深入详解逻辑门电路

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,*,逻辑门电路,1,基本逻辑门电路,2 TTL,逻辑门电路,概 述,1.,门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与我们所讲过的基本逻辑关系相对应，门电路主要有：,与门,、,或门,、,与非门,、,或非门,、,异或门,等。,按工艺：双极型,TTL,、,MOS,型,COMS,按逻辑功能：与、或、非、与非等,按输出结构：推拉式、,OC,门、三态门,按集成度,2.,分类,小规模集成电路,SSI,中规模集成电路,MSI,大规模集成电路,LSI,超大规模集成电路,VLSI,小规模集成电路,(SSI-Small Scale Integration),， 每片组件内包含,10100,个元件,(,或,1020,个等效门,),。 ,中规模集成电路,(MSI-Medium Scale Integration),，每片组件内含,1001000,个元件,(,或,20100,个等效门,),。 ,大规模集成电路,(LSI-Large Scale Integration),， 每片组件内含,1000100 000,个元件,(,或,1001000,个等效门,),。,超大规模集成电路,(VLSI-Very Large Scale Integration),， 每片组件内含,100 000,个元件,(,或,1000,个以上等效门,),。,在数字电路中，用高、低电平分别表示逻辑代数中的,1,、,0,获得高、低电平的基本方法：,当,S,打开时，,v,O,为高电平,当,S,闭合时，,v,O,为低电平,S,用,二极管,或,三极管,或,场效应管,来实现控制管子工作在截止和导通状态，它们就可起到图中,S,的作用,V,CC,v,O,v,I,S,输,出,信,号,输,入,信,号,若以高电平表示,1,，低电平表示,0,，则称,正逻辑,若以高电平表示,0,，低电平表示,1,，则称,负逻辑,1,0,正逻辑,0,1,负逻辑,本书采用正逻辑,只要能判断高低电平即可,高电平下限,低电平上限,2.1,基本逻辑门电路,2.1.1,二极管的开关特性,外加正向电压时，,D,导通；,U,D,=0,，相当于一个闭合的开关。,E,D,I,U,D,E,I,U,外加反向电压时，,D,截止；,I,反,=0,， 相当于一个断开的开关。,E,D,I,反,U,D,E,I,反,U,二极管具有单向导电性，在数字电路中表现为一个受外电压控制的开关。,2.1.2,二极管与门,V,CC,=5V,R=,3K,D,1,A,B,Y,D,2,设：,V,IL,=0V,，,V,IH,=3V,，二极管正向压降忽略不计,分析可得：,若定义,1,表示高电平，,0,表示低电平，则得真值表：,结论：该电路实现了与的关系，为与门,A,B,Y,2.1.3,二极管或门,分析可得：,若定义,1,表示高电平，,0,表示低电平，则得真值表：,设：,V,IL,=0V,，,V,IH,=3V,，二极管正向压降忽略不计,R,D,1,A,B,Y,D,2,结论：该电路实现了或的关系，为或门,A,B,Y,2.1.4,三极管的开关特性,1.,三极管开关电路,只要参数配合得当，可做到：,当,v,I,为低电平时，三极管工作在截止状态，输出为高电平；,当,v,I,为高电平，三极管工作在饱和状态，,输出为低电平。,v,I,v,O,V,CC,R,c,R,B,i,C,i,B,+,-,+,-,当,v,I,=,V,IL,(,V,IL,=-1V),时，,v,BE,0,，则,i,B,=0,，,i,C,0,，,三极管截止,。,此时，,R,C,上无压降，,v,O,V,CC,，为,高电平,。