1、Digital Electronics Technology2022-1-19第三章第三章 门电路门电路Digital Electronics Technology2022-1-191 1、重点掌握、重点掌握CMOSCMOS门和门和TTLTTL门电路的外部特性门电路的外部特性2 2、外部特性包括两个方面：、外部特性包括两个方面： 逻辑功能逻辑功能和和外部电气特性外部电气特性Digital Electronics Technology2022-1-19 数字电路中的晶体二极管、三极管和数字电路中的晶体二极管、三极管和MOSMOS管工管工作在开关状态。作在开关状态。导通状态：相当于开关闭合导通状态
2、：相当于开关闭合截止状态：相当于开关断开。截止状态：相当于开关断开。逻辑变量逻辑变量两状态开关：两状态开关： 在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：0 0和和1 1；电子开关有两种状态：闭合、断开。电子开关有两种状态：闭合、断开。半导体二极管、三极管和半导体二极管、三极管和MOSMOS管，则是构成这管，则是构成这种电子开关的基本开关元件。种电子开关的基本开关元件。Digital Electronics Technology2022-1-19 (1) (1) 静态特性：静态特性： 断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻R ROF
3、FOFF = = 无穷，电流无穷，电流I IOFFOFF = 0 = 0。 闭合时，流过其中的电流不管多大，等效电阻闭合时，流过其中的电流不管多大，等效电阻R RONON = 0= 0，电压，电压U UAKAK = 0 = 0。 (2) (2) 动态特性：动态特性： 开通时间开通时间 t tonon = 0 = 0 关断时间关断时间 t toff off = 0 = 0 理想开关的开关特性：理想开关的开关特性： Digital Electronics Technology2022-1-19客观世界中，没有理想开关。客观世界中，没有理想开关。乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分乒乓开关、继电
4、器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。半导体二极管、三极管和半导体二极管、三极管和MOSMOS管做为开关使用管做为开关使用时，其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。时，其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。Digital Electronics Technology2022-1-191. 门电路门电路 是用以实现逻辑关系的电子电路，与基本逻辑关系是用以实现逻辑关系的电子电路，与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
5、、相对应。门电路主要有：与门、或门、与非门、或非门、异或门等异或门等。3.1 概述概述3. 正负逻辑正负逻辑n 正逻辑：正逻辑：用高电平代表用高电平代表1、低电平代表、低电平代表0。在数字电路。在数字电路中，一般采用正逻辑系统。中，一般采用正逻辑系统。n 负逻辑：负逻辑：用高电平代表用高电平代表0、低电平代表、低电平代表1。2. 高低电平高低电平n 高电平：高电平：数字电路中较高电平代表电压数值的范围。数字电路中较高电平代表电压数值的范围。n 低电平：低电平：数字电路中较低电平代表电压数值的范围。数字电路中较低电平代表电压数值的范围。Digital Electronics Technology
6、2022-1-194. 集成电路集成电路n IC（Integrated Circuits）：）：将元、器件制作在同一硅片上，将元、器件制作在同一硅片上，以实现电路的某些功能。以实现电路的某些功能。n SSI（Small-Scale Integration）：）： 10个门电路。个门电路。n MSI（Medium-Scale Integration）：）：10100个门电路。个门电路。n LSI（Large-Scale Integration）：）：100010000个门电路。个门电路。n VLSI（Very Large-Scale Integration）：）： 10000个门电路。个门电路。
