1、第二章第二章 逻辑门电路逻辑门电路2.1 2.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路2.2 2.2 TTL逻辑门电路逻辑门电路2.3 2.3 MOS逻辑门电路逻辑门电路2.4 2.4 集成集成逻辑门电路的应用逻辑门电路的应用2.5 2.5 正负逻辑及逻辑符号的变换正负逻辑及逻辑符号的变换一、二极管与门和或门电路一、二极管与门和或门电路1与门电路与门电路 2.1 2.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路B+VALDD3kR（+5V）CC12&L=ABBA输输 入入输出输出VA（V）VB（V） VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V0V0V5V0101BLA0011输输 入入0001输出输出 与逻辑
2、真值表与逻辑真值表 2或门电路或门电路输输 入入输出输出VA（V）VB（V） VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V5V5V5VLABDD3k21R1L=A+BAB0101BLA0011输输 入入0111输出输出 或逻辑真值表或逻辑真值表二、三极管非门电路二、三极管非门电路输输 入入输输 出出VA（V）VL（V）0V5V5V0VLA01输输 入入10输输 出出非逻辑真值表非逻辑真值表+VALT123（+5V）bCRCCRA1AL=A1L=A二极管与门和或门电路的缺点：二极管与门和或门电路的缺点：0V5VL5V+V+VDDDD1213kRR3k2CC（+5V）（+5V）CCp（1 1）在
3、多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的情况。的情况。（2 2）负载能力差。）负载能力差。解决办法：解决办法： 将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。组合起来。LBA+VD123D1kTP（+5V）1R2Rc3kCCRbDD5R14.7k4CBAL三、三、DTL与非门电路与非门电路工作原理：工作原理： （1）当）当A、B、C全接为高电平全接为高电平5V时，二极管时，二极管D1D3都截止，而都截止，而D4、D5和和T导通，且导通，且T为为饱和饱和导通导通， VL=0.3V=0.3V，即输出低电平
4、。，即输出低电平。（2）A、B、C中只要有一个为低电平中只要有一个为低电平0.3V时，则时，则VP1V，从而使，从而使D4、D5和和T都截止，都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。，即输出高电平。所以该电路满足与非逻辑关系，即：所以该电路满足与非逻辑关系，即：+VLABC123DDDDD4（+5V）PR3152CC3kR4.7kR1kTc12.2 2.2 TTL逻辑门电路逻辑门电路一、TTL与非门的基本结构及工作原理与非门的基本结构及工作原理1TTL与非门的基本结构与非门的基本结构+VLABC123DDDDD4（+5V）PR3152CC3kR4.7kR1kTc1C+VBA（+5V）NNNN
5、PPPPCCRb1+V13b1（+5V）T1CRBACCTTL与非门的基本结构与非门的基本结构+VV12312312313DTRC输入级输出级中间级T4Tc22R3b1BRc4Aoe211k1.6kVc2TCCVR（ +5V）e24k1302 2TTL与非门的逻辑关系与非门的逻辑关系（1 1）输入全为高电平）输入全为高电平3.63.6V时。时。 T2 2、T3 3饱和导通，饱和导通，V3.6V+V123D12312313Rb11K1.6k2RCC4k1（+5V）4TB饱和RRCe2TT130截止o饱和3倒置状态c4截止c2TA实现了与非门的逻实现了与非门的逻辑功能之一：辑功能之一：输入全为高电
6、平时，输入全为高电平时，输出为低电平输出为低电平。由于由于T2 2饱和导通，饱和导通，VC2C2=1=1V。T4 4和二极管和二极管D都截止。都截止。由于由于T3 3饱和导通，输出电压为：饱和导通，输出电压为： VO O= =VCES3CES30.30.3V2.1V1.4V0.7V1V0.3V该发射结导通，该发射结导通，VB1 1=1=1V。T2 2、T3 3都截止。都截止。（2 2）输入有低电平）输入有低电平0.30.3V 时。时。3.6V0.3VV+V123123123D131.6k4kTCT1k截止e2导通饱和4o截止T130Rb12导通TRRBCC3c21ARc4 实现了与非门的逻辑实