,一般认为，在,v,I,V,ON,时，有,i,B,产生，相应地有,i,C,产生，三极管进入,放大区,；,v,I,i,B,v,O,；,定义放大倍数：,2.1.4,半导体三极管的开关特性,1.,三极管开关电路,v,I,v,O,V,CC,R,c,R,B,i,C,i,B,+,-,+,-,v,I,继续增加,，,R,C,上的压降也随之增大，,v,CE,下降，当,v,CE,0,时，三极管处于深度,饱和状态,，,v,O,0,，为,低电平,。,2.1.4,半导体三极管的开关特性,1.,三极管开关电路,v,I,v,O,V,CC,R,c,R,B,i,C,i,B,+,-,+,-,当,i,B,I,BS,时，三极管为饱和状态；,发射结饱和压降,V,CES,=0.1,0.3V,注：当,V,CE,=,V,BE,时，三极管为临界饱和导通；,集电极临界饱和导通电流,I,CS,V,CC,/,R,C,基极临界饱和导通电流,I,BS,=,I,CS,/,=,V,CC,/ (,R,C),总结：当,v,I,V,ON,时，三极管处于放大状态；,当,v,I,增加到使,i,B,I,BS,时，三极管处于饱和状态。,当,v,I,=,V,IL,时，三极管截止，,i,C,0,，相当于开关断开，,v,O,V,CC,；,当,v,I,=,V,IH,时，三极管饱和，,u,CE,0,，相当于开关闭合，,v,O,0,；,v,I,v,O,V,CC,R,c,R,B,i,C,i,B,+,-,+,-,V,CC,v,O,v,I,S,2.,三极管的开关时间,快,慢,从截止到饱和导通所需的时间称为开启时间,t,on,从饱和导通到截止所需时间称为,关闭时间,t,off,输出,v,O,落后于输入,v,I,v,I,i,C,v,O,t,t,t,t,on,t,off,发射区变窄、基区建立电荷所需要的时间。,清除三级管内存电荷所需要的时间。,2.1.5,三极管非门电路,实际应用中，接,R,2,和,V,EE,，使,T,可靠截止。,-V,EE,R,2,A,为低电平（,0,）,，,T,截止，,Y,为高电平（,1,）,A,为高电平（,1,）,，,T,导通，,Y,为低电平（,0,）,实现了非门的关系,又称反相器。,(,v,I,),A,(,v,O,),V,CC,R,1,R,c,Y,A,Y,1.,体积大、工作不可靠。,2.,需要不同电源。,3.,各种门的输入、输出电平不匹配。,分立元件门电路的缺点,4.,带负载能力差。,与分立元件电路相比，,集成电路,具有体积小、可靠性高、速度快的特点，而且输入、输出电平匹配，所以早已广泛采用。根据电路内部的结构，可分为,DTL,、,TTL,、,HTL,、,MOS,管,集成门电路等。,2.2.1 TTL,与非门的基本结构和工作基本原理,2.2 TTL,逻辑门电路,一、基本结构,+5V,F,R,4,R,2,R,1,3k,T,2,R,5,R,3,T,3,T,4,T,1,T,5,b,1,c,1,A,B,C,输入级,倒相级,输出级,典型的,TTL,与非门电路,(,a,),电路原理图；,(,b,),多射极晶体管的等效电路,1.,任一输入为低电平（,0.3V,）时,“0”,1V,不足以让,T,2,、,T,5,导通,三个,PN,结,导通需,2.1V,+5V,F,R,4,R,2,R,1,3k,T,2,R,5,R,3,T,3,T,4,T,1,T,5,b,1,c,1,A,B,C,二、工作原理,+5V,F,R,4,R,2,R,1,3k,R,5,T,3,T,4,T,1,b,1,c,1,A,B,C,1.,任一输入为低电平（,0.3V,）时,“0”,1V,u,o,u,o,=5-,u,R2,-,u,be3,-u,be4,3.6V,高电平！