数字电路精简第3章门电路

1、1第三章第三章 门电路门电路 是数字电路的是数字电路的物质基础物质基础；本章研究其本章研究其内外特性内外特性。 3.1 概述概述 3.2 半导体二极管门电路半导体二极管门电路 3.3 CMOS门电路门电路 3.5 TTL门电路门电路 *3.8 TTL电路与电路与CMOS电路的接口电路的接口结构结构：DTL、TTL、ECL（发射极耦合）、（发射极耦合）、 CMOS、IIL（集成注入）。（集成注入）。区别区别：功耗、集成度、开关速度。：功耗、集成度、开关速度。门类门类：与非门、：与非门、OC门、三态门、传输门等。门、三态门、传输门等。数字电路数字电路23.1 概述概述门电路是用以实现逻辑关系的电子

2、电路，与所讲门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与所讲过的基本逻辑关系相对应，门电路主要有过的基本逻辑关系相对应，门电路主要有：与门与门、或或门门、与非门与非门、或非门或非门、异或门异或门等。等。在数字电路中，一般用在数字电路中，一般用高电平（高电平（H）代表）代表“1”、低、低电平（电平（L）代表）代表“0”，即所，即所谓的谓的正逻辑系统正逻辑系统（默认：容（默认：容易理解）如图易理解）如图3.1.2。低电平（低电平（L）高电平（高电平（H）10正正逻逻辑辑10负负逻逻辑辑只要能明显只要能明显判断高低电判断高低电平即可平即可 反之，用高电平（反之，用高电平（H）代表）代表“0”、低电、低电平

3、（平（L）代表）代表“1”，即所谓的，即所谓的负逻辑系统负逻辑系统（要特指：写表达式有时比较方便）（要特指：写表达式有时比较方便）。第三章第三章 门电路门电路3.2 二极管开关特性二极管开关特性3.2.1二极管开关特性二极管开关特性（导通时间短，截止时间长）（导通时间短，截止时间长）3V5电平分析电平分析正逻辑正逻辑负逻辑负逻辑ABYABYL LL HH LH H L L L H 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0BAY正逻辑分析：正逻辑分析：负逻辑分析：负逻辑分析：BAYBAY正正逻辑的逻辑的“与与”等于等于负负逻辑逻辑 的的“或或

4、”有低出低全高出高有低出低全高出高正逻辑分析正逻辑分析3.2.2二极管与门二极管与门1负逻辑分析负逻辑分析uA uB UY 0 V 0 V 0 .7 V 0 V 3 V 0 .7 V 3 V 0 V 0 .7 V 3 V 3 V 3 .7 V 表表3.2.1D1通通D2通通D1通通D2止止D1通通D2通通D2通通D1止止000100010001100110010101010FBA与门的工作波形（与门的工作波形（口诀口诀）图图3.2.53.2 二极管开关特性二极管开关特性表表3.2.243.2.3二极管或门二极管或门电平分析电平分析正逻辑正逻辑负逻辑负逻辑ABYABYL LL HH LH H L

5、 H H H 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0正逻辑分析：正逻辑分析：BAY负逻辑分析：负逻辑分析：BAY特点特点: :简单简单, ,高低电平不统一高低电平不统一BAY表表3.2.3：D1通通D2通通D1通通D2止止D2通通D1止止D1止止D2止止正逻辑分析正逻辑分析负逻辑分析负逻辑分析YAB正正逻辑的逻辑的“或或”等于等于负负逻辑逻辑 的的“与与”有高出高全低出低有高出高全低出低011101110001100110010101010FBA或门的工作波形（或门的工作波形（口诀口诀）图图3.2.43.2 二极管开关特性二极管开关特性作

6、业作业3.25+VDDUoUiNMOSRuItuOt+VDD 0V3.3.1MOS管的开关特性管的开关特性可变电阻区可变电阻区：UGSUth, UDS 0V ， D、S间相当于开关间相当于开关闭合闭合(RON 1K )夹断区夹断区： UGSUthUth第三章第三章 门电路门电路图图3.3.4MOS 管开关特性图管开关特性图6NMOS管管VGS=“1” P区区少子少子(电子电子) 按按箭头箭头方向运方向运动动形成反型形成反型N导电沟道导电沟道DS导通导通RON 1K ； PMOS管管VGS=“0” N区区电子和空穴电子和空穴均匀分布均匀分布不不能形成导电沟道能形成导电沟道 DS关关断断ROFF

