逻辑门电路ppt课件

1、第3章 逻辑门电路第第3章章 逻辑门电路逻辑门电路一、学习目的一、学习目的 逻辑门电路是构成数字电路的基本单元。要从内部结构上认识了解逻辑门电路的基本构造和性能逻辑门电路是构成数字电路的基本单元。要从内部结构上认识了解逻辑门电路的基本构造和性能特点，了解逻辑门电路的逻辑关系用分立元件是如何实现的，了解集成门电路的分类和各类集成特点，了解逻辑门电路的逻辑关系用分立元件是如何实现的，了解集成门电路的分类和各类集成逻辑门电路的工作特点及主要参数逻辑门电路的工作特点及主要参数。 二、内容概要二、内容概要 本章首先介绍逻辑门电路的开关特性。在此基础上，简要介绍分立元件与门、或门、非门及与非门、本章首先介

2、绍逻辑门电路的开关特性。在此基础上，简要介绍分立元件与门、或门、非门及与非门、或非门的工作原理和逻辑功能，然后着重讨论或非门的工作原理和逻辑功能，然后着重讨论TTL和和CMOS集成逻辑门电路的工作原理、逻辑功能集成逻辑门电路的工作原理、逻辑功能和外特性，及它们的改进电路和其它功能的集成逻辑门电路。还介绍和外特性，及它们的改进电路和其它功能的集成逻辑门电路。还介绍TTL和和CMOS电路的使用方法电路的使用方法及其功能的测试与应用。而对于各种集成逻辑门的内部电路只作简单介绍。及其功能的测试与应用。而对于各种集成逻辑门的内部电路只作简单介绍。 三、本章重点三、本章重点三极管的开关特性，组合逻辑门电路

3、的逻辑关系，三极管的开关特性，组合逻辑门电路的逻辑关系，TTL集成逻辑门电路的类型系列和各自的特点，集成逻辑门电路的类型系列和各自的特点，CMOS集成逻辑门电路的特点，集成逻辑门电路的应用，掌握集成逻辑门电路的特点，集成逻辑门电路的应用，掌握OC门、三态门的工作特点。门、三态门的工作特点。 第3章 逻辑门电路概述概述 用以实现各种基本逻辑关系的电子电路称为门电路。它是组成其它功能数字电路的基础。常用用以实现各种基本逻辑关系的电子电路称为门电路。它是组成其它功能数字电路的基础。常用的逻辑门电路有与门、或门、非门、与非门、或非门、三态门和异或门等。集成逻辑门主要有的逻辑门电路有与门、或门、非门、与

4、非门、或非门、三态门和异或门等。集成逻辑门主要有双极型的双极型的TTL门电路和单极型的门电路和单极型的CMOS门电路。其输入和输出信号只有高电平和低电平两种状门电路。其输入和输出信号只有高电平和低电平两种状态。用态。用1表示高电平、用表示高电平、用0表示低电平的情况称为正逻辑；反之用表示低电平的情况称为正逻辑；反之用0表示高电平、用表示高电平、用1表示低电平表示低电平的情况称为负逻辑。在本书中，如未加说明，则一律采用正逻辑。的情况称为负逻辑。在本书中，如未加说明，则一律采用正逻辑。 第3章 逻辑门电路在数字电路中，只要能明确区分高电平和低电平两个状态就可以了，所以，高电平和低电平都允在数字电路

5、中，只要能明确区分高电平和低电平两个状态就可以了，所以，高电平和低电平都允许有一定的变化范围，如下图许有一定的变化范围，如下图所示。所示。 第3章 逻辑门电路 第3章 逻辑门电路 AL 第3章 逻辑门电路 当当 、 中的任何一端为低电平中的任何一端为低电平“0”（0V）或）或 、 端同时为低电平端同时为低电平“0”时，二极管时，二极管D1、D2的导的导通使输出端通使输出端 为低电平为低电平“0”（0.7V）。）。 任何能够实现任何能够实现L=AB “与与”逻辑关系的电路均称为逻辑关系的电路均称为“与门与门”。第3章 逻辑门电路 当当 、端同时为低电平端同时为低电平“0”（0V）时，输出端）时，

