数字电子技术及应用课件

书名：数字电子技术及应用作者：刘淑英ISBN：978-7-111-21488-5出版社：机械工业出版社本书配有电子课件教材详情：请点击查阅机械工业出版社教材服务网数字电子技术及应用高职高专ppt课件第二章逻辑门电路数字电子技术及应用高职高专ppt课件目标在这一章里，你将学习：2.1概述2.2半导体分立器件的开关特性2.3逻辑门电路2.4TTL集成逻辑门电路2.5CMOS集成逻辑门电路2.6不同类型门电路的接口问题2.7逻辑门电路的应用数字电子技术及应用高职高专ppt课件第二章逻辑门电路

内容提要本章主要介绍逻辑电路的基本逻辑关系和逻辑门电路；TTL与非门的典型电路结构、工作原理、传输特性和主要参数；CMOS集成逻辑门电路。数字电子技术及应用高职高专ppt课件2．1概述1．正逻辑和负逻辑

在逻辑电路中，输入输出电位的高低用电平表示，高电平是一种状态，低电平是另一种状态；若高电平表示有信号，用1表示，低电平表示没有信号，用0表示，则称为正逻辑；反之若低电平表示有信号，用1表示，高电平表示没有信号，用0表示，则称为负逻辑。2．标准高电平和标准低电平

在数字电路中，高电平或低电平都是表示一定的电压范围，而不是一个固定不变的数值。将高电平的下限值称为标准高电平，用USH表示，低电平的上限值称为标准低电平，用USL表示；在实际电路中应满足高电平UH≥USH，低电平UL≤USL。数字电子技术及应用高职高专ppt课件2．2半导体分立器件的开关特性2.2.1二极管的开关特性2.2.2晶体管的开关特性2.2.3ＭＯＳ管的开关特性

在数字电路中，二极管大多工作在开关状态。由于二极管具有单向导电特性，因此，在数字电路中它可以作为一个电子开关使用。数字电子技术及应用高职高专ppt课件2.2.1二极管的开关特性1．二极管的静态开关特性二极管的静态开关特性是指二极管在正向直流电压或反向直流电压作用下稳定导通或截止时呈现特性。

图2-1二极管的开关电路数字电子技术及应用高职高专ppt课件2.二极管的动态开关特性

二极管的动态开关特性是指信号电压突然变化时，二极管从一种工作状态转换到另一工作状态时的转换特性。转换过程有两种，即从导通到截止和从截止到导通，图2-2所示为二极管的动态开关特性。

数字电子技术及应用高职高专ppt课件图2-2二极管的动态开关特性由此可见，反向恢复时间是影响二极管开关速度的主要原因，反向恢复时间越长，开关速度越低。数字电子技术及应用高职高专ppt课件2.2.2晶体管的开关特性1．晶体管的静态开关特性

晶体管的输出特性曲线有三个区域——放大区、截止区、饱和区。在数字电路中，晶体管主要工作在饱和区和截止区，并在截至区和饱和区之间通过放大区进行快速转换，晶体管的这种工作状态称为开关工作状态。

图2-3晶体管的开关工作状态

数字电子技术及应用高职高专ppt课件2．晶体管的动态开关特性与二极管相似，晶体管工作在开关状态时，其内部电荷的存储与消散都需要一定的时间，因此集电极电流的变化总是滞后于输入电压ui

的变化，所以晶体管由截止状态变为饱和状态或由饱和状态变为截止状态都需要一定的时间。如图2-4所示。

图2-4晶体管的开关时间2.2.3ＭＯＳ管的开关特性1．ＭＯＳ管的开关作用

ＭＯＳ管金属-氧化物-半导体场效应晶体管的简称，和晶体管一样可以当作开关使用。

图2-5MOS管开关电路2．ＭＯＳ管的开关时间

双极型晶体管由于饱和时有存储电荷存在，所以其开关时间较长。而MOS管因为只有一种载流子参与导电，不存在存储电荷，因此不存在存储时间，因而它的开关时间较小。用PMOS管也可以构成开关电路，不同的是PMOS管的开启电压为负值。

2.3逻辑门电路2.3.1二极管门电路2.3.2晶体管门电路2.3.3组合逻辑门电路

在逻辑代数中最基本的逻辑关系有三种,即“与”、“或”、“非”，实现上述逻辑关系的电路叫逻辑门电路，简称门电路.2.慰3.固1二极雄管门挎电路1.二极装管与女门电寺路图2-6二极管与门电路与门爽电路脆的输陈入和匆输出尝波形朋如图2-犹7所示.图2-7与门电路工作波形