,2.,输入全为高电平（,3.6V,）时,“1”,全导通,电位被嵌,在,2.1V,全反偏,1V,截止,+5V,F,R,4,R,2,R,1,3k,T,2,R,5,R,3,T,3,T,4,T,1,T,5,b,1,c,1,A,B,C,1.4V,2.,输入全为高电平（,3.6V,）时,+5V,F,R,2,R,1,3k,T,2,R,3,T,1,T,5,b,1,c,1,A,B,C,全反偏,“1”,饱和,u,F,=0.3V,一、电压传输特性,（输入电压与输出电压的关系曲线）,2.2.2 TTL,与非门的电压传输特性及抗干扰能力,测试电路,+5V,u,i,u,0,U,OH,(3.6V),U,OL,(0.3V),传输特性曲线,输出高电平,u,O,(V),u,i,(V),1,2,3,输出低电平,理想的传输特性,u,0,(V),u,i,(V),1,2,3,U,OH,“1”,U,OL,“0”,阈值,U,T,=1.4V,截,止,区,放大,区,过渡区,饱和区,二、主要参数,u,O,(V),u,i,(V),1,2,3,1,）输出高电平,U,OH,、输出低电平,U,OL,U,OH,U,OL,U,OH,2.4V,U,OL,0.,4V,便认为合格。,典型值,U,OH,=3.6V,U,OL,=0.,3V,(3.6V),(0.3V),2,）输入高电平,U,IH,U,IH,输入低电平,U,IL,U,IL,典型值,U,IH,=3.6V,U,IL,=0.,3V,开门电平,U,on,=,U,IH,（,min,）,U,on,关门电平,U,off,=,U,IL,（,max,）,U,off,典型值,U,on,=1.8V,U,off,=0.,8V,3,）阈值电压,U,T,u,i,U,T,时，认为,u,i,是高电平。,U,T,=1.4V,u,0,(V),u,i,(V),1,2,3,U,OH,U,OL,阈值,U,T,=1.4V,T,5,输出管由截止转为导通,(,输出高电平转为低电平,),时所对应的输入电压,4,）抗干扰能力（输入噪声容限）,u,O,(V),u,i,(V),1,2,3,U,OH,U,OL,(3.6V),(0.3V),U,IH,U,IL,U,on,U,off,低电平噪声容限：,U,NL,=,U,off,-,U,IL,U,NL,高电平噪声容限：,U,NH,=,U,IH,-,U,on,U,NH,用来说明门电路抗干扰能力,一、输入特性,（输入端的伏安特性）,1.,v,I,=V,IL,=0.3V,时,负号表示输入电流流出门,.,2.2.3 TTL,与非门的输入特性、输出特性和带负载能力,V,IL,=0.3V,I,IL,=?,R,1,3k,T,1,0.3V,I,IL,V,CC,be,2,be,5,输入端等效电路,v,I,=0V,时,输入短路电流,2.,v,I,=V,IH,=3.6V,时,T1,处于倒置放大状态,一般情况下，,I,IH,40,A,正号表示输入电流流进门,.,V,IH,=3.6V,I,IH,=?,R,1,3k,T,1,3.6V,I,IH,V,CC,be,2,be,5,V,B1,=2.1V,输入端等效电路,4.,输入端悬空相当于接高电平,输入端悬空时，,V,CC,通过,R1,加在,T1,集电结、,T2,、,T5,发射结上，使,T2,、,T5,导通，,输出低电平,。,故相当于输入端,接高电平,。,3.,输入端伏安特性曲线,结论：,当输入为低电平时，,输入电流流出门，大小为,1.4mA,；,当输入为高电平时，,输入电流流进门，很小,40A,。,i,I,/mA,0.5,1.0,1.5,2.0,-0.5,-1.0,-1.5,-2.0,-0.5,-1.0,v,I,/V,40uA,R,1,4k,T,1,V,CC,be,2,be,5,V,B1,=2.1V,二、输出特性,（输出电压随负载电流的变化情况）,1.,高电平输出特性,输出高电平时，,T4,导通，,T5,截止,电流流出门：,拉电流,从图上看，负载电流为,10mA,时,电平下降不多，但考虑到功耗，实际使用时负载电流不能超过,0.4mA,R,L, | i,L,|,v,R4,V,OH,R,L,V,OH,i,L,V,CC,R,4,T,3,R,2,T,4,R,5,i,L,/mA,20,30,10,3.0,2.0,1.0,V,OH,/V,3.6,40,2.,低电平输出特性,R,L,i,L,T,5,饱和程度,v,CE5,V,OL,输出低电平时，,T4,截止，,T5,饱和,V,CC,R,3,V,OL,T,5,i,L,R,L,电流流进门：,灌电流,为了保证输出为低电平，实际使用时灌电流不能超过,16mA,i,L,/mA,20,30,10,2.0,1.0,V,OL,/V,0.3,50,40,三、带负载能力,？