7、tvVHVLPositive Logic10tvVHVLNegative Logic103.1 概述概述Digital Electronics Technology2022-1-193.2 半导体二极管门电路半导体二极管门电路1. 半导体二极管的开关特性半导体二极管的开关特性 用来接通或断开电路的开关器件应具有两种工作状态：用来接通或断开电路的开关器件应具有两种工作状态：一种是接通（要求其阻抗很小，相当于短路），另一种是一种是接通（要求其阻抗很小，相当于短路），另一种是断开（要求其阻抗很大，相当于开路）。断开（要求其阻抗很大，相当于开路）。 二极管具有单向导电性：正向导通，反向截止，相当二极管
8、具有单向导电性：正向导通，反向截止，相当于一个受电压控制的电子开关。于一个受电压控制的电子开关。 二极管加正向电压时导通，伏安特性很陡、压降很小二极管加正向电压时导通，伏安特性很陡、压降很小（硅管为（硅管为0.7V，锗管为，锗管为0.3V），可以近似看作是一个闭合），可以近似看作是一个闭合的开关。二极管加反向电压时截止，反向电流很小（的开关。二极管加反向电压时截止，反向电流很小（nA级），可以近似看作是一个断开的开关。把级），可以近似看作是一个断开的开关。把uDUT=0.5V看看成是硅二极管的截止条件。成是硅二极管的截止条件。 Digital Electronics Technology202
9、2-1-193.2 半导体二极管门电路半导体二极管门电路Digital Electronics Technology2022-1-193.2 半导体二极管门电路半导体二极管门电路 在低速脉冲电路中，二极管开关在低速脉冲电路中，二极管开关由接通到断开，或由断开到接通所需由接通到断开，或由断开到接通所需要的转换时间通常是可以忽略的。然要的转换时间通常是可以忽略的。然而在数字电路中，二极管开关经常工而在数字电路中，二极管开关经常工作在高速通断状态。由于作在高速通断状态。由于PN结中存储结中存储电荷的存在，二极管开关状态的转换电荷的存在，二极管开关状态的转换不能瞬间完成，需经历一个过程。不能瞬间完成，
10、需经历一个过程。 tre=ts+tf 叫做反向恢复时间。该现象叫做反向恢复时间。该现象说明，二极管在输入负跳变电压作用说明，二极管在输入负跳变电压作用下，开始仍然是导通的，只有经过一下，开始仍然是导通的，只有经过一段反向恢复时间段反向恢复时间tre之后，才能进入截之后，才能进入截止状态。由于止状态。由于tre的存在，限制了二极的存在，限制了二极管的开关速度管的开关速度 。Digital Electronics Technology2022-1-192. 2. 动态特性：动态特性：若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去单向导电作用。因此单向导电作用。
11、因此高频应用时高频应用时需考虑此参数。需考虑此参数。二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间。通常后者所需的时间长得多。要一定的时间。通常后者所需的时间长得多。 反向恢复时间反向恢复时间t tre re ：二极管从导通到截止所需的时间。：二极管从导通到截止所需的时间。一般为纳秒数量级（通常一般为纳秒数量级（通常t tre re 5ns 5ns ）。）。Digital Electronics Technology2022-1-193.2 半导体二极管门电路半导体二极管门电路2. 二极管与门二极管与门3. 二极管或门二极管或门ABYDigital
12、 Electronics Technology2022-1-193.2.2 二极管与门设设VCC = 5V加到加到A,B的的 VIH=3V VIL=0V二极管导通时二极管导通时 VDF=0.7VABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABY000010100111规定规定3V以上为以上为10.7V以下为以下为0Digital Electronics Technology2022-1-193.2.3 二极管二极管或或门门加到加到A,B的的 VIH=3V VIL=0V二极管导通时二极管导通时 VDF=0.7VABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2
