教案第六讲常用cmos逻辑门电路74ls系列ttl逻辑门电路

1、授课设计.第六讲常用cmos逻辑门电路及74ls系列ttl逻辑门电路授课设计.第六讲常用cmos逻辑门电路及74ls系列ttl逻辑门电路11/11授课设计.第六讲常用cmos逻辑门电路及74ls系列ttl逻辑门电路第六讲常用CMOS逻辑门电路及74LS系列TTL逻辑门电路与非及或非逻辑门电路原理；漏极开路CMOS门电路结构及应用方法；本讲重点传输门及异或逻辑门电路原理；系列TTL逻辑门电路原理及特点。漏极开路OD门电路原理及“线与”逻辑看法与应用原则；本讲难点传输门构成逻辑门电路工作原理；系列TTL逻辑门电路原理及应用特点。授课手段本讲宜教师主导讲解，用多媒体演示为主、板书为辅。授课步骤授课内

2、容上一讲内容回顾：CMOS反相器结构和工作原理设计妄图表达方式为了与前次课内容连结，需要1回顾上一讲CMOS反相器内容为本次-+VDD+VDD+uTPGSPS2G2B20VD2uAD1uYG1B1+uGSNS1TN-VSS设Uth(N)=2V，Uth(P)=-2V，VDD=5V。uAuGSN|uGSP|TNTPuY0V|Uth(P)|截止导通VDDVDDUth(N)|Uth(P)|导通截止0V进行复习与回顾，加深学生印象。此后，引入新内课做准备。导通+VDD截止+VDDYATPRONPTPSu=0V时uYVDDuA=VDD时uY0VAYATNSTNRONN截止导通电压传输特点和电流传输特点容，

3、这样处理授课效果会更好。为了节约课时采用uO/V+VDDAB电压传输特点VDDCS2TPUNLUNHG2B2+D2iD0DEFuI/VD1uOUTHuIG1B1Uth(N)Uth(P)-iD/mACD电流传输特点S1TNVSSABEFuI/V0UTH2提出问课件PPT演示方式组织授课。题，导入常用CMOS及TTL门电路问题的谈论。3对上述问题的逐一讲解、解答。讲解常用逻辑功能的CMOS门电路。讲解CMOS逻辑与非门和或非门电路结1）CMOS构成常用逻辑门结构是什么样的，工作原理如何；2）两个CMOS门的输出可否能够并联使用；3）CMOS异或门是如何构成的，电路工作原理又如何；4）用双极性三极管

4、构成的集成逻辑门电路结构是什么样的，工作原理又如何常用逻辑功能的CMOS门电路（一）CMOS逻辑与非和或非门电路与非门+VDD+10VABTN1TP1TN2TP2YTP2TP1Y00截通截通1A10uY01截通通截1TN1uA10通截截通1B10TN211通截通截0uBVSSY=AB与非门AYB或非门用问题激发学生听课的兴趣。此处提示：认识常用逻辑功能的CMOS门电路结构及电路中晶体管开关方式工作原理。为了节约课时，提高信息量，采用课件PPT构及工作A+VDD+10VABTN1TP1TN2TP2YuATP1原理。00截通截通1BTP201截通通截0uBY10通截截通0TN1TN2uY11通截通

5、截0VSSYABAY或非门B讲（二）CMOS漏极开路输出门电路（OD门）解CMOS为什么需要OD门可否将一般2个及以上的CMOS门电路的输出漏极开路直接连在一起，进而实现“线与”！输出门电路OD门1产结构、工A生Y1YY1Y一2B个作原理及Y可否能够这样连结与应用CY2很其应用。D大的0电流漏极开路输出CMOS门电路（OD门）VDD2VDD1RLAABYBYABVSS用途：输出缓冲/驱动器；输出电平的变换；满足大功率负载电流的需要；实现线与逻辑。应用举例演示方式组织授课。此处重申：一般门输出不能够直接连在一起！不但不能达到效果，而且输出端产生的连续大电流还会损坏电路。此处提示：能够考虑去掉输出

6、电路中的PMOS管，使NMOS漏极开路构成门，再考虑输出并联使用问讲解CMOS传输门和双向模拟开关以及异或门结构与工作原理。VDDAG1Y1VDDRLBYG1Y1RLAYY2BG2G2CYC2DD“线与”逻辑符号“线与”连结方法YY1Y2Y1ABY2CDYABCDABCDR的选择LVDDVDDRLRLIOHIOLIILVILIIHVIHVOHVOLVILVILn个m个m个VILVILVDD(nIOHmIIH)RLVOH(VDDVOL)/RLmIILIOL(max)RLVDDVOHRL(max)RLVDDVOLRL(min)nIOHmIIHIOL(max)m|IIL|m、m是负载门电路分别为高、