,1.,前后级之间电流的联系,R,1,T,1,+5V,前级输出为 高电平时,前级,后级,反偏,前级流出,电流,I,OH,（拉电流）,+5V,R,4,R,2,R,5,T,3,T,4,前级输出为 低电平时,R,1,T,1,+5V,前级,后级,流入前级的电流,I,OL,(,灌电流,),+5V,R,2,R,1,3k,T,2,R,3,T,1,T,5,b,1,c,1,关于电流的技术参数,2.,扇出系数,驱动同类门的最大数目。,I,iH1,I,iH3,I,iH2,I,OH,前级输出为 高电平时,+5V,R,4,R,2,R,5,T,3,T,4,T,1,前级,T,1,T,1,输出高电平时，前级流出的电流（拉电流）,+5V,R,2,R,1,3k,T,2,R,3,T,1,T,5,b,1,c,1,前级,I,OL,I,iL1,I,iL2,I,iL3,前级输出为 低电平时,输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）,输出低电平时的扇出系数：,一般与非门的扇出系数为,10,。,由于,I,OL,、,I,OH,的限制，每个门电路输出端所带同类门电路的个数，称为,扇出系数,。,输出高电平时的扇出系数：,取,N,OH,和,N,OL,中小的一个。,四、 输入端负载特性,（输入端通过电阻,R,接地）,R,u,i,输入端,“,1”,“0”,？,+5V,F,R,4,R,2,R,1,3k,T,2,R,5,R,3,T,3,T,4,T,1,T,5,b,1,c,1,A,B,C,R,较小时,R,较小时，,u,i,U,T,相当输入低电平,，所以输出为高电平。,R,u,i,+5V,F,R,4,R,2,R,1,3k,T,2,R,5,R,3,T,3,T,4,T,1,T,5,b,1,c,1,A,B,C,R,增大,R,u,i,u,i,U,T,时，输入变高，输出变低电平。,R,临界,=1.45K,R,u,i,+5V,F,R,4,R,2,R,1,3k,T,2,R,5,R,3,T,3,T,4,T,1,T,5,b,1,c,1,A,B,C,1.,悬空的输入端相当于接高电平。,2.,为了防止干扰，可将悬空的输入端接高电平。,说明,2.2.4 TTL,与非门的动态特性,一、传输延迟时间,输出电平的变化落后于输入电平的变化。,原因：二极管、三极管的状态转换需,要一定的时间。,v,I,v,O,t,t,t,PHL,t,PLH,V,m,/2,V,m,/2,t,PHL,：导通传输时间,t,PLH,：截止传输时间,平均传输时间,一般为,10,20ns,二、动态尖峰电流,静态时，电源电流较小，在,10mA,左右。,输出从低到高变化时,T5,由深度饱和到截止慢，,T4,由截止到导通快，故有一段时间,T5,、,T4,同时导通，,电流很大,尖峰电流（浪涌电流）,T4,从放大到截止较快，,T5,从截止到导通快，同时导通时间极短，尖峰电流持续时间较短,输出从高到低变化时,尖峰电流的影响：使电源的平均电流加大了,v,O,i,CC,t,t,I,CCH,I,CCL,应采取合理的接地和去耦措施。,2.2.5 TTL,与非门的主要性能参数,结合前述内容自学查看表,2-4,（,P58,）,2.2.6,其他类型的,TTL,门电路,一、集电极开路的门电路（,OC,门）,二、三态输出门电路,TTL,门电路除了与非门外，还有其他逻辑功能的门电路，如与门、或门、或非门、与或非门、异或门、同或门、集电极开路门和三态门等。,一、集电极开路的门电路（,OC,门）,推拉式输出结构的局限性：,不允许输出端并联使用,电源确定后输出高电平不能变化,驱动能力不够,克服上述局限性的办法：把输出级改成集电极开路的三极管结构。