数字电路讲义-第三章w1

第三章门电路本章将着重讨论：TTL、CMOS、及ECL等门电路的 基本结构、 工作原理、 外部特性 及应用知识第一节晶体管的开关特性及反相器一、半导体二极管开关及其特性1、晶体二极管特性曲线及等效电路

一、半导体二极管开关及其特性2、二极管限幅电路

a.限幅概念：

当输入电压超出一定范围时，输出电压保持不变。 ●上限幅：输入电压高于限幅电平时，输出不变●下限幅：输入电压低于限幅电平时，输出不变b.二极管限幅原理c.限幅电路的应用b.二极管限幅原理导通时下降时间上升时间一、半导体二极管开关及其特性3、二极管钳位电路

将输出波形底部或顶部固定在所需电平上一、半导体二极管开关及其特性4、二极管的开关特性

一、半导体二极管开关及其特性4、二极管的开关特性

第一节晶体管的开关特性及反相器二、晶体管三极开关及其特性

1、晶体三极管特性曲线的折线化和等效电路

二、晶体管三极开关及其特性1、晶体三极管特性曲线的折线化和等效电路

饱和等效截止等效二、晶体管三极开关及其特性2、分布电容对反相器的影响

BE结钳位二、晶体管三极开关及其特性3、晶体管的开关特性

Vb=？二、晶体管三极开关及其特性3、晶体管的开关特性

第二节早期门电路一、二极管门电路

二极管与门第二节早期门电路一、二极管门电路

二极管门电路特点，优点：简单、经济；二极管或门第二节早期门电路一、二极管门电路

?不足：有电平位移现象第二节早期门电路二、三极管门电路

特点：输出电平不会偏离第二节早期门电路三、电阻－晶体管逻辑门（RTL）

Resistor-TransistorLogic

功能？第二节早期门电路三、电阻－晶体管逻辑门（RTL）特点：高电平输出时，负载能力差第二节早期门电路三、二极管－晶体管逻辑门（DTL）

Diode-TransistorLogic二极管与门与逻辑电平移位倒相第二节早期门电路三、二极管－晶体管逻辑门（DTL）特点：输出低电平时负载能力差问题：●为什么RTL低电平负载能力不差？●为什么DTL高电平负载能力不差？第二节早期门电路四、逻辑约定及逻辑符号

逻辑状态：二进制两个变量的状态“1”、“0”，可用不同确定范围的电平相对较高逻辑高电平H；相对较低逻辑低电平L正逻辑：较高电平对应逻辑1；较低电平对应逻辑0负逻辑：较高电平对应逻辑0；较低电平对应逻辑1正逻辑=负逻辑的对偶负逻辑的用途：中断申请第三节晶体管－晶体管逻辑门（TTL）TTL（Transistor-Transistor-Logic）一、概述二、TTL基本门

(一)工作原理TTL与非门工作原理二、TTL与非门（一）工作原理（二）电压传输特性（三）噪声容限（四）输入输出特性（五）动态特性（六）TTL与非门电路的改进电压传输特性VOHminVOLmax电压传输特性VOHminVOLmax电压传输特性VOHminVOLmax噪声容限噪声容限VOHminVOLmax噪声容限VOHminVOLmax噪声容限（四）输入输出特性1、输入特性:输入端的电流iI随输入电压VI的变化关系。（四）输入输出特性2、输入负载特性：输入电压与输入负载的特性曲线VOHminVOLmax（四）输入输出特性3、输出特性（四）输入输出特性3、输出特性（四）输入输出特性3、输出特性（四）输入输出特性3、输出特性（五）动态特性VOHminVOLmax（五）动态特性电源出现尖峰，措施：串电感，并电容（五）动态特性（六）TTL与非门电路的改进1、快速型（H-TTL）和低功耗型（L-TTL）（六）TTL与非门电路的改进1、快速型（H-TTL）和低功耗型（L-TTL）快速快速措施：（六）TTL与非门电路的改进1、快速型（H-TTL）和低功耗型（L-TTL）低功耗措施：加大电阻

R1=40KΩ

，R2=20KΩ

，R3=500Ω

，R4=12KΩ（六）TTL与非门电路的改进2、肖特基

TTL（S-TTL）措施：（六）TTL与非门电路的改进3、低功耗肖特基

TTL（LS-TTL）3、低功耗肖特基

TTL（LS-TTL）4、高速型

TTL（F-TTL）第三节晶体管－晶体管逻辑门（TTL）一、概述二、TTL与门三、其他逻辑功能的TTL门电路

三、其他逻辑功能的TTL门电路

（一）1.与或非门F1F2F3三、其他逻辑功能的TTL门电路

（一）2.异或门三、其他逻辑功能的TTL门电路

（二）集电极开路与非门（OC门）三、其他逻辑功能的TTL门电路

（二）集电极开路与非门（OC门）三、其他逻辑功能的TTL门电路

（二）集电极开路与非门（OC门）三、其他逻辑功能的TTL门电路

（二）集电极开路与非门（OC门）见新符号P14-16三、其他逻辑功能的TTL门电路

（二）集电极开路与非门（OC门）mn（二）集电极开路与非门（OC门）

OC门输出全高时

RL值的确定mn（二）集电极开路与非门（OC门）OC门输出只有1个为低时RL值的确定mnIOL（二）集电极开路与非门（OC门）OC应用（二）集电极开路与非门（OC门）OC应用（二）集电极开路与非门（OC门）OC应用（二）集电极开路与非门（OC门）OC应用三、其他逻辑功能的TTL门电路

