电路1LEDR输入信号CMOS反相器数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27机电性负载的接口电路数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27多余输入端的处理问题处理原则处理原则对于TTL电路：逻辑1输入端子的处理，可利用反相器将输入端接地，或通过13k的上拉电阻与正电源相接；逻辑0输入端子的处理是将其直接接地。对于CMOS电路：逻辑1输入端子的处理，可直接接正电源VDD；对于逻辑0输入端子可根据需要直接接地。处理多余输出端时不能影响输入与输出之间的逻辑关系是前提处理多余输出端时不能影响输入与输出之间的逻辑关系是前提处理多余输出端时不能影响输入与输出之间的逻辑关系是前提处理多余输出端时不能影响输入与输出之间的逻辑关系是前提数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27去耦离合器用10100F 的大电容器与直流电源并联，以滤除不需要的多余频率成分。对于每一个集成芯片还应加接0.lF的电容器，以滤除开关噪声。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27接地和安装工艺将电源“地”与信号“地”分开，先将信号“地”汇集在一点，然后将二者用最短的导线连在一起，以避免含有多种脉冲波形的大电流引到某数字器件的输入端而导致系统正常的逻辑功能失效。此外，当系统中兼有模拟和数字两种器件时，同样需将二者的“地”分开，然后再选用一个合适的共同点接地，以免除电源“地”和信号“地”之间的影响。必要时，也可设计模拟和数字两块电路板，各备直流电源，然后将二者的“地”恰当的连接在一起。数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础2024/7/27Sikaoti思考题12用CMOS4000系列门电路驱动TTL负载门时，为了满足TTL负载门较大电流的需求，通常可采用什么方法解决？TTL门电路驱动CMOS门电路时，如果电源不兼容时，通常采用什么方法解决兼容问题？数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础本章内容本章内容结束结束2024/7/27