7、1000M ； （1）当）当Vi=“1” 时时0ONOFFONDDORRRVvN沟道沟道VVthGS3)(二、工作原理二、工作原理+VDDvoviNMOSPMOSDSDSGG P区区P区区 N区区1N区区3.3.2 CMOS反相器工作原理反相器工作原理一、电路结构一、电路结构PMOS、NMOS互补结构互补结构为为CMOS3.3 CMOS门电路门电路7（2）当）当Vi=“0” 时时 N区区P区区P沟道沟道PMOS管管VGS= VDD N区多子区多子(电子电子) 按按箭头箭头方方向运动向运动形成反型形成反型P导电导电沟道沟道DS导通导通RON 1K 0N区区P区区GGSSDD 1 ONOFFOFF

8、DDORRRVvVVthGS3)(特点特点：静态微功耗！静态微功耗！输输入端不允许半高！否则功耗入端不允许半高！否则功耗剧增剧增(如图如图3.3.13)!实现逻辑实现逻辑“非非”功功能能AF PMOSNMOSNMOS管管VGS=“0” P区区电子和空穴电子和空穴均匀分布均匀分布不能形成导电沟道不能形成导电沟道 DS关断关断ROFF 1000M ； VDD=515V典型典型10V “1”=VDD； “0”=0V3.4.1 CMOS反相器反相器8有有0出出1全全1出出0全全0出出1有有1出出0BAononRR2max(全全0出出1)(全全1出出0)ononRR5 . 0min(全全0出出1)ono

9、nRR2max(全全1出出0)ononRR5 . 0min优点：简单优点：简单4/minmaxononRR缺点：影响负载能力影响负载能力N值值3.3.3输入输入(出出)特性特性3.3.4动态特性动态特性 自学自学3.3.5 其它类型的其它类型的CMOS门电路门电路一、一、CMOS与非门和或非门与非门和或非门1、基本型、基本型(图图3.3.27、28) BA 3.3 CMOS门电路门电路92、带缓冲的、带缓冲的CMOS门电路门电路AABB或非或非BAYBAonORR1BA全全0出出1有有1出出0Y3.3.5其它类型的其它类型的CMOS门电路门电路图图3.3.29 与非门与非门10AB与非与非BA

10、Y 有有0出出1全全1出出0BABAonORR1Y2、带缓冲的、带缓冲的CMOS门电路门电路图图3.3.30 或非门或非门113.7(C)ABCDVCCABCDINHYCCDABINHCDAB有有0出出1全全1出出0有有1出出0全全0出出1010INHINHCCDABINHCDABY3.3.5其它类型的其它类型的CMOS门电路门电路作业作业3.7（a）12二、漏极开路门电路二、漏极开路门电路(OD门门)1、电平转换芯片：、电平转换芯片：“1”=3.4V“0”=0.3V=5V/ 2AB=18V“1”=18V“0”=0V适于适于TTL驱动驱动CMOS 3.3.5其它类型的其它类型的CMOS门电路门

11、电路图图3.3.3113三、三、CMOS传输门传输门(TG)和和双向模拟开关双向模拟开关控制信号控制信号N沟道沟道P沟道沟道 C=0，N沟道沟道T1截止截止，同时，同时 =1，P沟道沟道T2截止截止，表示，表示阻断阻断(ROFF109)CC=1，N沟道沟道T1导通导通，同时，同时 =0，P沟道沟道T2导通导通,表示表示传输传输(RON200)C即：即：X=A，则，则Y=X B=A B解解: ATG X 0 通通 1 断断低电平有效低电平有效10RVDD=1BY=？南理工南理工2000X3.3.5其它类型的其它类型的CMOS门电路门电路图图2.6.23图图2.6.25作业作业3.7（d）14呈高