,称为,集电极开路的门电路,，简称,OC,门,若,G1,门输出高电平，,G2,门输出,低电平，则,G1,门的,T4,和,G2,门的,T5,同时导通，,产生很大的电流,，可能使门电路损坏。,V,CC,V,CC,R,4,Y,2,T,5,R,4,Y,1,T,4,R,3,G,1,G,2,并联使用,集电极开路与非门的电路结构及符号：,工作原理：,1.,单个门使用,T,5,A,B,V,CC,R,1,R,2,R,3,Y,T,1,T,2,使用时需外,接上拉电阻,R,L,V,CC,R,L,只要,A,、,B,有一个为低电平，,则,T2,、,T5,截止，,Y,为高电平。且,V,OH,V,CC,只有,A,、,B,均为高电平时，,则,T2,、,T5,导通，,Y,为低电平。,A,B,Y,2.,输出端并联使用,(,线与,),两个门共用一个上拉电阻,R,L,V,CC,Y,R,L,V,CC,A,Y,1,T,1,T,2,T,5,B,V,CC,C,Y,2,T,1,T ,2,T ,5,D,G1,G2,A,B,Y,C,D,R,L,V,CC,线与,当,G1,门输出高电平,(T,5,截止,),，,G2,门输出低电平,(T ,5,导通,),时,只要,R,L,足够大，电流即可被限制,在允许的范围内,.,此时输出为低电平,V,CC,Y,R,L,V,CC,Y,1,T,2,T,5,V,CC,Y,2,T,2,T ,5,G1,G2,i,当,G1,门、,G2,门输出均为低电平时，,T5,、,T,5,均导通,输出为低电平,V,CC,Y,R,L,V,CC,Y,1,T,2,T,5,V,CC,Y,2,T,2,T,5,G1,G2,i,2,i,1,只要,R,L,能满足情况,的要求,则肯定能满足情况,的要求,当,G1,门、,G2,门输出均为高电平时，,T5,、,T,5,均截止,输出为高电平,此时,R,L,值不能太大,，否则输出,高电平会下降过多,因为有漏电流和负载电流,V,CC,Y,R,L,V,CC,Y,1,T,2,T,5,V,CC,Y,2,T,2,T,5,G1,G2,I,CC,I,OH,I,OH,结论：,输出端并联，实现了与的关系，,称为,线与,Y=Y,1,Y,2,V,OH,OC,门的特点：,输出端可并联连接。,输出高电平近似为,V ,CC,，可改变。,有些,OC,门输出管尺寸较大，可承受较大电流和电压。如,SN7407,允许的负载电流达,40mA,。,上拉电阻的计算,假定将,n,个,OC,门的输出端并联使用，负载是,m,个,TTL,与非门,输出为高电平时，,R,L,不能太大，否则输出高电平下降太多,I,OH,为输出管的漏电流,I,IH,为负载门的高电平输入电流,V,IL,R,L,V,CC,V,IL,V,IL,.,.,.,.,p,n,I,CC,I,IH,I,OH,m,p,是输入端的个数，,m,是负载门的数目,当只有一个,输出为低电平，其他输出为高电平时，,R,L,不能太小,否则，输出低电平的门会被烧坏。,注意：,与非门,的低电平输入电流,为,m,I,IL,，而不是,p,I,IL,V,IH,R,L,V,CC,V,IL,V,IL,.,.,.,.,m,n,I,CC,I,IL,I,L,根据以上两式选择,R,L,的值。,p,是输入端的个数，,m,是负载门的数目,OC,门的应用：,实现逻辑函数,A,B,A,B,F,F,A,B,A,B,OC,门的应用：,实现电平转换,F,A,B,V,CC,(+10V),用作驱动器,允许的负载电流较大，可用于,驱动指示灯、继电器等。,F,A,B,V,CC,R,二、三态输出门电路,工作原理：,V,CC,R,1,R,2,A,Y,T,1,T,2,T,5,B,T,4,EN,D,增加使能端,EN,当,EN,=0,时，,D,导通，,V,C2,为低电平，,T4,截止同时，,V,B1,为低电平，,T2,、,T5,截止，输出端呈,高阻态,。,输出端有三种状态：,高电平，低电平，高阻态，,故称,三态门,当,EN,=1,时,，,D,截止，,电路与与原,TTL,电路无区别，,输出决定于输入,Y=AB,。