（三）三态门（TS门）（三）三态门（TS门）（三）三态门（TS门）-0.6VVIH=-0.9VVIL=-1.75V-1.3V第四节射极耦合逻辑门（ECL）一、工作原理

-1.75-1.75-2.55-2.1-0.87-1.75-0.9-0.6VVIH=-0.9VVIL=-1.75V-1.3V第四节射极耦合逻辑门（ECL）一、工作原理

-0.9-1.7-2.1-0.98-1.75-0.9第四节射极耦合逻辑门（ECL）

第四节射极耦合逻辑门（ECL）

图(a)所示是H型开路输出限定符号，表示该输出内部为“1”时(输出晶体管导通时)，外部输出H电平；该输出内部为“0”时，外部处于高阻抗状态长用Z表示)。图(b)所示是L型开路输出限定符号，表示该输出内部为“0”时(输出晶体管导通时)，外部输出L电平；该输出内部为“1”时，外部处于高阻抗状态。第四节射极耦合逻辑门（ECL）

应该注意，开路输出限定符号虽然标注在符号框内，但它表示的是输出外部的状态。当开路输出符号给定时，例如则不论输出端有否逻辑非或极性指示符号，其外部状态只有两种：处于高阻抗或者输出H电平。此时，只是外部状态所对应的内部逻辑状态有所不同。从图3-4(a)可知，当输出端有逻辑非或极性指示符号时，输出外部状态所对应的内部逻辑状态与图3-3(a)正好相反，这里与外部处于高阻抗状态对应的内部逻辑状态是“1”，而内部逻辑状态为“0”时，外部输出H电平。开路输出符号是时，不论输出端有否逻辑非或极性指示符号，输出外部都只能处于高阻抗状态或输出L电平，见图3-3(b)和图3-4(b)。第四节射极耦合逻辑门（ECL）二、特点第四节射极耦合逻辑门（ECL）二、特点

1.由于工作非饱和状态，电阻取值较小

，逻辑摆幅小，工作速度高；

2.互补输出，使用方便；

3.采用射极跟随器输出，输出阻抗低，负载能力强；

4.开关状态下电流基本不变，所以开关噪声低。5.VOH与VEE无关，与VCC及射随器的射结电压有关缺点：

1.噪声容限低

2.功耗大，不利于集成，主要用于高速系统。第四节射极耦合逻辑门（ECL）二、特点

1.由于工作非饱和状态，电阻取值较小

，逻辑摆幅小，工作速度高；

2.互补输出，使用方便；

3.采用射极跟随器输出，输出阻抗低，负载能力强；

4.开关状态下电流基本不变，所以开关噪声低。5.VOH与VEE无关，与VCC及射随器的射结电压有关缺点：

1.噪声容限低

2.功耗大，不利于集成，主要用于高速系统。第四节射极耦合逻辑门（ECL）

第四节射极耦合逻辑门（ECL）

第五节金属-氧化物-半导体逻辑门(MOSL)

MOS：Metal-Oxide-SemiconductorLogic一、NMOS门源极栅极漏极衬底特点：Ri=Ro=第五节金属-氧化物-半导体逻辑门(MOSL)

MOS：MetalOxideSemiconductor一、NMOS门第五节金属-氧化物-半导体逻辑门(MOSL)

二、CMOS门（ComlementaryMOS）

1.非门NMOSPMOS第五节金属-氧化物-半导体逻辑门(MOSL)

二、CMOS门（ComlementaryMOS）

1.非门第五节金属-氧化物-半导体逻辑门(MOSL)

二、CMOS门二、CMOS门2.或非门和与非门二、CMOS门2.或非门和与非门二、CMOS门3.CMOS传输门二、CMOS门3.CMOS传输门PCI接口的应用二、CMOS门3.CMOS传输门第六节接口电路

一、TTL与COMS电路互联第六节接口电路

一、TTL与COMS电路互联第六节接口电路

一、TTL与COMS电路互联第六节接口电路一、TTL与COMS电路互联第六节接口电路二、TTL与ECL电路互联第六节接口电路三、双向收发器第三章总结重点掌握1.二极管、三极管的开关特性2.TTL与非门的工作原理3.TTL门电路的外特性传输、输入、输入负载、输出负载特性4.OC门和三