12、阻截止、YTTPEN2101AYTTTTEN为非门、全通、2121010ENENAY高阻低电平有效三态非门低电平有效三态非门 PP沟道沟道 N沟道沟道四、四、CMOS三态三态（1态、态、0态、高阻态）态、高阻态）门门1、原理、原理EN10ENENABY高阻高电平有效若控制端前再接一个非门，可若控制端前再接一个非门，可以构成以构成高电平有效高电平有效三态非门。三态非门。 3.3.5其它类型的其它类型的CMOS门电路门电路152、三态门应用、三态门应用22BA33BA44BA0010000101001000（1）总线传输：）总线传输：要求任何时刻只有一个控制端有效，要求任何时刻只有一个控制端有效，

13、即只有一个门处于数据传输，其它门处于禁止状态。即只有一个门处于数据传输，其它门处于禁止状态。EN1EN2EN3公用总线公用总线BUSENENEN112233ABABAB4321ENENENEN控控制制信信号号EN1、EN2、EN3分时接入高电平分时接入高电平 0 110iiiiENENA BBUS高阻控制端高电平有效11BA 时分复用总线数据t三、三态输出门三、三态输出门图图3.3.4116当当EN=0时，门时，门1工作，门工作，门2禁止，数据从禁止，数据从A反相反相送送到到B当当EN=1时，门时，门1禁止，门禁止，门2工作，数据从工作，数据从B反相反相送送到到A。（2）双向传输）双向传输EN

14、ENEN低电平有效三态门低电平有效三态门高电平有效三态门高电平有效三态门三、三态输出门三、三态输出门图图3.3.42171.静态功耗小静态功耗小：CMOS门工作时，一管导通，一管截门工作时，一管导通，一管截止，几乎不由电源吸取电流，其静态止，几乎不由电源吸取电流，其静态功耗极小功耗极小。2. CMOS集成电路功耗低集成电路功耗低：内部结构简单（无电阻）内部结构简单（无电阻）发热量小，发热量小，集成度可大大提高。集成度可大大提高。 3. 抗幅射能力强抗幅射能力强：MOS管是管是多数载流子工作多数载流子工作，射线，射线 辐射对多数载流子浓度影响不大。辐射对多数载流子浓度影响不大。4. 电压范围宽电

15、压范围宽：CMOS门电路输出高电平门电路输出高电平VOH VDD，低电平低电平VOL 0V。允许电源电压范围。允许电源电压范围3 18V。5. 输出驱动电流比较大输出驱动电流比较大：扇出能力较大扇出能力较大，一般可以，一般可以大于大于50。抗噪容限大抗噪容限大。6. 在使用和存放在使用和存放：存放注意存放注意静电屏蔽静电屏蔽，防止静电击，防止静电击穿；焊接时电烙铁应穿；焊接时电烙铁应接地良好接地良好。3.3.6 CMOS电路的正确使用电路的正确使用一、特点一、特点 3.3 CMOS门电路门电路18二、系列二、系列1、CC4000系列系列：工作电压范围宽工作电压范围宽VDD=3 18V、功、功耗

16、低、噪声容限大、价格低廉；缺点是工作频率耗低、噪声容限大、价格低廉；缺点是工作频率低（低（5MHz）、输出电流小。）、输出电流小。2、高速、高速CMOS：常用常用54/74系列，区别是工作环境系列，区别是工作环境温度不同。军用级的温度不同。军用级的54系列为系列为-55 125 C，而民用，而民用级的级的74系列为系列为-40 80 C。三、电源电压三、电源电压 因为低速的因为低速的CC4000工作电压范围宽，所以可以工作电压范围宽，所以可以不不用用稳压稳压电源。而高速的电源。而高速的54/74HC工作电压范围比工作电压范围比较窄，通常用较窄，通常用7805稳压稳压电源。调试时应该电源。调试时

