《数字电子技术基础》第五版阎石第03章门电路.pptxVIP

第3章门电路3.1概述3.2分立元件门电路3.3TTL门电路3.4CMOS门电路

3.1概述分立门电路逻辑门电路二极管门电路集成门电路NMOS门MOS门电路门电路是用以实现逻辑关系的电子电路。常用门电路：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等三极管门电路TTL门电路PMOS门CMOS门

集成电路IntegratedCircuits(IC)：集成电路就是将元、器件和连线制作在一个半导体基片上的完整电路。规模：小规模集成电路：10个门以内中规模集成电路：小于100个门大规模集成电路：小于10000个门超大规模集成电路：10000个门以上根据所使用半导体器件不同分为：TTL电路:晶体管-晶体管逻辑电路（Transister-Transister-Logic）MOS电路:采用金属－氧化物半导体场效应管(MetalOxideSemi-conductorFieldEffectTransistor,缩写为MOSFET)制造

CMOS集成电路：

广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路4000系列74HC74HCT74VHC74VHCT速度慢与TTL不兼容抗干扰功耗低74LVC74VAUC速度加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低速度两倍于74HC与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低低(超低)电压速度更加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低74系列74LS系列74AS系列74ALSTTL集成电路:广泛应用于中大规模集成电路

获得高、低电平的基本原理S闭合，输出v0=0实际开关为晶体二极管、三极管以及场效应管等电子器件S断开，输出v0=Vcc门电路是以高/低电平来表示逻辑值1/0

正逻辑和负逻辑A正逻辑高电平：1低电平：0B负逻辑低电平：1高电平：0C实际中高/低电平都有一个允许的范围D本课内无特殊说明均指正逻辑E在数字电路中，对电子元件、器件参数精度的要求及其电源的稳定度的要求比模拟电路要低。

3.2分立元件门电路3.2.1半导体二极管和半导体三极管的开关特性数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管工作在开关状态。导通状态：相当于开关闭合截止状态：相当于开关断开。逻辑变量←→两状态开关：在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：0和1；电子开关有两种状态：闭合、断开。半导体二极管、三极管和MOS管，则是构成这种电子开关的基本开关元件。

一、半导体二极管的开关特性二极管的伏安特性曲线正向导通时UD(ON)≈0.7VRD≈几Ω～几十Ω相当于开关闭合

一、半导体二极管的开关特性反向截止时反向饱和电流极小反向电阻很大（约几百kΩ）相当于开关断开二极管的伏安特性曲线

二极管的开关电路：VI=VIHD截止，VO=VOH=VCC开关断开VI=VIL D导通，VO=VOL=0.7V开关闭合

二极管的动态电流波形：外加电压突然反向时，电流的变化情况

二、三极管的开关特性三极管输出特性：固定一个IB值，即得一条曲线，在VCE0.7V以后，基本为水平直线

双极型三极管的基本开关电路只要参数合理：VI=VIL时，T截止，VO=VOHVI=VIH时，T导通，VO=VOL

开启时间ton上升时间tr延迟时间td关闭时间toff下降时间tf存储时间ts三极管的开关时间

3.2.2二极管与门Y=AB设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABY000010100111规定3V以上为10.7V以下为0

3.2.3二极管或门ABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111规定2.3V以上为10V以下为0设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VY=A+B

二极管构成的门电路的缺点:电平有偏移带负载能力差只用于IC内部电路

含有无关项的逻辑函数化简门电路及分类分立元件门电路上次课内容回顾

3.3TTL门电路TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管—晶体管逻辑门电路，简称TTL电路。TTL电路的基本环节是反相器。因此首先简单了解TTL反相器的电路及工作原理，掌握其特性曲线和主要参数。

3.3.1TTL反相器电路结构

T1的发射结导通VB1=VIL+VoN=0.9vT2、T5截止T4导通①A输入低电平时0.2V0.9V

②A输入高电平时4VT1处于倒置工作状态，集电结正偏，发射结反偏，不考虑T2存在情况下VB1=VIL+VoN=4.1vT2、T5导通，使得VB1=0.7*3=2.1vT4