数字逻辑(邓建)0310双极逻辑课件.ppt

1、1 13.10 双极逻辑双极逻辑二极管开关特性二极管开关特性门限门限电压电压反向反向击穿击穿漏电流漏电流viVTI s+RfVd正偏正偏（导通）（导通）+反偏反偏（截止）（截止）2 23.10 双极逻辑双极逻辑二极管逻辑二极管逻辑ABD1D2RVCCY 电平偏移：输出和输入的数值不相等电平偏移：输出和输入的数值不相等 不能直接驱动负载不能直接驱动负载 通常用于集成电路内部的逻辑单元通常用于集成电路内部的逻辑单元02V 低电平低电平 逻辑逻辑023V 未定义未定义35V 高电平高电平 逻辑逻辑1二极管与门二极管与门3 3双极结型晶体管双极结型晶体管截止区截止区放大区放大区饱和区饱和区基极基极ba

2、secollector集电极集电极发射极发射极emitterVCCvo+-vi+-RBRCiC三极管反相器三极管反相器4 4肖特基晶体管肖特基晶体管三极管内部电荷的建立和消散都需要时间三极管内部电荷的建立和消散都需要时间 存储时间（传输延迟的重要部分）存储时间（传输延迟的重要部分）确保晶体管正常工作时不进入深度饱和确保晶体管正常工作时不进入深度饱和利用肖特基二极管利用肖特基二极管基极基极集电极集电极发射极发射极5 53.10.3 晶体管晶体管逻辑晶体管晶体管逻辑TTL与非门工作原理与非门工作原理TTL逻辑的电气特性逻辑的电气特性逻辑电平和噪声容限逻辑电平和噪声容限扇出扇出不用的输入端不用的输入

3、端其它其它TTL电路电路或非门、非反相门或非门、非反相门三态输出、集电极开路三态输出、集电极开路OC门门 TTL TTL系列系列 输入输入 低态：低态：0.00.00.80.8V V 高态：高态：2.05.02.05.0V V 输出输出 低态：低态：0.00.00.0.5V5V 高态：高态：2.2.7 75.05.0V V6 6ABZVCC=+5VQ2Q3Q4Q5Q6D1AD1B二极管与门二极管与门输入输入保护保护分分相相器器推拉式输出推拉式输出7 7推拉式输出推拉式输出分分相相器器二极管与门二极管与门输入输入保护保护低低导导通通截截止止截止截止高高高高低低ABZVCC=+5VQ2Q3Q4Q5

4、Q6D1AD1B8 8推拉式输出推拉式输出分分相相器器二极管与门二极管与门输入输入保护保护高高截截止止导导通通导通导通低低1.0V0.7VABZVCC=+5VQ2Q3Q4Q5Q6D1AD1B9 9如：如：TTLTTL门电路芯片（门电路芯片（四四2 2输入与非门输入与非门，型号，型号7474LS00LS00 )地地GNDGND外形外形&14141313121211111010 9 9 8 8 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7&管脚管脚电源电源V VCCCC（+5V+5V）TTLTTL门电路芯片简介门电路芯片简介1010引线排列从左下角引线排列从左下角 开始开始,逆时针计算逆

5、时针计算 缺口标记缺口标记17814绝大多数右下角GND绝大多数左上角Vcc 74LS00是在一个封装内有四个相同的与非门。其外形如图所示。集成与非门集成与非门7474LS00LS0011 11 TTL器件型号由五部分组成，器件型号由五部分组成，其符号和意义如表所示。其符号和意义如表所示。第第 1 部部 分分 第第 2 部部 分分第第 3 部部 分分第第4 部部 分分 第第5部分部分型号前级型号前级工作温度符号工作温度符号范围范围器件系列器件系列器件品器件品种种封装形式封装形式符符号号意义意义符符号号意义意义符号符号 意义意义符符号号意意义义符符号号意义意义CT SN中国制造中国制造的的TTL

6、类类美国美国TEXAS公司公司5474-55+125V 0+70 HSLSASALSFAS标准标准高速高速肖特基肖特基低功能肖特低功能肖特基基先进肖特基先进肖特基先进低功能先进低功能肖特基肖特基快捷肖特基快捷肖特基阿阿拉拉伯伯数数字字器器件件功功能能WBFDPJ陶瓷扁平陶瓷扁平封装扁平封装扁平全密封扁平全密封扁平陶瓷双列直播陶瓷双列直播塑料双列直播塑料双列直播黑陶瓷双列直播黑陶瓷双列直播表表 TTL器件型号组成的符号及意义器件型号组成的符号及意义1212名称名称国际常用系国际常用系列型号列型号国产部标型号国产部标型号说明说明四四2 2输入与非门输入与非门7474LS00LS00T1000T10

7、00四四2 2输入或门输入或门四四2 2异或门异或门四四2 2输入或非门输入或非门四四2 2输入与门输入与门双双4 4输入与非门输入与非门双双4 4输入与门输入与门六反相器六反相器8 8输入与非门输入与非门7474LS32LS327474LS02LS027474LS08LS087474LS86LS867474LS21LS217474LS20LS207474LS30LS307474LS04LS04T186T186T1008T1008T1086T1086T1021T1021T1002T1002一个组件内部一个组件内部有四个门，每有四个门，每个门有两个输个门有两个输入端一个输出入端一个输出端。端。一