2.二极订管或睡门电断路图2-8二极管或门电路或门公电路社的输乐入和忙输出僵波形梯如图2-雅9所示.图2-9或门电路工作波形2.鲁3.监2晶体锁管门熟电路图2-灾10晶体熟管非刻门电伍路a）电塑路b）逻泡辑符姜号晶体饱管非冻门电兵路2.没3.卸3组合栗逻辑估门电安路1.复合华门(1还)与非率门与非昂门是洒与门只和非悄门的想组合寺，其戴逻辑涨符号立如图2-交11封a所示赤，逻沉辑表赵达式萄为(2寺)或非祥门或非蹄门是社或门拨和非努门的宽组合影，其盐逻辑载符号穿如图2-法11芳b所示终，逻赠辑表卷达式备为(3修)与或独非门与或革非门猛是与古门、棚或门还、非击门的闹组合任，其设逻辑衡符号洗如图2-扎11陡c所示扭，其列逻辑寒表达希式为(4订)异或继门异或过门电额路的趁特点腔是两沈个输类入信民号相初同时筒，输执出为0，相谈异时李输出恐为1，其喊逻辑唐符号纳如图2-棍11恭d所示科，逻念辑关类系表雹达式开为图2-11复合门逻辑符号2.正逻圣辑和持负逻掉辑的鞠相互谷转换对同捞一电假路，穗可以半采用贩正逻篮辑，堪也可喊以采讲用负器逻辑负，而象逻辑江电路曾本身槐输出够与输搅入的赵逻辑际关系旧，并吃不因尤为采敢用正汉、负胖逻辑宝的不共同而让改变买。但筝是对歼同一票种电码路，案用正对、负伴逻辑应去分扭析,它的弟逻辑益功能水截然换不同译，当庙然逻脆辑真逗值表津也不吧同。正负故逻辑朴符号扛如表2-嗽6所示证。表2-碌6正、许负逻筛辑符毒号门电路正逻辑符号负逻辑符号与门或门非门与非门或非门2.柄4框TT登L集成强逻辑疯门电腰路2.姻4.迹1蜓TT筐L与非傍门的江工作缺原理2.君4.介2望TT依L与非箱门的绣外特雨性及填有关例参数2.铁4.法3其他戚类型驰的TT篇L逻辑累门电腰路2.赵4.赠4吊TT删L系列澡数字天集成探电路定简介2.番4.辽5错TT拜L门电勉路使留用中蔽应注哈意的锻问题TT上L逻辑仓门电陪路是杰晶体毒管—晶体青管逻场辑门挎电路膨的简况称，叼它的树输入鞋级和罩输出缠级均斥采用饥晶体败管。2.烧4.怪1本TT废L与非指门的映工作聪原理1.电路匀组成图2-16TTL集成与非门电路图及逻辑符号

2．工诉作原挨理当输砖入全倾为高松电平岗时，须输出愈为低辅电平惠；当券输入吵端至丘少有益一个惧为低画电平督时，厕输出妻为高棋电平单。由使此可患见，鸽电路丝式的输刮出与菜输入振之间差满足役与非明逻辑坦关系驱，即2.凭4.凯2抛TT偏L与非悲门的外外特树性及编有关开参数1．电足压传知输特车性TT另L与非条门电晌压传把输特躬性是灯表示励输出船电压刘随罢输入浮电压变化参的一构条曲蛋线，恒电压猾传输罢特性法曲线顶大致查分为枕四段蠢，如推图2-滑18：图2-18TTL与非门的电压传输特性2．主割要参灾数⑴吉输出腿高电揪平和输芬出低跃电平⑵阈值宝电压⑶跟关门惯电平和开僚门电皇平⑷豪噪声孕容限、⑸拉输入袋短路石电流⑹岗输入奴漏电妥流⑺苏扇出亮系数⑻鸽平均坡延迟滩时间2.章4.夕3其他阁类型攻的TT缠L逻辑塔门电店路1．集厕电极就开路役与非狂门（OC门）将普往通TT发L与非便门的稀输出理级改浇为集道电极鱼开路么的晶视体管裂结构踏，称逼为集哭电极马开路戒门电比路，游简称OC门(O沉pe史n沙Co盐ll防ec恰to倚r)。图2-20OC门电路

2．三滤态输部出门架（TS葬L门）三态泊门，是奔指逻乓辑门姨的输杠出除衣有高距、低调电平蜂两种寸状态狗外，恒还有偶第三口种状恩态——高阻妇状态漏（或傍称禁梁止状搭态）倾的门曲电路诞，简沃称TS则L(协Tr耀is绣ta内te散L皇og蝴ic敬)门。图2-23三态门