7、现了与非门的逻辑功能的另一方面：功能的另一方面： 输入有低电平时，输入有低电平时， 输出为高电平输出为高电平。忽略流过忽略流过RC2 2的电流，的电流，VB4B4VCCCC=5=5V 。由于由于T4 4和和D导通，所以：导通，所以： VO OVC CC C- -VBE4BE4- -VD D =5-0.7-0.7=3.6=5-0.7-0.7=3.6（V）CBAL综合上述两种情况，综合上述两种情况，该电路满足与非的该电路满足与非的逻辑功能，即：逻辑功能，即：1V5V4.3V3.6V二、二、TTL与非门的开关速度与非门的开关速度1TTL与非门提高工作速度的原理与非门提高工作速度的原理（1）采用多发射
8、极三极管加快了存储电荷的消散过程。）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。+VV0.3V3.6V12312313b14kB10.7VTiiB111kBR1.6kc2e21.4VTA1VTRCCR2oC3（2 2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电。给负载电容充放电。+V+VVV123123DD123123（+5V）（+5V）oCC放电CCLRCTT4导通ToL截止c43TR导通3截止4截止充电导通c4C2 2TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd导通延迟时间导通延迟时间tPHL从输入波形上升沿的中点到输出波形下
9、降沿的从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。中点所经历的时间。一般一般TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒十几个纳秒。的值为几纳秒十几个纳秒。截止延迟时间截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。中点所经历的时间。2PHLPLHpdttt与非门的传输延迟时间与非门的传输延迟时间tpd： tPHLtPLHVoViiV0.52.0V3.02.53.5(V)1.5(V)4.03.02.51.01.03.50.54.02.0o1.5三、三、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力与非门
10、的电压传输特性及抗干扰能力1电压传输特性曲线：电压传输特性曲线：Vo=f（Vi）V+V13123123D1231K21TBRCe2To3TAiV4T4kc4RRCCb11.6kR130c2ABCDEV2.4VO OH H（ m mi in n）0.4VVO OL L（ m ma ax x）VO FFO NV（1 1）输出高电平电压输出高电平电压V VOHOH在正逻辑体制中代表逻辑在正逻辑体制中代表逻辑“1”1”的的输出电压。输出电压。VOH的理论值为的理论值为3.63.6V，产品规定输出高电压的最，产品规定输出高电压的最小值小值VOH（min）=2.4=2.4V。（2 2）输出低电平电压输出低
11、电平电压V VOLOL在正逻辑体制中代表逻辑在正逻辑体制中代表逻辑“0”0”的的输出电压。输出电压。VOL的理论值为的理论值为0.30.3V，产品规定输出低电压的最，产品规定输出低电压的最大值大值VOL（max）=0.4=0.4V。（3 3）关门电平电压）关门电平电压V VOFFOFF是指输出电压下降到是指输出电压下降到VOH（min）时对时对应的输入电压。应的输入电压。即即输入低电压的最大值。在产品手册中常输入低电压的最大值。在产品手册中常称为称为输入低电平电压输入低电平电压，用，用VIL（max）表示。产品规定表示。产品规定VIL（max）=0.8=0.8V。2几个重要参数几个重要参数（4
12、 4）开门电平电压开门电平电压V VONON是指输出电压下降到是指输出电压下降到VOL（max）时对应时对应的输入电压。的输入电压。即即输入高电压的最小值。在产品手册中常称输入高电压的最小值。在产品手册中常称为为输入高电平电压输入高电平电压，用，用VIH（min）表示。产品规定表示。产品规定VIH（min）=2=2V。（5 5）阈值电压阈值电压V Vthth电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。压的分界线。 近似地：近似地：VthVOFFVON