7、低电平时，负载门输入端进或出电流的数目。负载门为CMOS门电路情况下，m和m相等。（三）CMOS传输门和双向模拟开关及CMOS异或门CVDDCui/uouo/uiui/uouo/uiTGCCC1，C0时，传输门导通。C0，C时，传输门截止。1题。此处提示：OD门不但有实现线与逻辑作用，而且可实现输出电平的变换作用。此处提示：传输门或传输门的一个用途可作模拟开关，用来传输连续变化的模拟电压信号。CCCui/uouo/uiui/uoSWuo/uiuiuoSWTGRLC=1时开关接通；C=0时开关截止。模拟开关控制端作用以及符号含义（若控制端输利用CMOS传输门和CMOS反相器能够组合成各种复杂的逻

8、辑电路，如：异或门、同或门、触发器等。入的逻辑0与符号中讲解三态输出CMOS门电路结构与工作原理及其应用。用反相器和传输门构成异或门电路ABTG1YABABYTG2A=0、B=0时，TG2截止，TG1导通，Y=B=0;A=0、B=1时，TG2截止，TG1导通，Y=B=1;A=1、B=0时，TG1截止，TG2导通，Y=B=1;A=1、B=1时，TG1截止，TG2导通，Y=B=0;（四）三态输出CMOS门电路三态输出的CMOS反相器控制端低电平有效三态门：YABY000011101110对应，逻辑1与直线对应，则传输门闭合，否则传输门将关断）。VDDEN低电平有效ENAYYA(EN0)AYZ(EN

9、1)EN1时，输出表现高阻态。EN0时，反相器正常工作。EN高电平有效控制端高电平有效三态门：AYA(EN1)YZ(EN0)三态门有三种状态：高电平、低电平、高阻态。注意：高阻状态不是逻辑状态！三态输出反相器应用举例此处提示：三态门控制端作用以及符号含义（若控制端输入用三态输出反相器接成用三态输出反相器实现总线结构数据双向传输介EN1YA1绍CMOSG1总ENEN2DO总A2电路的特G2G1DO/DI点与使用线DIENnG2线注意问AnGn题。（五）CMOS电路的特点与使用注意问题CMOS电路的优点?静态功耗小；赞同电源电压范围宽20V)；扇出系数大，噪声容限大。CMOS电路的正确使用输入电路

10、的静电保护所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必定可靠接地。储藏和运输CMOS电路，最好采用金属障蔽层做包装资料。讲解74LS节余的输入端不能够悬空系列TTL?能够按功能要求接电源或接地，或与其他输入端并联使用。门电路结输入电路需过流保护构与工作低内阻信号源时，输入端与信号源之间串进保护电阻；原理。输入端接有大电容时，应在输入端和电容之间串通接入保讲护电阻；解LSTTL输入端接长线时，应在门电路的输入端串通接入保护电阻。非门结构2.74LS系列TTL门电路与工作原（一）LSTTL非门结构与工作原理理。74系列、74H系列、TTL集成门电路发展主要经历了四个系列，74S系列、74LS系列。前

11、三个系列已经被裁汰，74LS系列虽面对的逻辑0与符号中对应，逻辑1与直线对应，则三态门被打开依照门电路逻辑工作，否则三态门将关断输出为高阻状态）。裁汰，但是目前仍有使用，故课程仅简单介绍74LS系列原理。利用肖特基管的低导通电压和多数载流子形成电流特点抗深饱和提高速度。R5VCCcR2R1120c8K20KbSBDT3bT4D2R4uoeeuiD14K真值表T2D3电压关系表AYuO/VR6T5uI/VAY12KRBRC0.33.4(4.3)011.5K3K3.40.310T6D2、D3的作用D2在T5导通的刹时起作用，可抽取T4的基区电荷，加速其截讲止过程。D3在T5导通的过程中起作用，此时

12、T2的集电极电位比T5的解LSTTL集电极电位低，能够经过D3给负载电容放电，而这个放电电流又门电路的去驱动T5，减小了电路的导通延缓。特点曲线T6电路的作用和一些规T2由截止变导通，前驱动T5饱和导通，尔后T6才导通，对定参数。T5进行分流，饱和度将变浅。使其从饱和变截止时更加迅速。T5变截止的瞬态，由于T6比T5晚截止，使T5有很好的泄放回路而很快走开饱和，提高了电路工作速度。（二）LSTTL门电路的特点曲线和一些规定参数讲解TTL功此处重申：加入肖特基管主要是抗深饱和提高速度作用。此处提示：D2、D3以及T6电路作用是提电路动作高速度，其实不影响逻辑功能。耗问题。R5VCCuo/VR1R

13、24.3V/3.4V负载开路时电12020K8KT3压4.3V，当有T4D2R4负载时约3.4VuouiD14K01.1Vui/VT2D3AR6T5Yui/VVCC1.1ui12KRBRCRP低VOH1.5K3K高RL1.0入RLT60.8入VOL此处提示：LSTTL门电路的阈值电压为，经过解析低电平输入电流|IIL|0.23mA01.01020RP/kROFF1k，RON10k电路即可高电平输入电流|IIH|40A低电平输出电流|IOL|8mAii/mA1.1Vii获取结论；高电平输出电流|IOH|0.4mA低电平输出电压|VOL|0.4V高电平输出电压|VOH|2.4Vui0ui/V-0.