,功能表：,EN=1,正常工作,EN=0,输出高阻,功能表：,EN=0,正常工作,EN=1,输出高阻,A,B,Y,EN,EN,为,1,时，处于工作状态，称为控制端,高电平有效,EN,为,0,时，处于工作状态，称为控制端,低电平有效,A,B,Y,EN,三态门的应用,总线结构：,将输出端并联，将各输出信号,分时送到公共总线上。,EN,1,=1,时，,G,1,数据到总线；,EN,2,=1,时，,G,2,数据到总,线；,EN,i,=1,时，,G,i,数据,到总线；,G,1,G,2,G,n,.,总 线,A,1,B,1,EN,1,A,2,B,2,EN,2,A,i,B,i,EN,i,E,N1,、,E,N2,、,E,Ni,轮流接入高电平，将不同数据分时送至总线。,三态门的应用,G,1,G,2,N,EN,双向传输：,EN=0,时，,G,1,工作，,数据,M,N,；,EN=1,时，,G,2,工作，,数据,N,M,。,M,2.2.7 TTL,集成门电路系列简介,74,系列,74H,、,74S,、,74LS,、,74AS,、,74ALS,系列,改进,74,系列,74H,系列,(,高速，功耗大,),74S,系列,(,速度快，功耗大,),74LS,系列,(,低功耗，高速度,),74AS,系列,(,超高速，大功耗,),达林顿,小电阻,抗饱和,有源泻放,二极管输入,大电阻,小电阻,大电阻,小尺寸,74ALS,系列,(,超高速，低功耗,),54,系列的,TTL,门电路，其电路结构和电气性能参数与,74,系列相同，主要区别在于,54,系列比,74,系列的工作温度范围更宽,(74,系列为,070 ,，,54,系列为,-55+125 ,),， 电源允许的工作范围也更大,(74,系列为,5 V(15%),，,54,系列为,5 V(110%,),。,补充：场效应管的开关特性,NMOS,管开关电路,V,DD,R,D,G,i,D,+,v,I,v,O,+,S,D,当,v,I,=,V,IL,时，场效应管截止，,i,D,0,，相当于开关断开，,v,O,V,DD,；,当,v,I,=,V,IH,时，场效应管导通，,u,DS,0,，相当于开关闭合，,v,O,0,；,当,v,I,V,GS(th),时，场效应管工作在恒流区；,当,v,I,增加到一定程度时，场效应管工作在 变阻区。,u,DS,i,D,U,GS1,=,U,GS(th),O,U,GS1,U,GS2,U,GS3,可变,电阻区,夹断区,恒流区,2.3CMOS,门电路,2.3.1 CMOS,反相器,工作原理,设,T,2,的开启电压为,V,GS(th)N,，,T,1,的开启电压,为,V,GS(th)P,，且,V,DD, V,GS(th)N,+| V,GS(th)P,|,T,1,导通,T,2,截止,v,O,= V,OH, V,DD,一、电路结构,T,1,为,PMOS,管，,T,2,为,NMOS,管,T,1,T,2,V,DD,S,2,v,O,i,D,v,I,P,N,G,1,S,1,G,2,1.,v,I,=v,IL,=0V,时,0V,V,DD,v,O,R,1,R,2,小,大,2,.v,I,=V,IH,=V,DD,时,T1,截止,T2,导通,v,O,= V,OL,0V,可见实现“非”的逻辑关系,V,DD,v,O,R,1,R,2,大,小,T,1,T,2,V,DD,S,2,v,O,i,D,v,I,P,N,G,1,S,1,G,2,V,DD,T1,、,T2,一个截止一个导通，具有互补性，故称,CMOS,电路。,2.3.2 CMOS,与非门,A,T,1,T,2,V,DD,Y,T,3,T,4,B,T,1,、,T,2,构成反相器；,T,3,、,T,4,构成反相器,将,T,1,、,T,3,并联，,T,2,、,T,4,串联,只要,A,、,B,中有一个为低电平,，则,T,2,、,T,4,有一个截止，,T,1,、,T,3,有一个导通，,输出高电平,。,只有,A,、,B,均为高电平,，则,T,2,、,T,4,均导通，,T,1,、,T,3,均截止，输出,低电平,。