13、即即ViVth，与非门关门，输出高电平；，与非门关门，输出高电平； ViVth，与非门开门，输出低电平。，与非门开门，输出低电平。 Vth又常被形象化地称为又常被形象化地称为门槛电压门槛电压。Vth的值为的值为1.31.3V1.1.V。OH（min）3.01.5B(0.6V,3.6V)DD(1.4V,0.3V)o0.4V0.5C(1.3V,2.48V)A(0V,3.6V)iVV4.00.5E(3.6V,0.3V)VVV3.52.51.5VOFFOL（max）2.4VA3.52.0(V)ONE4.02.0(V)2.51.0B1.0C3.0OH（min）3.01.5B(0.6V,3.6V)DD(1
14、.4V,0.3V)o0.4V0.5C(1.3V,2.48V)A(0V,3.6V)iVV4.00.5E(3.6V,0.3V)VVV3.52.51.5VOFFOL（max）2.4VA3.52.0(V)ONE4.02.0(V)2.51.0B1.0C3.0低电平噪声容限低电平噪声容限 VNLVOFF- -VOL（max）0.80.8V-0.4-0.4V0.40.4V高电平噪声容限高电平噪声容限 VNHVOH（min）- -VON2.42.4V-2.0-2.0V0.40.4VTTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。3 3抗干扰能力抗干扰能力高电平
15、电压“0”2.4V0.4V3.6V的范围“1”0VV的范围低电平电压oVNHi3.6VVVG&NL12V&GoVVOL（max）OFF0.8V输入“0”ONOH（min）2V0V0V输出“1”V输出“0”V输入“1”VoV2.4Vi3.6V0.4V同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为容差，称为噪声容限噪声容限。(mA)14151b1BCCIL RVVI四、四、TTL与非门的带负载能力与非门的带负载能力1 1输入低电平电流输入低电平电流IIL与输入高电平电流与输入高电平电流IIH（1 1）输入低电平电流
16、输入低电平电流I IILIL是指当门电路的输入端接低电平时，从是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。门电路输入端流出的电流。可以算出：可以算出：产品规定产品规定IIL1.61.6mA。&oV&G0G1G2Gn0.3V+V13b1B1TR1iCC4K1VILI（2 2）输入高电平电流输入高电平电流I IIHIH是指当门电路的输入端接高电是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流。平时，流入输入端的电流。 有两种情况有两种情况: :寄生三极管效应：寄生三极管效应： IIH= =P PIB1B1，P P为寄生三极管的电流放大系数。为寄生三极管的电流放大系数。 由于由于p和和
17、i的值都远小于的值都远小于1 1，所以所以IIH的数值比较小，产品规定：的数值比较小，产品规定：IIH4040uA。倒置的放大状态：倒置的放大状态： IIH= =iIB1B1，i为倒置放大的电流放大系数。为倒置放大的电流放大系数。3.6V+V0.3V131B1ib1RCC4KTIIHABC1V3.6V+V13b1IB1IHTR1iCC4KA2.1V1.4V （1 1）灌电流负载）灌电流负载当驱动门输出低当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。电平时，电流从负载门灌入驱动门。ILOLOLIIN2 2带负载能力带负载能力 当负载门的个数增加，当负载门的个数增加，灌电流增大，会使灌电流增大，会
18、使T3 3脱脱离饱和，输出低电平升离饱和，输出低电平升高。因此，把允许灌入高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出端的电流定义为输输出低电平电流出低电平电流I IOLOL，产品产品规定规定IOL=16=16mA。由此可。由此可得出得出: :N NOLOL称为输出低电平时的扇出系数。称为输出低电平时的扇出系数。+V+V13123123D13b1C3Rc4输出低电平=RCCR饱和ITIL截止I4K截止IT4ILCCOLIb14K3IHOHOHIIN （2 2）拉电流负载）拉电流负载当驱动门输当驱动门输出高电平时，电流从驱动门拉出出高电平时，电流从驱动门拉出, ,流至负载门的输入端。流至负载门的输