8、个组件内有一个组件内有两个门，每个两个门，每个门有门有4 4个输入端。个输入端。只一个门，只一个门，8 8个个输入端。输入端。有有6 6个反相器。个反相器。常用常用TTLTTL逻辑门电路逻辑门电路1313图图3-751414逻辑系列逻辑系列3.8 3.8 CMOSCMOS系列系列HC、HCT 高速高速VHC、VHCTFCT、FCT-T3.13.10.6 TTL0.6 TTL系列系列H高速高速S肖特基肖特基L低功耗（低功耗（LS）A高级（高级（AS、ALS）F快速快速7454FAM nn器件标号器件标号功功能能对称输出驱动对称输出驱动15TTL 低功耗低功耗 （L）高速高速 （H）肖特基肖特基

9、（S）低功耗消特基低功耗消特基 （LS）先进低功耗肖特基先进低功耗肖特基 （ALS）先进肖特基先进肖特基 （AS）3.10.6 TTL3.10.6 TTL系列系列16（1 1）命名方式）命名方式SN 74 ALS 00SN 74 ALS 00表明生产者为表明生产者为德州仪器公司德州仪器公司5454：军用（：军用（-55-55125125）7474：商用（：商用（0 0 7070）子系列子系列逻辑功能：逻辑功能：00：与非门：与非门02：或非门：或非门04：非门：非门等等17（2 2）封装形式）封装形式 双列直插封装双列直插封装 （DIP）扁平封装扁平封装 （QFP）18（2 2）封装形式）封装

10、形式 阵列封装阵列封装 针式阵列针式阵列 （PGA）球栅阵列球栅阵列 （BGA）19193.10.8 CMOS/TTL接口接口需要考虑：噪声容限、扇出、电容负载需要考虑：噪声容限、扇出、电容负载202074HCT驱动驱动74LS 高态高态:3.84 2.0=1.84V 低态低态:|0.33 0.8|=0.47V不正常状态不正常状态VOLmax0.33VILmax0.8VIHmin2.0VOHmin3.8474HCT不正常状态不正常状态VOLmax0.5VOHmin2.7VIHmin2.0VILmax0.874LS74LS驱动驱动74HCT 高态高态:2.7 2.0=0.7V 低态低态:|0.5

11、 0.8|=0.3V1 1、直流噪声容限、直流噪声容限212174HCT74HCT驱动驱动7474LSLS 低态扇出：低态扇出：2 2、扇出、扇出104.04 mAmAIIILOL 高态扇出：高态扇出：200204 AmAIIIHOH 高态剩余驱动能力：高态剩余驱动能力：CMOS:74HCTIOH=4 mAIOL =4 mAIIH=1 AIIL =1 ATTL:74LSIOH=400 AIOL =8 mAIIH=20 AIIL =0.4 mAmAAmA8.32004 总扇出总扇出22222 2、扇出、扇出CMOS:74HCTIOH=4 mAIOL =4 mAIIH=1 AIIL =1 ATTL

12、:74LSIOH=400 AIOL =8 mAIIH=20 AIIL =0.4 mA思考：思考：7474LS(TTL)LS(TTL)驱动驱动7474HCT(CMOS)HCT(CMOS)的情况？的情况？为什么说用为什么说用TTLTTL驱动驱动TTLTTL兼容的兼容的CMOSCMOS输入端几乎不用考虑直流扇出的限制？输入端几乎不用考虑直流扇出的限制？表表3-7表表3-6表表3-1123233.10.9 发射极耦合逻辑发射极耦合逻辑ECL如何提高速度？如何提高速度？防止晶体管饱和防止晶体管饱和电流型逻辑（电流型逻辑（CML）（currentmode logic，CML）也称为：发射极耦合（也称为：发

13、射极耦合（ECL）（emitter-coupled logic emitter-coupled logic）2424输入低态：输入低态：3.63.6V VVCC=5.0VR1300 R2330 INOUT1OUT2VBB 4.0VR31.3k VEE=0.0VQ1 Q2Q2Q2抢先导通抢先导通3.4V基本基本CML电路电路Q1Q1截止截止OUT1=5.0VOUT1=5.0VOUT2=4.2VOUT2=4.2V输出高态输出高态5.05.0V V4.24.2V V2525基本基本CML电路电路输入高态：输入高态：4.44.4V VVCC=5.0VR1300 R2330 INOUT1OUT2VBB

14、4.0VR31.3k VEE=0.0VQ1 Q2Q1Q1抢先导通抢先导通3.8VQ2Q2截止截止OUT2=5.0VOUT2=5.0VOUT1=4.2VOUT1=4.2V输出低态输出低态4.24.2V V5.05.0V V差分输出差分输出differential outputdifferential output2626输入输入A A、B B波形如图所示波形如图所示,请画出与非门请画出与非门的输出（的输出（Y Y）波形。波形。ABYY=AB课堂练习课堂练习:&A AB BY Y A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0真值表真值表2727课后作业课后作业题题3.53题题3.54 3.10.4节和节和3.10.5节定义了节定义了TTL电路的电路的8种不种不同的电气参数，根据表同的电气参数，根据表3-10的数据表，请确的数据表，请确定定74ALSOO各参数的最坏值。各参数的最坏值。题题3.56(ab)题题3.57(ad)