13、.3VABY000011101111规定规定2.3V以上为以上为10V以下为以下为0Digital Electronics Technology2022-1-19二极管构成的门电路的缺点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Digital Electronics Technology2022-1-193.3 CMOS门电路门电路 MOS门电路：以门电路：以MOS管作为开关元件构成的门电路。管作为开关元件构成的门电路。 MOS门电路，尤其是门电路，尤其是CMOS门电路具有制造工艺简单、门电路具有制造工艺简单、集成度高、抗干扰能力强、功耗低、价格便宜等优点，得集成度高、抗
14、干扰能力强、功耗低、价格便宜等优点，得到了十分迅速的发展。到了十分迅速的发展。 MOS管有管有NMOS管和管和PMOS管两种。当管两种。当NMOS管和管和PMOS管成对出现在电路中，且二者在工作中互补，称为管成对出现在电路中，且二者在工作中互补，称为CMOS管管(意为互补意为互补Complementary-Symmetry)。MOS管有管有增强型和耗尽型两种。在数字电路中，多采用增强型。增强型和耗尽型两种。在数字电路中，多采用增强型。Complementary Metal Oxide Semiconductor FETDigital Electronics Technology2022-1-1
15、9N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)场效应管场效应管分类：分类：复习模电复习模电Digital Electronics Technology2022-1-191.4.2绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 MOSFET MOSFET Metal-Oxide Semiconductor Field Effect TransistorMetal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 由金属氧化物和半导体制
16、成。称为由金属氧化物和半导体制成。称为金属氧化物金属氧化物-半导半导体场效应管体场效应管，或简称，或简称 MOS 场效应管场效应管。特点：输入电阻可达特点：输入电阻可达 1010 以上。以上。类型类型N 沟道沟道P 沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型UGS = 0 时漏源间存在导电沟道称时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；耗尽型场效应管；UGS = 0 时漏源间不存在导电沟道称时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。增强型场效应管。复习模电复习模电Digital Electronics Technology2022-1-19一、一、N 沟道增强型沟道增强型 MOS 场效
17、应管场效应管 结构结构P 型衬底型衬底N+N+BGSDSiO2源极源极 S漏极漏极 D衬底引线衬底引线 B栅极栅极 G图图 1.4.7N 沟道增强型沟道增强型MOS 场效应管的结构示意图场效应管的结构示意图SGDB复习模电复习模电Digital Electronics Technology2022-1-191. 工作原理工作原理 绝缘栅场效应管利用绝缘栅场效应管利用 UGS 来控制来控制“感应电荷感应电荷”的多的多少，改变由这些少，改变由这些“感应电荷感应电荷”形成的导电沟道的状况，形成的导电沟道的状况，以控制漏极电流以控制漏极电流 ID。2.工作原理分析工作原理分析( (1) )UGS =
18、0 漏源之间相当于两个背靠漏源之间相当于两个背靠背的背的 PN 结，无论漏源之间加何结，无论漏源之间加何种极性电压，种极性电压，总是不导电总是不导电。SBD复习模电复习模电Digital Electronics Technology2022-1-19( (2) ) UDS = 0，0 UGS UT) )导电沟道呈现一个楔形。导电沟道呈现一个楔形。漏极形成电流漏极形成电流 ID 。b. UDS= UGS UT， UGD = UT靠近漏极沟道达到临界开靠近漏极沟道达到临界开启程度，出现预夹断。启程度，出现预夹断。c. UDS UGS UT， UGD UT一方面、一方面、UDS增大时、夹断区变宽，沟