14、2340A依照输入负载电注意：TTL门电路悬空的输入端相当于接高电平。为了防范干扰，一般应将定义为高电平的悬空输入引脚，经过一个几千欧的电阻接电源。也能够依照逻辑情况与其他输入引脚接在一起使用。（三）TTL功耗问题讲TTL功耗有静态功耗PD和动向功耗PT。由于静态时TTL工作解LSTTL需要的电流很大，所以说对于TTL电路静态功耗是主要的。但是动与非门结态工作时电流会出现很大的尖峰搅乱和电源瞬态大电流输出，应用构和原时必定加大电源功率，一般为23倍平均功率!理。平均功耗=P+P=VI。其中，电源平均电流IccAV约为：DTCCccAVI=(I+IccL)/2+ft(I-I)/2ccAVccHP

15、LHccMccL阻特点，TTL门电路悬空也许输入端所接电阻大于10k时，输入端相当于接高电平，应用ui0介icc绍CMOS门电路与动向尖峰电流幅值很大(约为37.4mA)，经过电源也许地线电阻形成搅乱，应采用措施防范。tTIccMIccLIccH时必定注意。此处重申：动向工作时电流会出现很大的尖峰干0tTTL门电tPHLtPLH（四）LSTTL与非门74LS00扰和电源路两者特点比较。瞬态大电VCCR1R2R5流输出，应逻辑与T3T4D5用时必定D1D6R4YA加大电源D2T2VCCB148R6T5功率，一般DD4RC3RBD3和D4为T6为23倍1输入保护7二极管GND平均功率!（五）CMO

16、S门电路与TTL门电路两者特点比较同时要考?CMOS工作速度一般比TTL低，HCMOS与TTL相当。虑芯片电?CMOS扇出系数比TTL电路大。源加入滤?CMOS电路的电源电压赞同范围较大，约在20V，抗搅乱能力比TTL电路强。波电容。?CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。TTL功耗几mW、CMOS此处提示：的功耗只有几个W。LSTTL与非?CMOS集成电路的集成度比TTL电路高。门实质上?CMOS电路简单受静电感觉而击穿，在使用和存放时应注意是利用二静电障蔽，焊接时电烙铁应接地优异，特别是CMOS电路多极管完成余不用输入端不能够悬空，应依照需要接地或接高电平。的逻辑与，速度功耗噪声容限扇出系

17、数集成度三极管完TTL(LS)快大(mW)小(0.4V左右)小(20)低CMOS较快(74HC)小(W)大(30%VDD)大(50)高成的逻辑节余输入端的办理措施非。办理原则：不能够影响输入与输出之间的逻辑关系。此处重申：可并联起来使用；若去掉T3、可依照逻辑关系的要求接地或接高电平。T4、D5、D6?TTL电路节余的输入端悬空表示输入为高电平。一般可依照及电阻R4、门电路逻辑功能将节余的输入端经过上拉电阻(13K)接R5等，则构电源正端(逻辑1的办理)；直接把节余端接地(逻辑0的处理)。尽量把节余的输入端并联使用；诚然能够经过大电阻成集电极接地(逻辑1的办理)，但最好不要采用。开路OC?CM

18、OS电路，节余的输入端不一样意悬空，否则电路将不能够正门，其应用常工作。对于CMOS电路对节余输入端，尽量依照门电路逻方法与辑功能并联使用，也许依照需要直接接地(逻辑0的办理)；CMOS的OD或直接接VDD(逻辑1的办理)。门相似。LSTTL也有三态门其特点和应用方法与CMOS的三态门相似。6.小结常1）门电路是构成各种复杂数字电路的基本逻辑单元，掌握各种门经过课堂总结，可使用CMOS电路的逻辑功能和电气特点，对于正确使用数字集成电路是十分必学生加深逻辑门及要的；对本节课74LS系列2）介绍了目前应用最为广泛使用的CMOS和曾被广泛使用74LS系有关常用TTL逻辑列TTL两类集成逻辑门电路；CMOS逻辑门电路内3）在学习这些集成电