17、应该先接电先接电源，后接信号源，后接信号，关机时应该，关机时应该先关信号后关电源先关信号后关电源。四、多余端处理四、多余端处理 多余端不能悬空多余端不能悬空，否则，否则静电会击穿栅极静电会击穿栅极。与门多。与门多余端接余端接VDD，或门多余端接地，或并联使用。，或门多余端接地，或并联使用。3.3.6 CMOS电路的正确使用电路的正确使用19五、输入信号五、输入信号 输入信号非输入信号非“1”即即“0”、非、非“0”即即“1”，不允许不允许“半高半高”信号（信号（因因为为VthVDD / 2）在输入端出现。）在输入端出现。这是因为半高信号能使这是因为半高信号能使PMOS和和NMOS管管同时导同时

18、导通通，此时集成电路的，此时集成电路的功耗剧增功耗剧增。六、输出端的连接六、输出端的连接 输出端输出端在任何情况下都在任何情况下都不能接电源不能接电源（VDD）或地或地（VSS），否则过流造成），否则过流造成CMOS管管永久性损坏永久性损坏。七、其它七、其它 焊接时烙铁焊接时烙铁有接地有接地端，调试时工作台面端，调试时工作台面要接地要接地。3.3.6 CMOS电路的正确使用电路的正确使用3.5.1 三极管的开关特性三极管的开关特性一、三极管结构（一、三极管结构（及导电机理及导电机理）3.5 TTL门电路门电路20 收集收集扩散扩散渡越渡越集电区低集电区低掺杂浓度掺杂浓度发射区高发射区高掺杂浓度

19、掺杂浓度基区基区非平衡非平衡少子增少子增加有加有电荷存储效应电荷存储效应IB是电子空是电子空穴复合过程穴复合过程JEJC NNPCEB截止截止 BBVR CBE快快次次 差差 慢慢Ron慢慢CI+饱和饱和较快过较快过程程tON退存储退存储效应效应tS导电机理导电机理（饱和（饱和放大放大截止；截止截止；截止放大放大饱和）饱和）基区基区平衡平衡少子少子(电子电子)一、三极管结构一、三极管结构21BICI二、三极管二、三极管(输入输入)输出特性输出特性3VCE2.5IC/mAAIB=00695S三、基本开关电路三、基本开关电路（1）截止条件：）截止条件：UBEIB(sat) UCC / RC 特点：

20、特点：饱和导通时饱和导通时VCE(sat) 0.3V；导通电阻；导通电阻RON 约约几十几十 ； 下降；下降；输出低电平输出低电平 。3.5.1 三极管开关特性三极管开关特性图图3.5.2 恒定恒定 下降下降22BICI例例1在图在图3.5.3中，中，VCC=5V，RC=RB=3K， =100 ，当输入电压当输入电压uI分别为分别为5V和和0V时，求输出时，求输出uo值值(设导通时设导通时UBE=0.7V )。解解：(1)当输入电压当输入电压uI为为0V时时,由于发射结由于发射结零偏置，三极管截止，零偏置，三极管截止， uo= VCC=5V(2)当输入电压当输入电压uI为为5V时时,由于由于发

21、射结正偏导通，发射结正偏导通，设三极管设三极管工作在放大状态工作在放大状态，则：，则： BBEIBRVuImAIIBC143CCCCORIVu不可能，假设不成立不可能，假设不成立三极管处于饱和态三极管处于饱和态( )uo=0.3VmA43. 137 . 05V42431435图图3.5.33.5.1 三极管开关特性三极管开关特性23五、动态开关特性五、动态开关特性uAtuFt止止ucc饱饱0.3VBICI截止截止正偏正偏扩散扩散渡越渡越(tD)收集收集放大放大饱和饱和导通导通(tON);饱和后有存储效应饱和后有存储效应 。饱和饱和存储效应退出存储效应退出(tS)放大放大发射结变宽发射结变宽截止

