数字集成电路及其应用讲稿课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020-12-14,#,三、数字集成电路,四、数字集成电路的应用,乍浦高级中学王敏,三、数字集成电路乍浦高级中学王敏,课标内容,1,、了解晶体三极管的开关特性,及其在数字电路中的应用,2,、知道常见的数字集成电路的类型，并能,用数字集成电路安装简单的实用电路装置,3,、能够对数字电路进行简单的组合,设计和制作,课标内容1、了解晶体三极管的开关特性2、知道常见的数字集成电,第三节 数字集成电路,#,教学要求,1,、了解晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,2,、知道常用数字集成电路类型,说明：场效应管不作要求。对于有基础的学生，学会分析简单的三极管开关电路,（,1,）晶体三级管的开关特性及其在数字电路中的应用,（,2,）常用数字集成电路类型,a,a,考试标准,第三节 数字集成电路#教学要求1、了解晶体三极管的开,第四节 数字电路的应用,#,教学要求,1,、会对简单的组合逻辑电路进行分析和组装，并进行测试,2,、认识基本触发器的组成特征，了解基本触发器及其在电子控制系统中的作用,说明：常用基本触发器不作要求。有条件的学校可对简单组合数字电路的设计进行教学,（,1,）简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试,（,2,）基本触发器的组成特征及作用,C,a,考试标准,第四节 数字电路的应用#教学要求1、会对简单的组合逻,高电平,:,就是与低电平相对的高电压，是电工程上的一种说法。,在电子电路中，我们通常是以电路中的,地,(,逻辑地或者实际地）的基础,0V,为准的，那么高于,0V,的就可以称为高电平，低于,0V,的就可以称为低电平。,在数字逻辑电路中，低电平表示,0,，高电平表示,1,。一般规定低电平为,00.25V,，高电平为,3.55V,。,高低电平的划分：对于,TTL,来说高电平是,:2.4V-5.0V,，低电平是,:0.0V-0.8V,；对于,CMOS,来说高电平是,:3-5.0v,低电平是,:0.0-2v,高电平:就是与低电平相对的高电压，是电工程上的一种说法。,非门开关模型,在右图所示用电阻和开关,构成的电路中，开关闭合时，,开关所呈现的电阻为,0,，使得,开关两端的电压也就是输出,电压为,0,，输出低电平。反之，,若开关断开，因为电阻,R,上没,有电流流过，,R,上的电压等于,电源电压，即输出高电平。,非门开关模型在右图所示用电阻和开关,三极管开关特性,三极管开关特性,三极管开关特性,1.,可看成电路,2.,可看成电路,三极管开关特性1.可看成电路2.可看成电路,0,试验目的：观察晶体三极管的开关特性,试验准备：晶体三极管,3DK4C1,只，,10,k,、,2.2,k,电阻各,1,只，,3v,（,5,）,v,电源,1,只，多用电表,1,只。,试验过程：,在电路试验板上按左图搭接电路，并在下列各空格处填入试验结果。,（,1,）将输入端接地，用多用电表测量电阻,Rc,两端的电压,Ur=,V,，此时晶体三极管集电极的电流,I,ce,=,（填“很大”或者“很小”），三极管处于,（填“导通”或“截止”）状态；三极管集电极,c,与发射极,e,之间的电压,U,ce,=,V,属于,（填“高”或“低”）电平。,（,2,）将输入端接,3V,电压，用多用电表测量电阻,Rc,两端的电压,Ur=,V,，此时晶体三极管集电极的电流,I,ce,=,（填“很大”或者“很小”），三极管处于,（填“导通”或“截止”）状态；三极管集电极,c,与发射极,e,之间的电压,U,ce,=,V,属于,（填“高”或“低”）电平。,很小,截止,3,高,2.8,很大,导通,0.2,低,0试验目的：观察晶体三极管的开关特性很小截止3高2.8很大导,截止时，相当于开关“断开”；等效电路：,饱和时，相当于开关“闭合”。等效电路：,结论：三极管相当于一个由基极电流,控制的无触点开关。,三、数字集成电路,晶体三极管的开关特性,截止时，相当于开关“断开”；等效电路：饱和时，相当于开关“闭,三、数字集成电路,晶体三极管在数字电路中的应用,#,图,1 NPN PNP,三极管反相器电路,Vin,无输入电位,Q1,截止。,Vin,高电平时,Q1,导通，,Q2,基极得高电位，,Q2,截止。,三、数字集成电路晶体三极管在数字电路中的应用#图1 NPN,图,2,两只,NPN,三极管反相器电路,vin,无输入电位,Q1,截止,Q2,导通。,Vin,接入高电平,Q1,导通，促使,Q2,基极电位下级,Q2,截止。,图2 两只NPN三极管反相器电路 vin无输入电位Q1截止,图,3 PNP,三极管开关电路 当输入端悬空时,Q1,截止。,VIN,输入端接入低电平时，,Q1,导通，继电器吸合。,图3 PNP三极管开关电路 当输入端悬空时Q1截止。VIN输,图,4 PNP,三极管开关电路 当,vin,无输入电位时,Q1,截止。,Vin,接入高电平,Q1,导通，继电器吸合。,图4 PNP三极管开关电路 当vin无输入电位时Q1截止。V,图,5,三极管上拉电阻：当有高电位输入时,Q,导通，因,E-C,导通，又因有负载电阻，所以输出看作是低电平。,图5 三极管上拉电阻：当有高电位输入时Q导通，因E-C导通，,图,6,三极管下拉电阻：当有高电位输入时,Q,导通，因,E-C,导通，又因有负载电阻，所以输出看作是高电平。