19、入端。 NOH称为称为输出高电平时的扇出系数输出高电平时的扇出系数。产品规定产品规定: :IOH=0.4=0.4mA。由此可得出：由此可得出： 拉电流增大时，拉电流增大时，RC4C4上的压降增大，会使输上的压降增大，会使输出高电平降低。因此，出高电平降低。因此，把允许拉出输出端的电把允许拉出输出端的电流定义为流定义为输出高电平电输出高电平电流流I IOHOH。一般一般NOLNOH，常取两者中的较小值作为门电路的，常取两者中的较小值作为门电路的扇出系数，用扇出系数，用NO表示。表示。+V+V1231313D123c4RCC输出高电平I导通b14K4KII=RE4导通IHIT4T截止Rb1OHIH
20、3CC五、五、TTL与非门举例与非门举例7400740074007400是一种典型的是一种典型的TTL与非门器件，内部含有与非门器件，内部含有4 4个个2 2输入端输入端与非门，共有与非门，共有1414个引脚。引脚排列图如图所示。个引脚。引脚排列图如图所示。六、六、 TTL门电路的其他类型门电路的其他类型1 1非门非门L+V123123D12313ATTT123Re2Rc2RCCRTc4b141AL=A2或非门或非门L+V12313123D12312313R3T1AT2AT1BT2BABTT34CCRRRR1B241AAL=A+BB13与或非门与或非门+VL1231231312312313DB
21、21A1BBRCC24RTRT1B1ATTT2B2AR332A1TR41A 在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为辑，称为线与线与。普通的普通的TTL门电路不能进行线与门电路不能进行线与。 为此，为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路专门生产了一种可以进行线与的门电路集电极开路门。集电极开路门。4集电极开路门（集电极开路门（ OC门）门）ALB&+V+V123123123DD1233导通饱和（ +5V）3CCTCCTT4R截止T截止Gc4导通L42截止1G+VL123123133RTTATB211Ke2CC
22、Rb1c21.6KR4K（1 1）实现线与。）实现线与。 逻辑关系为逻辑关系为: :OC门主要有以下几方面的应用：门主要有以下几方面的应用：（2 2）实现电平转换。）实现电平转换。如图示，可使输出高电平变为如图示，可使输出高电平变为1010V。（3 3）用做驱动器。）用做驱动器。如图是用来驱动发光二极管的电路。如图是用来驱动发光二极管的电路。+VCCP1R&2LLBL&ACDCDABLLL21+10VV&O+5V&270（1）当输出高电平时，当输出高电平时， RP不能太大。不能太大。RP为最大值时要保证输出电压为为最大值时要保证输出电压为VOH（min）。OC门进行线与时，外接上拉电阻门进行线
23、与时，外接上拉电阻RP的选择：的选择：得：得：mVCC-VOH（min）= IIHRP（max） 由：由：IH)min(OH)max(PImVVRCC-+V&InIIIHVO HIHIH&PmRCC&（2）当输出低电平时当输出低电平时 所以：所以： RP（min）RPRP（max）ILP(min)OL(max)CCOL(max)ImRVVI由：由：得：得：ILOL(max)OL(max)CCP(min)ImIVVR+VIIO L&OLPCC&RmI&ILILV RP不能太小。不能太小。RP为最小值时要保证输出电压为为最小值时要保证输出电压为VOL（max）。（1 1）三态输出门的结构及工作原理
24、。）三态输出门的结构及工作原理。当当EN=0=0时，时，G输出为输出为1 1，D1 1截止，相当于一个正常的二输入端与非门，截止，相当于一个正常的二输入端与非门，称为正常工作状态。称为正常工作状态。当当EN=1时，时，G输出为输出为0，T4、T3都截止。这时从输出端都截止。这时从输出端L看进去，呈现看进去，呈现高阻，称为高阻态，或禁止态。高阻，称为高阻态，或禁止态。5 5三态门三态门L+V123123D13D123e2Vc2Bc4RRc2TAG141ENCCTTRRT13b1p2L&BENABENA&L去掉非门去掉非门G G，则，则EN=1时，为工时，为工作状态，作状态， EN=0时，为高阻态