19、道电阻变大；增大时、夹断区变宽，沟道电阻变大；另一方面、另一方面、DS两端电压增大。这样，电流两端电压增大。这样，电流ID可以基本不变可以基本不变a. UDS UTP 型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDDP 型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDDP 型衬底型衬底N+N+BGSDVGSVDD夹断区夹断区复习模电复习模电Digital Electronics Technology2022-1-19DP型衬底型衬底N+N+BGSVGSVDDP型衬底型衬底N+N+BGSDVGSVDDP型衬底型衬底N+N+BGSDVGSVDD夹断区夹断区图图 1.4.9UDS 对导电沟道的影响对导电沟道的影响(
20、(a) ) UGD UT( (b) ) UGD = UT( (c) ) UGD UGS UT时，对应于不同的时，对应于不同的uGS就有一个确定的就有一个确定的iD 。此时，此时， 可以把可以把iD近似看成是近似看成是uGS控制的电流源。控制的电流源。复习模电复习模电Digital Electronics Technology2022-1-193. 特性曲线与电流方程特性曲线与电流方程( (a) )转移特性转移特性( (b) )输出特性输出特性UGS UT 时时) )三个区：可变电阻区、三个区：可变电阻区、恒流区恒流区( (或饱和区或饱和区) )、夹断、夹断区。区。UT 2UTIDOuGS /V
21、iD /mAO图图 1.4.10 ( (a) )图图 1.4.10 ( (b) )iD/mAuDS /VOTGSUU 预夹断轨迹预夹断轨迹恒流区恒流区 可变可变电阻区电阻区夹断区。夹断区。UGS增加增加复习模电复习模电Digital Electronics Technology2022-1-19二、二、N 沟道耗尽型沟道耗尽型 MOS 场效应管场效应管P型衬底型衬底N+N+BGSD+制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子，制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子，这些正离子电场在这些正离子电场在 P 型衬底中型衬底中“感应感应”负电荷，形成负电荷，形成“反反型层型层”。即使。即使 U
22、GS = 0 也会形成也会形成 N 型导电沟道。型导电沟道。+UGS = 0，UDS 0，产生，产生较大的漏极电流；较大的漏极电流；UGS 0；UGS 正、负、正、负、零均可。零均可。iD/mAuGS /VOUP( (a) )转移特性转移特性IDSS耗尽型耗尽型 MOS MOS 管的符号管的符号SGDB( (b) )输出特性输出特性iD/mAuDS /VO+1VUGS=0- -3 V- -1 V- -2 V432151015 20N 沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET复习模电复习模电Digital Electronics Technology2022-1-19三、三、P沟道沟道MOS管管1.P沟
23、道增强型沟道增强型MOS管管的开启电压的开启电压UGS(th) 0当当UGS Vgs(th) Rds 10 () - Vgs(th) Rds 106 () I 10-6 (A) 0Vgs - Vgs(th) Rds 10 () ton 。开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。3.5 TTL门电路Digital Electronics Technology2022-1-193. TTL反相器反相器3.5 TTL门电路 当输入高电平时，当输入高电平时， u uI I=3.4V=3.4V，如果不考虑如果不考虑T T2 2的存在，应有：的存在，应有：u
24、 uB1B1=3.4V+0.7=4.1V=3.4V+0.7=4.1V 显然存在显然存在T T2 2、T T5 5的情况下，的情况下， T T2 2、T T5 5的发射结必然同时导通。的发射结必然同时导通。而一旦而一旦T T2 2、T T5 5导通导通后，导通导通后，u uB1B1便便被钳位在被钳位在2.1V2.1V，所以，所以u uB1B1不可能不可能是是4.1V4.1V。 VTVT4 4截止。截止。VTVT5 5导通，输出为低导通，输出为低电平电平u uO O=00.3V=00.3V。2.1V0.3V3.4V（1）电路结构和工作原理）电路结构和工作原理Digital Electronics