,图6 三极管下拉电阻：当有高电位输入时Q导通，因E-C导通，,数字集成电路的分类,CMOS,和,TTL,集成电路是生产数量最多、应用 最广泛、通用性最强的两大主流数字集成电路。,数字集成电路的分类与特性,数字集成电路的种类繁多，在实际应用中，广泛使用的是,双极型,（如,TTL,、,HTL,、,DTL,、,ECL,）等和,单极型,（如,CMOS,、,PMOS,、,NMOS,）等集成电路。,数字集成电路的分类 CMOS和TTL集成电路是,1.TTL,数字集成电路,（,1,）,74,系列,（,2,）,74H,系列,（,3,）,74S,系列,（,4,）,74LS,系列,（,5,）,74ALS,系列,（,6,）,74AS,系列,（,7,）,74F,系列,TTL,是晶体管输入,-,晶体管输出的逻辑电路，它由,NPN,或,PNP,型晶体管组成。,1.TTL数字集成电路（1）74系列（2）74H系列（3,14,V,CC,13,12,11,9,8,6A,7,6,5,4,3,2,1,6Y,5A,5Y,4A,4Y,1A,1Y,2A,2Y,3A,3Y,GND,1,1,1,1,1,1,74LS04,10,74LS00,74LS04,、,74LS00,、,74LS20,管脚排列图,14VCC131211986A76543216Y5A5Y4A,2.CMOS,数字集成电路,（,1,）标准型,4000B/4500B,系列,（,2,）,74HC,系列,（,3,）,74AC,系列,电压范围宽（,3,18V,）、功耗小、速度较低、品种多、价格低廉。,是高速,CMOS,标准逻辑电路系列，在保持低功耗的前提下，具有与,74LS,系列同等的工作速度。,具有与,74AS,系列同等的工作速度和,CMOS,集成电路固有的低功耗及电源电压宽等特点。,CMOS,数字集成电路是由,P,沟道增强型,MOS,管和,N,沟道增强型,MOS,管，按照互补对称形式连接起来的。,2.CMOS数字集成电路（1）标准型4000B/4500,1.TTL,电路的一般特性,数字集成电路的一般特性,（,1,）电源电压范围,（,2,）频率特性,（,3,）,TTL,电路的电压输出特性,TTL,电路的工作电源电压范围很窄。,S,、,LS,、,F,系列为,5.05%,；,AS,、,ALS,系列为,5.010%,TTL,电路的工作频率比,4000,系列的高,。,当工作电压为,+5V,时，输出高电平大于,2.4V,，输入高电平大于,2.0V,；输出低电平小于,0.4V,，输入低电平小于,0.8V,。,1.TTL电路的一般特性数字集成电路的一般特性（1）电源电压,2.CMOS,系列集成电路的一般特性,（,1,）电源电压范围,（,2,）功耗,（,3,）输入阻抗,（,4,）抗干扰能力,电源电压范围为,3,18V,。,74HC,系列约在,2,6,伏,。,当电源电压,V,DD,=,5V,时，,CMOS,电路的静态功耗分别是：门电路类为,2.55,W,；缓冲器和触发器类为,520uW,；中规模集成电路类为,25100,W,。,CMOS,电路的输入阻抗取决于输入端保护二极管的漏电流，因此输入阻抗极高，可达,10,8,10,11,以上,。,因为它们的电源电压允许范围大，因此它们输出高低电平摆幅也大，抗干扰能力就强,。,2.CMOS系列集成电路的一般特性（1）电源电压范围（,1.,不允许在超过极限参数,的条件下工作。电路在超过极限参数的条件下工作，就可能工作不正常，且容易引起损坏。,使用数字集成电路的注意事项,2.,电源的电压的极性,千万,不能接反,。,3.CMOS,电路要求,输入信号幅度,不能超过,V,DD,V,SS,。,4.,对多余输入端的处理。对,CMOS,电路,，多余的输入端,不能悬空,；对,TTL,电路,对多余的输入端,允许悬空,。,5.,多余的输出端,，应该,悬空,处理，决不允许直接接到,V,DD,或,V,SS,。,1.不允许在超过极限参数的条件下工作。电路在超过极限参数的,触发器：数字电路中能将,二进制数据记忆住的基本单元电路。,是由门电路加上适当的反馈而构成的逻辑部件。,触发器及其在电子控制系统中的作用,四、数字电路的应用,基本触发器,是数字电路的基本部件之一，它具有记忆和存储的功能。,触发器特点,具有两个状态，分别表示逻辑,0,和逻辑,1,。,在输入信号作用下，可从一种状态翻转到另一种状态；在,输入信号取消后,，,能保持状态不变,。,触发器：数字电路中能将二进制数据记忆住的基本单元电路。是由,触发器分类,按,触发方式,分：电位触发方式、主从触发方式及边沿触发方式。,按,逻辑功能,分：,RS,触发器、,D,触发器、,JK,触发器和,T,触发器。,触发器分类,两个输入端,两个输出端,高电平有效,正常时逻辑状态相反,基本,S-R,触发器（由,2,个或非门组成）,Q,Q,R,S,1,1,两个输入端两个输出端高电平有效正常时逻辑状态相反基本S-R触,1,0,0,1,0,1,输入,S,=1,R,=0,时,有,1,则,0,全,0,则,1,不论原状态如何，输出均为：,，,直接置,1,端,直接置位端,Q,Q,R,S,1,1,100101输入S=1,R=0时有1则0全0则1不论原状态,0,1,0,1,1,0,有,1,则,0,全,0,则,1,不论原状态如何，输出均为：,1,，,0,直接置,0,端,直接复位端,输入,S,=0,R,=1,时,Q,Q,R,S,1,1,010110有1则0