2.博4.演4TT搂L系列冠数字剩集成首电路具简介在我讽国TT性L数字备集成瓦电路普分为CT毅54系列掌和CT碰74系列剑，两挺个系期列具蜂有完叼全相趁同的做电路孩结构起和电猫气性子能参破数，拆所不美同的碗是54系列双工作县温度-5明5～12迈5℃，为幻玉军用穴品；74系列莫工作孕温度发在0～70廉℃，为耳民用郑品。2.遮4.仓5桃TT浓L门电喜路使教用中弄应注朱意的党问题在使扇用TT另L集成敲门电愈路时愚，应婚注意全以下旺事项返：1．电趋源电雷压垒应贺满足滨在标炸准值5（1±千10培%）V的范绑围内旦。饰2．TT倦L电路屋的输驳出端幻玉所接倒负载笑，不刑能超浴过规绳定的幅扇出越系数秃。3．具抗有推址拉式宰输出愤结构跌的TT先L门电挺路，茂不允筐许直酱接并蛋联使栋用，狐三态串门的吵输出超端可逮以并粗联使丢用，隆但同造一时鉴刻只慰能有锋一个马门工忆作，冤其余愧处于则高阻粪态；角集电希极开切路门却输出钳端可蹄并联娇使用附，但侮公共早输出喜端必茎须通五过负塞载电牛阻RL与电扁源相愿接。4．TT咬L门多储余输场入端帽的处棋理方苍法2.粱5魄CM规OS集成涂逻辑沾门电需路2.旧5.眼1仇CM未OS反相虑器2.冷5.音2其他延类型议的CM时OS逻辑泉门电美路2.夫5.秃3丹CM让OS系列松数字摊集成属电路聚简介2.星5.孔4回CM婶OS门电童路特船性及饥使用氧常识目前键集成鸣逻辑卧门电喂路有坊两大祝类，跟一类怪是前吹面介督绍的TT收L门电忌路，围另一意类为CM吩OS集成扣逻辑灶门电窝路，读它是架由增洽强型PM鹊OS管和撤增强油型NM旬OS管组够成的角互补亚对称MO表S门电笛路。2.腹5.而1愤CM创OS反相惕器1．电档路结含构2.工作愤原理本电搞路具社有反蚁相器马功能贺，故解称为桨非门且，其诉逻辑骆表达虾式为图2-35CMOS反相器2.便5.级2其他辜类型隆的CM廊OS逻辑分门电昨路1.与非慰门它是冻由两谢个串尘联的饼增强令型NM影OS管和诉两个景并联睬的增业强型PM芒OS管组容成。电路冻的逻雄辑关睁系表荷达式蔽为图2-36CMOS与非门

2.或非叙门它是妥由两能个并鞋联的纪增强烈型NM瓶OS管和轧两个泥串联肠的增越强型PM童OS管组住成。电路趣的逻朵辑关摔系表呆达式搬为图2-37

CMOS或非门

3.秩C细MO起S传输守门CM顽OS传输挽门是职一种刃传送神信号咏的可目控开垦关，筹它是拳由两遵个参盆数对拔称的NM德OS管和PM荣OS管并忍联而现成。图2-38CMOS传输门2.伍5.缴3CO雷MS系列颤数字找集成郊电路最简介CM擦OS集成启电路典系列桌主要搏有CC颈40伸00系列漏和CC薄54返/7守4H龙C系列融，40奇00系列衬由于商具有钉功耗煌低，诵噪声悉容限肚大等腊特点粉，已望得到龄广泛甚应用但，但稻工作来速度休较慢坑；CC互54堤/7帆4H披C系列汤具有眼较高假的工带作速春度和镜驱动止能力查。2.贱5.猾4监CM蚕OS门电扫路特牵性及统使用康常识TT聪L电路作的使论用注咽意事喂项，乡丰一般烤对CM抽OS电路财也适池用。臭但因CM肾OS电路锣容易筝产生喇栅极踪蝶击穿涂问题披，所乞以要访特别湖注意捎以下饿几点得：（1）避岛免静看电损桃坏（2）多技余输附入端责的处秃理方改法（3）并碌联使敞用2.纸6不同挥类型窄门电棒路的惕接口孩问题1.唉T消TL电路辈驱动CM钱OS电路图2-39TTL-CMOS电路的接口2．CM耕OS电路窑驱动TT饰L电路图2-40CMOS-TTL电路的接口

2.弹7逻辑蝇门电荣路的殿应用逻辑趁门电逢路是络数字畜电路烫的基炕本单跪元电饰路，纤应用延单元织电路缎可以旧组成然较复觉杂的那逻辑妖控制珍电路汁，在伴生产半和生唱活中桨有着孕广泛桃的应牲用。本章详小结1.在数俩字电瞒路中主，最报基本绣的逻赏辑关抹系有线与、贪或、惩非三头种，骡对应廉有与啊门、党或门岛和非百门三敏种基爹本逻掏辑门顾电路扰，利员用二钱极管看的开编关特盒性可院以构萍成二崇极管现与门海和或武门，凤利用侵晶体秒管的嘱开关察特性抵可构航成非队门。球常用客的复们合逻搅辑门尊电路雕有与柜非门既、或副非门丈、与袍或非速门和畅异或怖门等弟。2.目前避广