25、Technology2022-1-193.5 TTL门电路 当 输 入 低 电 平 时 ，当 输 入 低 电 平 时 ， uI=0.3V，T1发射结导通，发射结导通， uB1=0.3V+0.7V=1VT2和和T5均截止，均截止，T4和和VD导导通。输出高电平通。输出高电平 uO =VCC UBE4-UD-IB4R2 5V-0.7V-0.7V=3.6V1V3.6V0.3VDigital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路（2）TTL反相器的电压传输特性及参数反相器的电压传输特性及参数 截止区截止区线性区线性区转折区转折区饱和区饱和区VT4导通导通V
26、T4截止截止Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路 输出高电平输出高电平UOH 典型值为典型值为3.4V。 输出低电平输出低电平UOL 典型值为典型值为0.3V。Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路 开门电平开门电平UON一般要求一般要求UON 1.8V 关门电平关门电平UOFF一般要求一般要求UOFF 0.8V 在保证输出为额在保证输出为额定低电平的条件下，定低电平的条件下，允许的最小输入高电允许的最小输入高电平的数值，称为开门平的数值，称为开门电平电平UON。在保证输出
27、为额定高电平的条件在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大输入低电平的数值，下，允许的最大输入低电平的数值，称为关门电平称为关门电平UOFF。UOFFUON 电压传输特性曲线转折区中点所对应的电压传输特性曲线转折区中点所对应的uI值称为阈值电压值称为阈值电压UTH（又称门槛电平）。通常（又称门槛电平）。通常UTH 1.4V。 Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路 噪声容限（噪声容限（ UNL和和UNH ） 噪声容限也称噪声容限也称抗干扰能力，它反抗干扰能力，它反映门电路在多大的映门电路在多大的干扰电压下仍能正干扰电压下仍能正常工作
28、。常工作。UNL和和UNH越大，电路的抗干越大，电路的抗干扰能力越强。扰能力越强。VNH =VOHmin -VIHmin VNL = VILmax -VOLmax VOHmin =2.4VVOLmax =0.4VVIHmin =2.0VVILmax =0.8VDigital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路（3）TTL反相器的输入特性和输出特性反相器的输入特性和输出特性 输入伏安特性输入伏安特性Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路 两个重要参数：两个重要参数： (1) 输入短路电流输
29、入短路电流IIS当当uI = 0V时，时，iI从输入端流出。从输入端流出。 iI =(VCCUBE1)/R1 =(50.7)/4 1.1mA(2) 高电平输入电流高电平输入电流IIH 当输入为高电平时，当输入为高电平时，T1的发射结反偏，集电结正偏，的发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态，倒置工作的三极管电流放大系数处于倒置工作状态，倒置工作的三极管电流放大系数反反很很小小(约在约在0.01以下以下)，所以，所以IIH很小，约为很小，约为10A左右。左右。Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路 输出特性输出特性(a) 输出高电平时
30、的输出特性输出高电平时的输出特性负载电流负载电流iL不可过大，否则输出高电平会降低。不可过大，否则输出高电平会降低。拉电流负载拉电流负载Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路(b) 输出低电平时的输出特性输出低电平时的输出特性 负载电流负载电流iL不可过大，否则输出低电平会升高。一般不可过大，否则输出低电平会升高。一般灌电流在灌电流在20mA以下时，电路可以正常工作。典型以下时，电路可以正常工作。典型TTL门门电路的灌电流负载为电路的灌电流负载为12.8 mA。 灌电流负载灌电流负载Digital Electronics Techno
31、logy2022-1-193.5 TTL门电路 （4 ）TTL反相器的动态特性反相器的动态特性 传输延迟时间传输延迟时间tpd 平均传输延迟时平均传输延迟时间间tpd表征了门电路表征了门电路的开关速度。的开关速度。 tpd =（tpLH +tpHL）/2 74LS0474LS04反相器的典型值反相器的典型值tpHL =8nstpLH =12nsDigital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路（1） TTL与非门与非门4. 其他类型的其他类型的TTL门电路门电路全全1输出输出0有有0输出输出11V2.1VDigital Electronics T