6、输出端为低电平为低电平0。 任何能够实现任何能够实现L=A+B “或或”逻辑关系的电路均称为逻辑关系的电路均称为“或门或门”。第3章 逻辑门电路 任何能够满足任何能够满足“与非与非”逻辑关系的电路均称为逻辑关系的电路均称为“与非门与非门”。BAL第3章 逻辑门电路BAL第3章 逻辑门电路BABABAL 第3章 逻辑门电路 BABAL第3章 逻辑门电路第3章 逻辑门电路 第3章 逻辑门电路3 3TTLTTL与非门的主要参数与非门的主要参数(1)工作速度: 为了提高开关速度，电路采用了抗饱和三极管和有源泄放电路。为了提高开关速度，电路采用了抗饱和三极管和有源泄放电路。 抗饱和三极管抗饱和三极管:

7、:三极管饱和越深，其工作速度越慢。因此，要提高电路的工作速度，就必须设法三极管饱和越深，其工作速度越慢。因此，要提高电路的工作速度，就必须设法使三极管工作在浅饱和状态使三极管工作在浅饱和状态。 (2)电压传输特性和噪声容限: 当当00ui0.8Vi0.8V时，时，V2V2和和V5V5截止，截止，V2V2集电极电压集电极电压uC2C2为高电平，为高电平，V3V3和和V4V4导通，输出导通，输出u0 0为高电平，如图为高电平，如图ABAB段所示。这时与非门工作在截段所示。这时与非门工作在截止区。止区。 当当0.8V0.8Vu ui1.1Vi1.1I1.1时，时，V2V2和和V5V5饱和导通，饱和导

8、通，输出电压输出电压u uO O为低电平为低电平 ，它不再随，它不再随输入输入u uI I的增加而变化，如图的增加而变化，如图CDCD段段所示。这时与非门工作在饱和区。所示。这时与非门工作在饱和区。第3章 逻辑门电路关门电平关门电平 : 在保证输出为标准高电平时，允许输入低电平的最大值称为关门电平，用在保证输出为标准高电平时，允许输入低电平的最大值称为关门电平，用UOFFUOFF表示。表示。UOFF1.0VUOFF1.0V。 开门电平开门电平 : 在保证输出为标准低电平时，允许输入高电平的最小值称为开门电平，用在保证输出为标准低电平时，允许输入高电平的最小值称为开门电平，用UONUON表示。表

9、示。UON1.2VUON1.2V。 阈值电压阈值电压 : 工作在电压传输特性转折区中点对应的输入电压称为阈值电压，又称门槛电平，用工作在电压传输特性转折区中点对应的输入电压称为阈值电压，又称门槛电平，用UTHUTH表示表示。 第3章 逻辑门电路输入噪声容限输入噪声容限 : 当输入低电平信号上叠加了正向噪声（干扰）电压而上升时，只要不大于关门电当输入低电平信号上叠加了正向噪声（干扰）电压而上升时，只要不大于关门电平，输出的高电平不会小于标准高电平。同样，当输入的高电平信号上叠加了负向噪声（干扰）平，输出的高电平不会小于标准高电平。同样，当输入的高电平信号上叠加了负向噪声（干扰）电压而下降时，只要

10、不小于开门电平，则输出的低电平也不会立刻上升。在输入信号上叠加的噪电压而下降时，只要不小于开门电平，则输出的低电平也不会立刻上升。在输入信号上叠加的噪声电压只要不超过允许值，就不会影响电路的正常逻辑功能，这个允许值称为噪声容限。电路的声电压只要不超过允许值，就不会影响电路的正常逻辑功能，这个允许值称为噪声容限。电路的噪声容限越大，其抗干扰能力就越噪声容限越大，其抗干扰能力就越 强。强。 4输入负载特性： 在实际工作中，经常会遇到在门电路输在实际工作中，经常会遇到在门电路输入端与地之间接入一个电阻入端与地之间接入一个电阻R1R1的情况，等的情况，等效电路如图所示。效电路如图所示。当当u uI I