25、。时，为高阻态。三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。（a）组成单向总线）组成单向总线实现信号的分时单向传送。实现信号的分时单向传送。（b）组成双向总线，）组成双向总线，实现信号的分时双向传送。实现信号的分时双向传送。（2 2）三态门的应用）三态门的应用AEN&BAEN&BAEN&BENENEN111222333总线G1G2G32DIEN/D1D1总线I1OENGENGDO七、七、TTL集成逻辑门电路系列简介集成逻辑门电路系列简介1 17474系列系列为为TTL集成电路的早期产品，属中速集成电路的早期产品，属中速TTL器件。器件。2 27474L系列系
26、列为低功耗为低功耗TTL系列，又称系列，又称LTTL系列。系列。3 37474H系列系列为高速为高速TTL系列。系列。4 47474S系列系列为肖特基为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。系列，进一步提高了速度。7474S系列的几点改进：系列的几点改进：（1 1）采用了抗饱和三极管）采用了抗饱和三极管ceb123bec1235 57474LS系列系列为低功耗肖为低功耗肖特基系列。特基系列。6 67474AS系列系列为先进肖特为先进肖特基系列，基系列，7 77474ALS系列系列为先进低为先进低功耗肖特基系列。功耗肖特基系列。（2 2）将）将Re2Re2用用“有源泄放电路代替有源泄放电路代替”。
27、（3 3）输出级采用了达林顿结构。）输出级采用了达林顿结构。（4 4）输入端加了三个保护二极管。）输入端加了三个保护二极管。+VV12312312313123123e5Tc4CCoTR34c2RT512CATBTRb1RT6Rb6c6R7474S系列的几点改进：系列的几点改进：（1 1）采用了抗饱和三极管）采用了抗饱和三极管所以输出为低电平。所以输出为低电平。一、一、 NMOS门电路门电路1 1NMOS非门非门2.3 2.3 MOS逻辑门电路逻辑门电路逻辑关系：（设两管的开启电压为逻辑关系：（设两管的开启电压为VT1T1= =VT2T2=4=4V，且，且gm1 1gm2 2 ）（1 1）当输入
28、）当输入Vi为高电平为高电平8 8V时，时，T1 1导通，导通，T2 2也导通。因为也导通。因为gm1 1gm2 2，所以两管的导通电阻所以两管的导通电阻RDS1DS1RDS2DS2，输出电压为：，输出电压为： VVVT(+12V)DDo1Ti2VVVTo2T(+12V)i1DDVVoR(310k)DD(100200k)DS2(+12V)DS1RV1DDDS2DS1DS1OLVRRRV（2 2）当输入）当输入Vi为低电平为低电平0 0V时，时，2 2NMOS门电路门电路（1 1）与非门）与非门AL=ABVB1TDD3T(+12V)T2VVVTo2T(+12V)i1DD T1 1截止，截止，T2
29、 2导通。导通。 VO= =VDD- -VT=8=8V =VOH ，即输出为高电平。，即输出为高电平。 所以电路实现了非逻辑。所以电路实现了非逻辑。0101BLA0011输输 入入1110输出输出 与非真值表与非真值表（2）或非门）或非门BVL=A+BADD(+12V)3T2TT10101BLA0011输输 入入1000输出输出 或非真值表或非真值表1 1逻辑关系：逻辑关系：（设（设VDD（VTN+|+|VTP| |），且），且VTN=|=|VTP| |）（1 1）当）当Vi=0=0V时，时，TN截止，截止，TP导通。输出导通。输出VOVDD。（2 2）当）当Vi= =VDD时，时，TN导通，
30、导通，TP截止，输出截止，输出VO00V。二、二、CMOS非门非门 CMOS逻辑门电路是由逻辑门电路是由N沟道沟道MOSFET和和P沟道沟道MOSFET互互补而成。补而成。VVVVVVDDTPTNDDTPTN(a)(b)iioo（1 1）当）当Vi2 2V，TN截止，截止，TP导通，导通，VoVDD=10=10V。 2电压传输特性：电压传输特性：VVVDDOPTTNiCMOS门电路的阈值电压门电路的阈值电压Vth= =VDD/2/2（设（设: VDD=10V， VTN=|VTP|=2V）P2VT2OHPP(V)和在可变电阻区TTN0NNP截止TT(V)iT在可变电阻区N6106TT在饱和区在饱