22、截止关关断断tOFF。通常通常: tOFF tON3.5.1 三极管开关特性三极管开关特性2421RVVRVVIEEBEBEIHB解解: : (1) 输入电压输入电压vI为为0V时，时，三极管反偏截止，三极管反偏截止，vO=VCC= 5V(2)当输入电压当输入电压vI为为5V时，时，设设三极管为三极管为放大放大状态，基极状态，基极电流：电流： 这不可能，说明这不可能，说明 下降下降，三极管三极管实为饱和实为饱和， vO= 0.3V六、三极管非门电路六、三极管非门电路例例2：有关参数已标注，有关参数已标注，求求vI=0V和和5V时输出时输出vO电电平，设导通时平，设导通时VBE= 0.7VVVC

23、ES1 .0,20V5K3 . 3K1K10V87 . 0BEVmA433. 010)8(7 . 03 . 37 . 05CBCCORIVvV5 . 614333. 0205IB图图3.5.73.5.1 三极管开关特性三极管开关特性作业作业3.1125AB与分立电路比，集成电路体积小、可靠性高、速与分立电路比，集成电路体积小、可靠性高、速度快，而且输入、输出电平匹配，度快，而且输入、输出电平匹配，早已广泛采用。早已广泛采用。TTL规定：规定：VCC=5V、VL=0.3V、VH=3.6V（空载）（空载）3.5.2 TTL(与与)非门电路结构和原理非门电路结构和原理AB输入级输入级倒相级倒相级输出

24、级输出级3.5 TTL 门电路门电路输入保护输入保护T1，Ui不低于不低于Vimin= 0.7V，ID1=20mA一、电路结构与原理一、电路结构与原理1、结构、结构 （图（图3.5.9、图、图3.5.40） 肖特基结构，三部分组成肖特基结构，三部分组成：0.4V0.3V0.7V抗深饱和抗深饱和晶体管晶体管26 2、工作原理、工作原理（1）当输入当输入A、B有有1 1V 时时1.7V1V三个三个PN结结导通导通1.8V T2、T5截止截止截止截止空载时空载时VR2不不计计VO 3.6VCCVBILI拉拉电电流流4 . 0放大放大VCE4IC4=5V通常：通常：VOH=5 VR2 VBE4 VBE

25、33.4VVCC=ILR4+VCE4+VOH T4的放大状态可使输出稳定的放大状态可使输出稳定，有有0(1V )出出1(3.4V)一、电路结构和原理一、电路结构和原理27（2）当输入当输入A、B均均1.2V时时mA4 . 41.2V 1.4V0.7V1V=5V灌灌电电流流饱和饱和1.8V电位被钳位电位被钳位截止截止饱和饱和VCES=0.3V灌电流灌电流负载能力比拉电流强负载能力比拉电流强mAKVV1 . 18 . 28 . 15 5m4 . 03个个PN结导通结导通1.8V，全全1(1.2V)出出0(0.3V)导通微弱导通微弱AB2、 工作原理工作原理28（2）当输入）当输入A、B均均1.2V

26、时时 全全1(1.2V)出出0(0.3V)（1）当输入）当输入A、B有有1 1V 时时 有有0(1V )出出1(3.4V)UOHUILUNLUIHUNHCD饱和饱和(T5)区区：CDAB截止截止(T5)区区：AB转折转折(过渡过渡)区区：BC2、关门、关门(开门开门)电平、阈值电压电平、阈值电压USHUOFF关门电平关门电平：确保输出标准高：确保输出标准高电平电平USH(3V)时允许低电平输时允许低电平输入的最大值入的最大值UOFF( 1V)。UON开门电平开门电平：确保输出标准低：确保输出标准低电平电平USL(0.3V)时允许高电平时允许高电平输入的最小值输入的最小值UON( 1.2V)。阈

27、值UTH阈值电压阈值电压：转折区中点电压：转折区中点电压UTH( 1.1V)。当。当UIUTH时可认为高电平输入。时可认为高电平输入。ABY3.5.2 TTL与非门结构原理与非门结构原理二、电压传输特性二、电压传输特性1、特性曲线、特性曲线29TTLTTL门电路门电路UOHUILUIHUNLUNHCDABUSHUOFFUON阈值UTH输入高电平时输入高电平时T5饱和，饱和，并且在基区存储大量的并且在基区存储大量的电荷。当电荷。当T5由饱和转为由饱和转为截止时，基区存储大量截止时，基区存储大量的电荷可以通过的电荷可以通过T6有源有源泄放泄放）加速加速T5退饱和，退饱和，提高了开关速度。提高了开关