11、上升到上升到1.11.1时，时，V1V1的基极电压被钳位的基极电压被钳位在在1.8V1.8V上，上，V2V2和和V5V5导通，输出导通，输出u uO O为低电平为低电平UOLUOL，此后，此后，u uI I不再随不再随R1R1的增大而升高。的增大而升高。u uI I随随R1R1变化的曲线如图所示。变化的曲线如图所示。第3章 逻辑门电路5输出负载特性：输出负载特性： 带灌电流负载特性带灌电流负载特性: :与非门输出与非门输出u uO O为低电平为低电平时，带灌电流负载。当输入都为高电平时，时，带灌电流负载。当输入都为高电平时，与非门的与非门的V2V2、V5V5饱和导通，输出饱和导通，输出u uO

12、 O为低电平为低电平UOLUOL，这时，各个外接负载门的输入低电平电，这时，各个外接负载门的输入低电平电流都流入（即灌入）流都流入（即灌入）V5V5的集电极，形成了输的集电极，形成了输出低电平电流。当外接负载门的个数增加时，出低电平电流。当外接负载门的个数增加时，流入流入V5V5集电极的电流随之增大，输出低电平集电极的电流随之增大，输出低电平稍有上升，只要不超过输出低电平允许的上稍有上升，只要不超过输出低电平允许的上限值，与非门的正常逻辑功能就不会被破坏。限值，与非门的正常逻辑功能就不会被破坏。设与非门输出低电平时，允许设与非门输出低电平时，允许V5V5最大集电极最大集电极电流为电流为OLOL

13、（maxmax），每个负载门输入低电），每个负载门输入低电平电流为平电流为ILIL时，则输出端外接灌电流负载时，则输出端外接灌电流负载门的个数门的个数NOLNOL为。为。NOLNOLIOLIOL（maxmax）/IIL/IIL第3章 逻辑门电路 带拉电流负载特性：当输入有低电平时，带拉电流负载特性：当输入有低电平时，V5V5截止、截止、V4V4导通，输出导通，输出u uO O为高电平为高电平UOHUOH。这。这时，与非门输出高电平电流从输出端流向各时，与非门输出高电平电流从输出端流向各个外接负载门。当外接负载门的个数增多时，个外接负载门。当外接负载门的个数增多时，被拉出的电流增大，与非门输出的

14、高电平随被拉出的电流增大，与非门输出的高电平随之下降，只要不超过允许的高电平下限值之下降，只要不超过允许的高电平下限值UOHUOH（minmin），与非门的正常逻辑功能就不会），与非门的正常逻辑功能就不会被破坏。设与非门输出高电平允许的最大电被破坏。设与非门输出高电平允许的最大电流为流为IOHIOH（maxmax），每个负载门输入高电平），每个负载门输入高电平电流为电流为IIHIIH，则输出端外接拉电流负载门的，则输出端外接拉电流负载门的个数个数NOHNOH为。为。NOHNOHIOHIOH（max）/IIH/IIH第3章 逻辑门电路6传输延迟时间：传输延迟时间： 在在TTLTTL与非门中，由于与非门中，由于 器件内部的原因，器件内部的原因，当输入电压当输入电压UIUI为一个矩形脉冲时，输出电压为一个矩形脉冲时，输出电压UOUO的脉冲波形比输入波形延迟了一定的时间。的脉冲波形比输入波形延迟了一定的时间。输出电压输出电压UOUO的波形滞后于输入电压的波形滞后于输入电压UIUI波形的波形的时间称作传输延迟时间。从输入电压时间称作传输延迟时间。从输入电压UIUI波形波形上升沿上升沿0.5U0.5UImIm到输出电压下降沿到输出电压下降沿0.5UO0.5UOmm之间之间的时间，称作导通延迟时间，用的时间，称作导通延迟时间，用t tPHLP