32、echnology2022-1-193.5 TTL门电路 每一个发射极能各自独立形成正向偏置的发射结，并每一个发射极能各自独立形成正向偏置的发射结，并可使三极管进入放大或饱和区。可使三极管进入放大或饱和区。多发射极三极管多发射极三极管 有有0.3V箝位于箝位于1.0V全为全为3.6V集电集电结导结导通通Digital Electronics Technology2022-1-19(2) (2) 或非门或非门OHO34OLO342201VVTTBAVVTTBATT 导通导通截止，截止，才有，才有同为同为、只有只有截止截止导通，导通，均使均使任何一个为任何一个为、所以所以的输出并联的输出并联和和因
33、为因为路路两个完全一样的输入电两个完全一样的输入电Digital Electronics Technology2022-1-19(4) (4) 异或门异或门A AB BY Y0 00 0T4T5T4T5截止截止T7T9T7T9导通导通0 00 01 1T1T1导通导通T6T6截截止止T4T4导通导通T7T7截止截止T8T8导通，导通，T9T9截止截止1 11 10 0T1T1导通导通T6T6截截止止T5T5导通导通T7T7截止截止T8T8导通，导通，T9T9截止截止1 11 11 1T6T9T6T9导通导通T8T8截止截止0 0Digital Electronics Technology202
34、2-1-193.5 TTL门电路（5）集电极开路门（）集电极开路门（OC门）门）集电极集电极开路开路Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路例：例：用用OC门实现电平转换门实现电平转换Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路（6）三态门）三态门(TS门）门）01截止截止YAB EN = 0时，电路为正常的与非工作状态，所以称时，电路为正常的与非工作状态，所以称控制端低电平有效。控制端低电平有效。Digital Electronics Technology2022-1-193.5
35、TTL门电路10导通导通1.0V1.0V截止截止截止截止高阻高阻当当EN = 1时，门电路输出端处于高阻状态。时，门电路输出端处于高阻状态。Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路控制端高电平有效的三态门控制端高电平有效的三态门控制端低电平有效的三态门控制端低电平有效的三态门用用“”表示输出表示输出为三态。为三态。高电平有效高电平有效低电平有效低电平有效Digital Electronics Technology2022-1-19三态门电路的输出有三种可能出现的状态：三态门电路的输出有三种可能出现的状态：高电平、低电平、高阻。高电平、低
36、电平、高阻。何为高阻状态？何为高阻状态？悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。测电阻为测电阻为，故称为高阻状态。，故称为高阻状态。测电压为测电压为0V0V，但不是接地。，但不是接地。因为悬空，所以测其电流为因为悬空，所以测其电流为0A0A。Digital Electronics Technology2022-1-19三态门的主要应用实现总线传输三态门的主要应用实现总线传输要求各门的控制要求各门的控制端端ENEN轮流为高电平，轮流为高电平，且在任何时刻只有一且在任何时刻只有一个门的控制端为高电个门的控制端为高电平。平。用三态门实现总线传输用三态门实现总线传输 如有如有8
37、 8个门，则个门，则8 8个个ENEN端的波形应依次端的波形应依次为高电平，如下页所为高电平，如下页所示。示。Digital Electronics Technology2022-1-19Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路肖特基三极管（肖特基三极管（Schottky Transistors）R2+VIN-+VCE=0.2V-VBE=0.6V+-VBC=0.4VbaseemittercollectorR2R1VINVOUTQ1VCC+VIN-+VCE=0.35V-VBE=0.6V+-VBC=0.25V+ 0.25V - 为什么用肖特