28、速度。三、输入端噪声三、输入端噪声(N)容限容限(允许范围允许范围) 输入高电平噪声允许范围输入高电平噪声允许范围UNH=UIH UON=3 1.2=1.8V输入低电平噪声允许范围输入低电平噪声允许范围UNL=UOFF UIL=1 0.3=0.7V3.5.2 TTL与非门结构原理与非门结构原理30OHI )(（1）VCC=ILR4+VCE4+VOH（分电压分电压叠加等于电源叠加等于电源VCC ）1、拉电流负载特性、拉电流负载特性VCEIC图图3.5.13&GPG1GnIOHIIH扇出系数扇出系数N：mIINIHOHOHm为每门为每门横向管横向管发射极的个数发射极的个数例例4：求求2输入端与非门

29、的输入端与非门的NOH已知已知IOH= 1.0mA, IIH=50 A解：解：102501000mIINIHOHH 恒定恒定 下降下降（2）T4工作在放大区：工作在放大区：IL低低VCE4高高，IL高高VCE4低低，使，使VOH平稳。平稳。二、输出特性二、输出特性3.5 TTL与非门与非门3.5.3TTL门电路输入和输出特性门电路输入和输出特性31&GPG1GnIOLIIL)(OLI二、输出特性二、输出特性2、灌电流负载特性、灌电流负载特性图图3.5.159 .11126. 115mIINILOLOL取整数取整数max4 . 0OLVV40 例例55：求求2输入端与非门的输入端与非门的NOL已

30、知已知IOL=15mA, IIL= 1.26mA 解：解：求门电路输出驱动同类负求门电路输出驱动同类负载门的个数载门的个数(扇出系数扇出系数N)mIINILOLOL 为每门为每门横向管横向管的个数的个数, 与门为与门为1mRCES510VOLmax=0.4VIOLmax=0.4/10T4截止截止T5饱和饱和=40mAVCEIC0.7V 恒定恒定 下降下降32 例例6 ：如图电路，已知：如图电路，已知 74S00门电路门电路GP参数为：参数为：IOH / IOL= 1.0mA / 20mA；IIH / IIL= 50A / 1.43mA试求门试求门GP的扇出系数的扇出系数N是多少？是多少？&GP

31、G1Gn14143. 1201:mIINILOLOL）（解10205. 01mIINIHOHOH取取N=10通常通常NOLNOHN的取舍原则：当的取舍原则：当NOL NOH时取时取小值中的整数部分小值中的整数部分。mIINmIINIHOHOHILOLOLm为为发射极发射极的个数；的个数；m 为为横向管横向管的个数。的个数。三、输入负载特性三、输入负载特性作业作业3.16、17332.8KUOFF当当RP小小，uiRON RON一、输入特性一、输入特性作业作业3.1835实际请况实际请况1 1、任何电路任何电路都有延迟都有延迟 2 2、进一步理解存储效应与延迟的关系、进一步理解存储效应与延迟的关

32、系3.5.4TTL与非门的动态特性与非门的动态特性一、传输延迟时间一、传输延迟时间（二、三部分略）（二、三部分略）tpHL是是T5由截止到饱和的时由截止到饱和的时间间有存储效应有存储效应（饱和后基饱和后基区存有大量非平衡少子区存有大量非平衡少子）tpLH是是T5由饱和到截止的时由饱和到截止的时间间有退存储效应（有退存储效应（需要时需要时间长间长）tpLHtpHL通常平均传输通常平均传输时间时间:理想输入理想输入, ,输出情况输出情况2PHLPLHPtttoviv注意：注意：3.5.TTL门电路门电路362.4 TTL集成逻辑门电路集成逻辑门电路ABABBA BAmAImAIIHOH04. 0,