31、和区8均在饱和区截止84Vo4100LVV（2 2）当）当2 2VVi5 5V，TN工作在饱和区，工作在饱和区，TP工作工作 在可变电阻区。在可变电阻区。 （3 3）当）当Vi=5=5V，两管都工作在饱和区，两管都工作在饱和区， Vo= =（VDD/2/2）=5=5V。（4 4）当）当5 5VVi8 8V， TP工作在饱和区，工作在饱和区， TN工作在可变电阻区。工作在可变电阻区。（5 5）当）当Vi8 8V，TP截止，截止， TN导通，导通，Vo=0=0V。 3 3工作速度工作速度 由于由于CMOS非门电路工作时总有一个管子导通，所以当带非门电路工作时总有一个管子导通，所以当带电容负载时，给
32、电容充电和放电都比较快。电容负载时，给电容充电和放电都比较快。CMOS非门的平非门的平均传输延迟时间约为均传输延迟时间约为1010ns。VVVVVVCC=0导通P导通TT截止截止OTN(b)=1OLN=0=1LiPTDD(a)iDD（2）或非门）或非门三、其他的三、其他的CMOS门电路门电路1 1CMOS与非门和或非门电路与非门和或非门电路（1）与非门）与非门LVABDDTP1TN1TN2P2TLVABP1TDDTN2P2TN1T（3）带缓冲级的门电路）带缓冲级的门电路BABAL 为了稳定输出高低电平，可在输入输出端分别加反相器作为了稳定输出高低电平，可在输入输出端分别加反相器作缓冲级。缓冲级
33、。 ABLV8T6TT714T3T10T9TDDT2T5TBAXBABABABABAXBAL后级为与或非门，经过逻辑变换，可得：后级为与或非门，经过逻辑变换，可得：2 2CMOS异或门电路异或门电路由两级组成，前级为或非门，输出为由两级组成，前级为或非门，输出为VL=AABDDXB+当当EN=1=1时，时，TP2 2和和TN2 2同时截止，输出为同时截止，输出为高阻状态高阻状态。 所以，这是一个低电平有效的三态门。所以，这是一个低电平有效的三态门。3 3 CMOS三态门三态门AL 当当EN=0=0时，时，TP2 2和和TN2 2同时导通，同时导通，为为正常的非门，正常的非门， 输出输出LVAE
34、NDDP2TP1TTN2N1T11ENAL4 CMOS传输门传输门CCTGVi/VoVoV/i 工作原理：（设两管的开启电压工作原理：（设两管的开启电压VTN=|=|VTP| |）C（1 1）当当C接高电平接高电平VDD， 接低电平接低电平0 0V时，若时，若Vi在在0 0VVDD的范围变化，的范围变化，至少有一管导通，至少有一管导通，相当于一闭合开关相当于一闭合开关，将输入传到输出，即，将输入传到输出，即Vo= =Vi。（2 2）当当C接低电平接低电平0 0V， 接高电平接高电平VDD，Vi在在0 0VVDD的范围变化时，的范围变化时，TN和和TP都截止，输出呈高阻状态，都截止，输出呈高阻状
35、态，相当于开关断开相当于开关断开。CVVCCV0VDDTNTPi/Voo/Vi1 1CMOS逻辑门电路的系列逻辑门电路的系列（1 1）基本的）基本的CMOS40004000系列。系列。（2 2）高速的）高速的CMOSHC系列。系列。（3 3）与）与TTL兼容的高速兼容的高速CMOSHCT系列。系列。2 2CMOS逻辑门电路主要参数的特点逻辑门电路主要参数的特点（1 1）VOH（min）=0.9=0.9VDD； VOL（max）=0.01=0.01VDD。所以所以CMOS门电路的逻辑摆幅（即高低电平之差）较大。门电路的逻辑摆幅（即高低电平之差）较大。（2 2）阈值电压）阈值电压Vth约为约为VD
36、D/2/2。（3 3）CMOS非门的关门电平非门的关门电平VOFF为为0.450.45VDD，开门电平，开门电平VON为为0.550.55VDD。因此，其高、低电平噪声容限均达因此，其高、低电平噪声容限均达0.450.45VDD。（4 4）CMOS电路的功耗很小，一般小于电路的功耗很小，一般小于1 mW/门；门；（5 5）因）因CMOS电路有极高的输入阻抗，故其扇出系数很大，可达电路有极高的输入阻抗，故其扇出系数很大，可达5050。四、四、 CMOS逻辑门电路的系列及主要参数逻辑门电路的系列及主要参数一、一、TTL与与CMOS器件之间的接口问题器件之间的接口问题 两种不同类型的集成电路相互连接