38、基二极管可为什么用肖特基二极管可以减少传输延迟时间以减少传输延迟时间减少减少了三极管的饱和深度了三极管的饱和深度（4）肖特基系列）肖特基系列TTL门电路门电路Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路5. TTL系列系列74 FAM nn前缀系列助记符功能数字 74S(Schottky TTL): 肖特基肖特基TTL系列，比普通系列，比普通74系列速系列速度高，但功耗大。度高，但功耗大。74LS(Low-power Schottky TTL):低功耗肖特基低功耗肖特基TTL系列，系列，比普通比普通74系列速度高，功耗只有其系列速度高，功耗
39、只有其1/5。74AS(Advanced Schottky TTL):改进型肖特基改进型肖特基TTL系列，系列，比普通肖特基系列速度高一倍，功耗相同。比普通肖特基系列速度高一倍，功耗相同。Digital Electronics Technology2022-1-193.5 TTL门电路 74ALS(Advanced Low-power Schottky TTL):改进型低改进型低功耗肖特基功耗肖特基TTL系列，比系列，比74LS系列的功耗低、速度快。系列的功耗低、速度快。 74F(Fast TTL): 高速肖特基高速肖特基TTL系列，功耗、速度介于系列，功耗、速度介于 74AS 和和 74AL
40、S 之间。之间。 TTL集成电路多余或暂时不用的输入端的处理集成电路多余或暂时不用的输入端的处理 （1）多余或暂时不用的输入端的一般不悬空，）多余或暂时不用的输入端的一般不悬空，但可但可以悬空以悬空；悬空时相当于接高电平。；悬空时相当于接高电平。 （2）与其它输入端并联使用。）与其它输入端并联使用。 （3）将不用的输入端按照电路功能要求接电源或接）将不用的输入端按照电路功能要求接电源或接地。一般，接电源时需接上拉电阻；接地时需接下拉电地。一般，接电源时需接上拉电阻；接地时需接下拉电阻。典型值阻。典型值1-10k。Digital Electronics Technology2022-1-19TT
41、LTTL门电路和门电路和CMOS CMOS 门电路的相互连接门电路的相互连接 TTLTTL和和CMOSCMOS电路的电压和电流参数各不相同，需电路的电压和电流参数各不相同，需要采用接口电路。要采用接口电路。一般要考虑两个问题：一般要考虑两个问题：一是要求一是要求电平匹配电平匹配，即驱动门要为负载门提供符，即驱动门要为负载门提供符合标准的输出高电平和低电平；合标准的输出高电平和低电平；二是要求二是要求电流匹配电流匹配，即驱动门要为负载门提供足，即驱动门要为负载门提供足够大的驱动电流。够大的驱动电流。Digital Electronics Technology2022-1-191. TTL1. T
42、TL门驱动门驱动CMOSCMOS门门 （1 1）电平不匹配）电平不匹配TTLTTL门作为驱动门，门作为驱动门， 它的它的U UOHOH2.4V,U2.4V,UOLOL0.5V0.5V； CMOSCMOS门作为负载门，它的门作为负载门，它的U UIHIH3.5V3.5V，U UILIL1V1V。可见，可见，TTLTTL门的门的U UOHOH不符合要求。不符合要求。 （2 2）电流匹配）电流匹配CMOSCMOS电路输入电流几乎为零，所以不存在问题。电路输入电流几乎为零，所以不存在问题。Digital Electronics Technology2022-1-19 （3 3）解决电平匹配问题）解决电
43、平匹配问题 图2-33 TTL门驱动CMOS门 外接上拉电阻外接上拉电阻R RP P在在TTLTTL门电路的输出端外接一个上拉电阻门电路的输出端外接一个上拉电阻R RP P，使使TTLTTL门电路的门电路的U UOHOH5V5V。（当电源电压相同时）。（当电源电压相同时） Digital Electronics Technology2022-1-19选用选用电平转换电路电平转换电路( (如如CC40109)CC40109)若电源电压不一致时可选用电平转换电路。若电源电压不一致时可选用电平转换电路。 CMOSCMOS电路的电源电压可选电路的电源电压可选3-18V3-18V； 而而TTLTTL电路