33、2 . 17：设例?,1,10NmAImAIILOL求15204. 02 . 152110mIINIHOHOH解：发射极数发射极数mIINILOLOLT1个数个数ABCCV有有1出出0全全0出出1有有1出出1全全0出出03.5.5 其它其它TTL门电路门电路一、其它逻辑门一、其它逻辑门三个组态关系三个组态关系2、或非门、或非门(m=2，m =2)5基基极输极输入入，集集电极输电极输出出，为为共发共发射极射极：反相反相关系；关系；基基极输极输入入，发，发射射极输极输出出， 为为共集共集电极电极：同相同相关系；关系； 发发射射极输极输入入，集集电极输电极输出出，为为共基共基极极：同相同相关系。关系

34、。作业作业3.13（b）373、与或非门、与或非门(图图3.5.30，m=4，m =2)ABCDABCDCCVCDABCDABCDAB一、其它逻辑门一、其它逻辑门mAImAIIHOH04. 0,2 . 18：设例?,1,10NmAImAIILOL求5 . 7404. 02 . 1521105mIINIHOHOH解：发射极数发射极数,mIINILOLOLT1个数个数38BABAABY)(BAAB)(BABABABABA4、异或门、异或门(m=4，m =3)BAABABBAY1=1ABBAABmAImAIIHOH04. 0,2 . 19：设例?,1,10NmAImAIILOL求5 . 7404.

35、02 . 133. 331103mIINIHOHOH解：发射极数发射极数,mIINILOLOLT1个数个数一、其它逻辑门一、其它逻辑门39 TTL门输出端并联问题门输出端并联问题注意：注意：推拉式任何门推拉式任何门的输出端的输出端禁止直接并禁止直接并联联, 否则易过流损坏否则易过流损坏器件（器件（32mA）10与非门与非门1输出高输出高电平，电平，T5截止。截止。VccR4门门1的的T4门门2的的T5产生一个很产生一个很大的电流。大的电流。与非门与非门2输出低输出低电平，电平，T5导通。导通。二、二、集电极开路集电极开路的与非门（的与非门（OC门）门） 当将两个当将两个TTL“与非与非”门输出

36、端直接并联时：门输出端直接并联时：产生一个大电流（产生一个大电流（相相当电源尖峰电流当电源尖峰电流ICCM ）1. 抬高门抬高门2输出低电平输出低电平;2. 会因功耗过大损坏会因功耗过大损坏门器件。门器件。40无无T3 , T4T5集电极悬空集电极悬空二、集电极开路的与非门（二、集电极开路的与非门（OC门）门）1、OC门的工作原理门的工作原理（图图3.5.33）&符号符号！应用时输出端要应用时输出端要接一上拉电阻接一上拉电阻RLRLUCCABYA、B有有0VB1=0.9VVOHA、B全全1VB1=1.8VVOLABY 即：3.5.5 其它其它TTL门电路门电路4121YY Y_CDAB_CDA

37、BY相当于相当于“与门与门”逻辑等逻辑等效符号效符号0001111000 1 1 0 101 1 1 0 111 0 0 0 010 1 1 0 1图图3.5.34ABCDY2、OC门应用门应用（1）实现）实现“线与线与”Y1&ABY2&CDVCCRLY二、二、OC门门优点优点：省个与门，实现线与；：省个与门，实现线与；缺点缺点：多：多1个电阻个电阻RL，而且要，而且要计算计算 取值（下节讲）取值（下节讲）;特点特点：驱动能力大：驱动能力大(40mA)；用途用途：电平转换（以后讲）、：电平转换（以后讲）、功率输出（带动继电器）。功率输出（带动继电器）。Y&AB JVCC220V（2）应用举例）

38、应用举例42VOH=VCC IRLRL=VCC (nIOH+mIIH)RLIHOHOHCCmInIVVmin3、RL的计算的计算 （1）输出高电平）输出高电平VOH时计算时计算RLmaxI总总=I分分；R=VR / IR总总分分1分分2RLmax=总总分分1分分2（2）输出低电平）输出低电平VOL时计算时计算RLminVOL=VCCIRLRL=VCC(IOLMmIIL)RLILOLMOLCCImIVVmaxRLmin=IOLM最大允许电流最大允许电流IIL (IIH)低低(高高)电平输入电流电平输入电流弄清弄清min，max的关系的关系取值：取值：RLminRLRLmax的关系的关系T1个数个

