半导体集成电路原理与设计—四节.pptVIP

三态逻辑门用途 E1 E2 E3 公用总线 三态门主要作为TTL电路与总线间的接口电路。 工作时，E1、E2、E3分时接入高电平。 附: 门电路的常见逻辑符号 与门 或门 非门 F=A?B F=A+B A B F A B F A B F A B F ? A B F A B F ? A 1 F A F A F A F 与非门 或非门 OC门 (两输入与非) A B F A B F A B F ? A B F A B F ? A B F A B F A B F A B F ? 国标 A B A B A B 国家标准 三态门 (两输入与非) 与或非门 + A B C D F A B C D F ? 第四章 晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路 晶体管的开关特性 ⒈开关作用 10K Vcc=5V 1k Vo β =40 T 截止 饱和 放大 Vbe Vbc 反偏 反偏， ib＝ic ＝0，开关断开 正偏 反偏， ic ＝ βib， 线性放大 正偏 正偏， ib IBS ， 开关闭合 截止状态 饱和状态 iB≥IBS ui=UIL0.5V uo=+VCC ui=UIH uo=0.3V ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － ＋ ＋ － － 0.7V 0.3V ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － ⒉ 动态特性 T从： 截止→导通 ，建立电荷需要时间 →ton 导通→截止存储电荷消散需要时间 →toff 开关时间: 说明: ⑴转换时间：截止→导通 时间ton较小 导通→截止时间toff较大 ⑵ toff中 ts占主要部分。 开启 延时 上升 关闭 存储 下降 t t ②ui=0.3V时，因为uBE0.5V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压： ①ui=1V时，三极管导通，基极电流： 因为0iBIBS，三极管工作在放大状态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA，输出电压： 三极管临界饱和时的基极电流： uo=VCC=5V ③ui＝3V时，三极管导通，基极电流： 而 因为iBIBS，三极管工作在饱和状态。输出电压： uo＝UCES＝0.3V uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V 标准TTL与非门（四管单元） TTL与非门是双极逻辑电路的基本单元，通过它可以衍生出各种逻辑电路。 发展趋势：提高速度、降低功耗（或降低电路的优值，即延时功耗积）。 四管单元：100PJ 全1才输出0，有0即输出1 延时功耗积（pJ）=tpdPD tpd为门的传输延时（ns） PD为门的空载导通功耗（mw） A B C F=ABC 四管单元电路 输入级：由多发射极管T1和电阻Rb1组成，其作用是对输入变量A、B、C实现逻辑与，所以它相当一个与门。 中间级：由T2、Rc2、Re2组成，在T2的集电极与发射极分别可以得到两个相位相反的电压，以满足输出级的需要。 输出级：由T3、T4、D和Rc4组成，这种电路形式称推拉式电路，它不仅输出阻抗低，带负载能力强， 而且可以提高工作速度。 多发射极晶体管及其等效电路 每个发射极都能使管子进入放大或饱和区。在电路的截止瞬间（输出由低电平转向高电平时），Q1管可反抽Q2管基区中过剩少子，使电路平均延迟时间tPD下降，提高电路工作速度。 TTL与非门的逻辑关系 （1）输入全为高电平3.6V时 T2、T3饱和导通， 实现了与非门的逻 辑功能之一： 输入全为高电平时， 输出为低电平。 由于T2饱和导通，VC2=1V。 T4和二极管D都截止。 由于T3饱和导通，输出电压为： VO=VCES3≈0.3V 该发射结导通，VB1=1V。T2、T3都截止。 （2）输入有低电平0.3V 时 实现了与非门的逻辑 功能的另一方面： 输入有低电平时， 输出为高电平。 忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V 。 由于T4和D导通，所以： VO≈VCC-VBE4-VD =5-0.7-0.7=