44、的电源电压一般为电路的电源电压一般为5V5V。 采用采用TTLTTL的的OCOC门门实现电平转换。实现电平转换。若电源电压不一致时也可选用若电源电压不一致时也可选用OCOC门实现电平转换。门实现电平转换。Digital Electronics Technology2022-1-192. CMOS2. CMOS门驱动门驱动TTLTTL门门（1 1）电平匹配）电平匹配 CMOSCMOS门电路作为驱动门，门电路作为驱动门，U UOHOH5V5V，U UOLOL0V0V； TTLTTL门电路作为负载门，门电路作为负载门，U UIHIH2.0V2.0V，U UILIL0.8V0.8V。 电平匹配是符合要
45、求的。电平匹配是符合要求的。（2 2）电流不匹配）电流不匹配 CMOSCMOS门电路门电路40004000系列最大允许灌电流为系列最大允许灌电流为0.4mA0.4mA， TTLTTL门电路的门电路的I IISIS1.4 mA1.4 mA，CMOS4000CMOS4000系列驱动电流不足。系列驱动电流不足。 CMOSCMOS门电路门电路74HC74HC系列最大允许灌电流为系列最大允许灌电流为4mA4mA， TTLTTL门电路的门电路的I IISIS1.4 mA1.4 mA，CMOS74CMOS74系列驱动电流满足要求。系列驱动电流满足要求。Digital Electronics Technolo
46、gy2022-1-19 （3 3）解决电流匹配问题）解决电流匹配问题 CMOSCMOS电路常用的是电路常用的是40004000系列和系列和54HC/74HC54HC/74HC系列系列产品，后几位的序号不同，逻辑功能也不同。产品，后几位的序号不同，逻辑功能也不同。 选用选用CMOSCMOS缓冲器缓冲器 比如，比如，CC4009CC4009的驱动电流可达的驱动电流可达4 mA4 mA。 选用选用高速高速CMOSCMOS系列产品系列产品选用选用CMOSCMOS的的54HC/74HC54HC/74HC系列产品可以直接驱动系列产品可以直接驱动TTLTTL电路。电路。 Digital Electronic
47、s Technology2022-1-19常用集成门电路常用集成门电路(TTL(TTL系列）系列） 型型 号号名名 称称主主 要要 功功 能能74LS0074LS00四四2 2输入与非门输入与非门 74LS0274LS02四四2 2输入或非门输入或非门 74LS0474LS04六反相器六反相器 74LS0574LS05六反相器六反相器OCOC门门74LS0874LS08四四2 2输入与门输入与门 74LS1374LS13双双4 4输入与非门输入与非门施密特触发施密特触发74LS3074LS308 8输入与非门输入与非门 74LS3274LS32四四2 2输入或门输入或门 74LS6474LS6
48、44-2-3-24-2-3-2输入与或非门输入与或非门 74LS13374LS1331313输入与非门输入与非门 74LS13674LS136四异或门四异或门OCOC输出输出74LS36574LS365六总线驱动器六总线驱动器同相、三态、公共控制同相、三态、公共控制74LS36874LS368六总线驱动器六总线驱动器反相、三态、两组控制反相、三态、两组控制Digital Electronics Technology2022-1-19常用集成门电路常用集成门电路(CMOS(CMOS系列）系列） 型型 号号名名 称称主主 要要 功功 能能CC4001CC4001四四2 2输入或非门输入或非门 CC
49、4011CC4011四四2 2输入与非门输入与非门 CC4030CC4030四异或门四异或门 CC4049CC4049六反相器六反相器 CC4066CC4066四双向开关四双向开关 CC4071CC4071四四2 2输入或门输入或门 CC4073CC4073三三3 3输入与门输入与门 CC4077CC4077四异或非门四异或非门 CC4078CC40788 8输入或输入或 / / 或非门或非门 CC4086CC40862-2-2-22-2-2-2输入与或非门输入与或非门可扩展可扩展CC4097CC4097双双8 8选选1 1模拟开关模拟开关 CC4502CC4502六反相器六反相器 / / 缓
50、冲器缓冲器三态、有选通端三态、有选通端Digital Electronics Technology2022-1-19器件代号器件代号 器件名称器件名称 74 74LS 74HC74 74LS 74HC00 00 四四2 2输入端与非门输入端与非门 01 01 四四2 2输入端与非门输入端与非门(OC) (OC) 02 02 四四2 2输入端或非门输入端或非门 03 03 四四2 2输入端与非门输入端与非门(OC) (OC) 04 04 六反相器六反相器 05 05 六反相器六反相器(OC) (OC) 06 06 六高压输出反相器六高压输出反相器(OC,30V) (OC,30V) 07 07 六