,工作原理：,T,1,、,T,2,构成反相器；,T,3,、,T,4,构成反相器,将,T,1,、,T,3,串联，,T,2,、,T,4,并联,只要,A,、,B,中有一个为高电平,，则,T,2,、,T,4,有一个导通，,T,1,、,T,3,有一个截止，,输出低电平,。,只有,A,、,B,均为低电平,，则,T,2,、,T,4,均截止，,T,1,、,T,3,均导通，,输出高电平,。,利用与非门、或非门和反相器又可组成与门、或门、与或非门等,工作原理：,A,T,3,V,DD,Y,T,1,B,T,2,T,4,2.3.3 CMOS,或非门,2.3.4 CMOS,三态输出的门电路,当,EN=1,时，,T,1,、,T,2,截止，输出为高阻态；,当,EN=0,时，,T,1,、,T,2,导通，输出,Y=A,电路结构与符号,A,V,DD,T,1,EN,Y,T,1,T,2,T,2,控制端低电平有效,Y,A,EN,2.3.5 CMOS,传输门（也称双向模拟开关）,In/Out,Out/In,C,CMOS,传输门逻辑符号,当,C=1,时，模拟开关导通，信号可在双向输入端间通过；,当,C=0,时，模拟开关截止，输入和输出之间断开。,2.3.6 CMOS,集成电路的各种系列,CC4000,系列,54/74C,、,54/74HC/HCT,、双极性,CMOS,等,改进,二、双极性,CMOS,系列,1.,缩小尺寸,2.,减小电容,1.,逻辑部分采用,CMOS,结构,2.,输出部分采用双极性三极管,一、高速,CMOS,系列（,54HC/74HC,系列）,改进措施：,改进措施：,54HC/74HC,系列与,54LS/74LS,系列速度相当，使用,+5V,电源,兼有功耗低，输出电阻小的优点,2.3.7,低电压,CMOS,系列,（自学）,CMOS,电路的优点：,静态功耗小，每个门的功耗低至,1W,， 仅为,TTL,的,1/1000,。,允许电源电压范围宽。,V,DD,相对的范围达,318V,。,扇出系数大（,N 50,），驱动能力强。,抗干扰能力强：,CMOS,电路的噪声容限为,40% U,DD,。,集成度高，工作频率范围宽。,温度稳定性好， 可达,-40+85 ,，接近于,TTL,中,54,军品系列。,1.,焊接时，电烙铁外壳应接地。,2.,器件插入或拔出插座时，所有电压均需除去。,3.,不用的输入端应根据逻辑要求或接电源,U,DD,(,与非门,),，或接地,(,或非门,),，或与其它输入端连接。,4.,注意与,TTL,电路连接时的匹配问题。,CMOS,电路使用注意事项,2.4TTL,电路与,CMOS,门电路的接口,不同类型的集成电路因其输入、输出电平、负载能力等参数不同，互相连接时需要合适的接口电路。,驱动门,负载门,驱动门必须能为负载门提供合乎标准的高、低电平和足够的驱动电流。,2.4.1 TTL,电路驱动,CMOS,电路,CMOS,电路的电源电压为,5V,时，在,TTL,输出端接一上拉电阻即可。,CMOS,电路和,TTL,电路的电源电压不同时，需使用,TTL,的,OC,门，并在,TTL,输出端接一上拉电阻。,示意电路图参考教材,P70,。,2.4.2 CMOS,电路驱动,TTL,电路,CMOS,电路和,TTL,电路的电源电压不同时，需采用,CMOS,缓冲器,/,转换器做接口电路进行电平转换。,还需要考虑驱动电流的问题。,2.4.3,逻辑门多余输入端的处理,以不影响逻辑功能又能保证电路稳定可靠工作为原则。,一般不允许悬空。,根据具体逻辑门将多余端接电源、接地或与有用输入端并接。,如对与门、与非门中的输入端，可将多余端通过电阻接电源，或与有用输入端并接。,因为：,A1=A AA=A,本章小结,基本要求：,理解二极管构成的与、或门工作原理；,理解三极管构成的非门工作原理；,了解,TTL,与非门的工作原理；,掌握,TTL,的外特性；,5.,掌握,扇出系数,的计算方法,掌握,OC,门上拉电阻,的计算方法；,了解,CMOS,的外特性。,