39、数发射极数发射极数二、二、OC门门图图3.5.35图图3.5.3543IHOHOHCCLmInIVVRminmaxILOLMOLCCLImIVVRmaxminIHOHOHCCLmInIVVRminmaxILOLMOLCCLImIVVRmaxminLOLOHILOLMIHOHCCRVVVVmAImAIAIAIVV求，已知4 . 0311640200,55 32 0.2 9 0.04 5 0.416 3 1 10433m7313m11K5 . 204. 0102 . 0235课堂作业课堂作业求求RL3339m 1 1 13m m为负载门输入端为负载门输入端发射极发射极的的总数总数m 为负载门为负载

40、门T1的的总数总数mm注意：负载为或门、异或门时要分析内部结构确定 、2.63K0.35K（3）举例）举例 例例3.5.5K2 . 017164 . 05二、二、OC门门图图2.4.30作业作业3.23作业作业3.2444DPEN三、三态输出门（三、三态输出门（ TSL门）门）1、三态输出门的工作原理三态输出门的工作原理控制端控制端-ENT4、T5截止，截止，Y端悬空于端悬空于高阻状态高阻状态 EN=1：P=0D导通，导通， EN=0：P=1D截止，截止，电路执行与非功能电路执行与非功能Y=PAB =AB。&ABYENEN&ABYENEN10ENENABY高阻高电平有效01ENENABY高阻低

41、电平有效图图2.4.313.5.5 其它其它TTL门电路门电路453.5.6 TTL改进系列改进系列 二、二、74LS（低功耗肖特基）系列（低功耗肖特基）系列（采用采用大电阻大电阻) VO H L时提供时提供容 性 负 载 放容 性 负 载 放电回路电回路,加快加快T5饱和进程饱和进程二极管二极管与门与门,无无三极管三极管基区存基区存储效应储效应 无无 退退饱和过饱和过程程 tS减小减小RO N 4加强加强VOH驱动能力驱动能力,T4不 饱 和不 饱 和,提 高提 高VOHL转换速度。转换速度。VOHL时提供低阻时提供低阻放电通路放电通路,加快加快T3、T4截止截止 VVT1阈值电压放电加快，

42、放电加快，减小减小tHL附加附加IB574LS系列：应用系列：应用广泛、价格低廉广泛、价格低廉1.T2、T5几乎同时导通几乎同时导通,加速加速T5饱饱和和 2.有源泄放，加速有源泄放，加速T5退饱和。退饱和。图图3.5.423.5.TTL门电路门电路46三、三、74AS和和74ALS系列系列74AS系列：在系列：在74LS系列基础上减小阻值系列基础上减小阻值速度速度提高、功耗加大。提高、功耗加大。74ALS系列：在系列：在74AS系列系列基础上加大阻值基础上加大阻值降低降低功耗；减小尺寸功耗；减小尺寸提高速度。提高速度。 54系列系列 (军用级军用级-55125C); 74系列系列(民用级民用

43、级070C) 五、五、54系列系列（与（与74系列性能比较）系列性能比较）74/5474/54H74/54S74/54LS74/54AS74/54ALStpd(nS)1064101.54P/(mW)1022.5202201dP积积10013580203042.4.5 TTL改进系列改进系列 47TTL门电路芯片简介门电路芯片简介管脚管脚7 7地地GND电源电源VCC（+5V）如：如：TTL门电路芯片（门电路芯片（四四2与非门，与非门，型号型号74LS00 )双排直插双排直插74LS00& & & &14141313121211111010 9 9 8 8 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 & &74LS002.4.5 TTL改进系列改进系列 48TTL：VCC=5V，CMOS：VDD=3 18V*3.8 TTL电路和电路和CMOS电路的接口电路的接口CMOS门的门的VTH= 0.5VDD ，TTL门的门的VTH=1.01.4V。CMOS门输出：高电平为门输出：高电平为VOH