37、，驱动门必须要为负两种不同类型的集成电路相互连接，驱动门必须要为负载门提供符合要求的高低电平和足够的输入电流，即要满载门提供符合要求的高低电平和足够的输入电流，即要满足下列条件：足下列条件： 驱动门的驱动门的VOH（min）负载门的负载门的VIH（min）驱动门的驱动门的VOL（max）负载门的负载门的VIL（max）驱动门的驱动门的IOH（max）负载门的负载门的IIH（总）（总） 驱动门的驱动门的IOL（max）负载门的负载门的IIL（总）（总）2.4 2.4 集成逻辑门电路的应用集成逻辑门电路的应用 （b）用）用TTL门电路驱动门电路驱动5 5V低电低电流继电器，其中二极管流继电器，其中
38、二极管D作保作保护，用以防止过电压。护，用以防止过电压。二、二、TTL和和CMOS电路带负载时的接口问题电路带负载时的接口问题1 1对于电流较小、电平能够匹配对于电流较小、电平能够匹配的负载可以直接驱动。的负载可以直接驱动。（a a）用）用TTL门电路驱动发光二极门电路驱动发光二极管管LED，这时只要在电路中串接，这时只要在电路中串接一个约几百一个约几百W W的限流电阻即可。的限流电阻即可。VA&B360（5V）CCLEDV电&CCBAD器继（5V）2 2带大电流负载带大电流负载（a a）可将同一芯片上的多个门并联作为驱动器。）可将同一芯片上的多个门并联作为驱动器。（b b）也可在门电路输出端
39、接三极管，以提高负载能力。）也可在门电路输出端接三极管，以提高负载能力。V（5V）器CC继D电&B&AV123负载CC&AB （2 2）对于或非门及或门，）对于或非门及或门，多余输入端应接多余输入端应接低电平低电平，比如直接接地；也可以与比如直接接地；也可以与有用的输入端并联使用。有用的输入端并联使用。三、多余输入端的处理三、多余输入端的处理 （1 1）对于与非门及与门，）对于与非门及与门，多余输入端应接多余输入端应接高电平高电平。如。如直接接电源正端，在前级驱直接接电源正端，在前级驱动能力允许时，也可以与有动能力允许时，也可以与有用的输入端并联使用。用的输入端并联使用。V&CCBA&AB（a
40、）（b）1ABBA（a）（b）13 3一端消去或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。一端消去或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。2 2任一条线一端上的小圆圈移到另一端，其逻辑关系不变。任一条线一端上的小圆圈移到另一端，其逻辑关系不变。 2.5 2.5 混合逻辑中逻辑符号的变换混合逻辑中逻辑符号的变换1 1逻辑图中任一条线的两端同时加上或消去小圆圈，其逻辑关系不变。逻辑图中任一条线的两端同时加上或消去小圆圈，其逻辑关系不变。&BA1CBACLL&1BACBACLL&11BALBALBAL& 本章小结本章小结1 1最简单的门电路是二极管与门、或门和三极管非门。它们是集最简
41、单的门电路是二极管与门、或门和三极管非门。它们是集成逻辑门电路的基础。成逻辑门电路的基础。 2 2目前普遍使用的数字集成电路主要有两大类，一类由目前普遍使用的数字集成电路主要有两大类，一类由NPNNPN型型三极三极管管组成，简称组成，简称TTLTTL集成电路；另一类由集成电路；另一类由MOSFETMOSFET构成，简称构成，简称MOSMOS集成电路。集成电路。 3 3TTLTTL集成逻辑门电路的输入级采用多发射极三级管、输出级采用达集成逻辑门电路的输入级采用多发射极三级管、输出级采用达林顿结构，这不仅提高了门电路的开关速度，也使电路有较强的驱动负林顿结构，这不仅提高了门电路的开关速度，也使电路
42、有较强的驱动负载的能力。在载的能力。在TTLTTL系列中，除了有实现各种基本逻辑功能的门电路以外，系列中，除了有实现各种基本逻辑功能的门电路以外，还有集电极开路门和三态门。还有集电极开路门和三态门。 4 4MOSMOS集成电路常用的是两种结构。一种是集成电路常用的是两种结构。一种是NMOSNMOS门电路，另一类是门电路，另一类是CMOSCMOS门电路。与门电路。与TTLTTL门电路相比，它的优点是功耗低，扇出数大，噪声门电路相比，它的优点是功耗低，扇出数大，噪声容限大，开关速度与容限大，开关速度与TTLTTL接近，已成为数字集成电路的发展方向。接近，已成为数字集成电路的发展方向。 5 5为了更好地使用数字集成芯片，应熟悉为了更好地使用数字集成芯片，应熟悉TTLTTL和和CMOSCMOS各个系列产品的各个系列产品的外部电气特性及主要参数，还应能正确处理多余输入端，能正确解决不外部电气特性及主要参数，还应能正确处理多余输入端，能正确解决不同类型电路间的接口问题及抗干扰问题。同类型电路间的接口问题及抗干扰问题。
