第9章集成门电路及其芯片课件.pptx

1、1第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二主要要求主要要求:理解集成电路的定义理解集成电路的定义掌握集成芯片的应用掌握集成芯片的应用9.3 集成门电路及其芯片集成门电路及其芯片2第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二集成电路按集成度分类如下集成电路按集成度分类如下：小规模数字集成电路小规模数字集成电路（SSISSI）-100100个门个门以下，包括门电路等；以下，包括门电路等；中规模数字集成电路中规模数字集成电路（MSIMSI）-100-1000100-1000个门个门，包括计数器等；，包括计数器等；大规模数字集成电路大

2、规模数字集成电路（LSILSI）-1000-100001000-10000个门个门，包括各类专用的存，包括各类专用的存储器，各类储器，各类ASICASIC芯片等；芯片等；超大规模数字集成电路超大规模数字集成电路（VLSIVLSI）-1000010000个门以上个门以上，包括各类，包括各类CPUCPU等。等。集成电路分类集成电路分类3第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二9.3.1 TTL门电路门电路1.TTL与非门与非门工作原理：工作原理：当当ABCABC三三输入输入只要有一个为只要有一个为低电平，输出低电平，输出F F即为即为高电平；高电平；当当ABCA

3、BC三输入三输入全为高电平全为高电平时时，输出输出F F即为低电平。即为低电平。所以，右图为所以，右图为与非门与非门电路。电路。4第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二2.集电极开路集电极开路OC门门符号如下：符号如下：&BABA5第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二3 3）实现线与功能。）实现线与功能。线与输入输出关系输入输出关系 F=AB CDF=AB CD2 2）实现电平转换；）实现电平转换；1 1）实现大电流驱动；）实现大电流驱动；集电极开路集电极开路OC门的门的特点：特点：6第第 9 9 章基本门电路章基本

4、门电路2023年年1月月24日星期二日星期二3.三态门三态门1）特点特点：输出有三个状态：输出有三个状态：高电平高电平，低电平低电平，高阻态高阻态（悬浮态悬浮态）2）三态非门的逻辑符号）三态非门的逻辑符号7第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二EAF01001101高阻高阻高阻高阻 高电平控制的三态非门高电平控制的三态非门由表可知，由表可知，当控制端当控制端E=1时，该电路与时，该电路与普通门普通门一样工作；一样工作；当当E=0时，输出处于时，输出处于高阻高阻状态。状态。注：低电平控制的三态门，正好与高电平控制的工作原理相反，这里不再累赘。注：低电平控制的

5、三态门，正好与高电平控制的工作原理相反，这里不再累赘。8第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二3）三态门的应用：）三态门的应用：有有4个设备个设备A，B，C，D共用一条数据线，任意时刻，只要其中一个设备的控制共用一条数据线，任意时刻，只要其中一个设备的控制信号为信号为1，其他的控制信号为，其他的控制信号为0（低电平控制的三态门，此时可使其他设备与总（低电平控制的三态门，此时可使其他设备与总线间呈高阻态），则该设备的输出送入总线。线间呈高阻态），则该设备的输出送入总线。9第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二利用三态门也

6、可实现双向信息的传输控制，如利用三态门也可实现双向信息的传输控制，如图图所示：所示：它有两个控制端，它有两个控制端，E EININ/E/EOUTOUT当当E EININ=1=1且且E EOUTOUT=0=0时，时，信号由信号由B B1 1 B B2 2 ；当当E EININ=0=0且且E EOUTOUT=1=1时，时，信号由信号由B B2 2 B B1 1 ；当当E EININ=0=0且且E EOUTOUT=0=0时，时，B B2 2 和和 B B1 1间为高阻。间为高阻。E EININ与与E EOUTOUT不能同时为不能同时为1 1。10第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月

7、月24日星期二日星期二9.3.2 MOS门电路门电路1.用用NMOSNMOS管制成的非门电路管制成的非门电路 UDD（+10V）AFRDSDG令该管开启电压为令该管开启电压为U UT T0V0V，当，当U UA A=0V=0V（低电平低电平），即），即U UA AUUUT T时，管子导通，时，管子导通，U UF F=0V=0V（低电平）（低电平）。规定规定+10V+10V代表代表1 1，0V0V代表代表0 0，其真值表如表，其真值表如表9.3.49.3.4所示：所示：AF0110表表9.3.4 NMOS非门电路真值表非门电路真值表11第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24

8、日星期二日星期二2.用用CMOSCMOS管制成的非门电路管制成的非门电路 UDD（+10V）AFS1D1G1V1S2D2G2V2令两管开启电压均为令两管开启电压均为U UT T=3V=3V，当当UA=+10V（高电平高电平），），V1管导通，管导通，V2管截止，相当于开关管截止，相当于开关S S2 2断开，断开，UF=0V （低电平低电平）；）；当当UA=0V（低电平低电平），），V1管截止，管截止，V2管导通，相当于开关管导通，相当于开关S S1 1断开断开，UF=+10V （高电平高电平）。规定规定+10V+10V代表代表1 1，0V0V代表代表0 0，其真值表如表，其真值表如表9.3.5

9、9.3.5所示：所示：AF0110表表9.3.5 CMOS非门电路真值表非门电路真值表12第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二3.用用NMOSNMOS管制成的三态门电路管制成的三态门电路 UDD（+10V）AFE F1RDV1F2V2111工作原理：工作原理：当当E E端为端为低电平低电平时，时，F F1 1和和F F2 2都为都为0 0，F F为高阻；为高阻；当当E E端为端为高电平高电平时时若若A=1A=1，F F1 1为为1 1，F F2 2为为0 0，F=1F=1若若A=0A=0，F F1 1为为0 0，F F2 2为为1 1，F=0F=013第

10、第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二4.CMOS CMOS传输门传输门 工作原理工作原理（设两管的开启电压均为）（设两管的开启电压均为）CG2 S1V1uIV2UDD（+10V）uOG1 S2CD1 D2（）电路图（）电路图CCuIuO（）符号（）符号10VIu0当为高电平（），为低电平时（）时，当为高电平（），为低电平时（）时，。相当于开关闭合相当于开关闭合，与与间导通。间导通。当为低电平（），为高电平时（）时，当为低电平（），为高电平时（）时，。相当于开关断开相当于开关断开，与与间不导通。间不导通。14第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年

11、1月月24日星期二日星期二9.3.3 常用集成电路芯片常用集成电路芯片1.常用常用TTLTTL集成电路集成电路 TTLTTL数字集成电路分数字集成电路分 5454系列（军品，工作温度系列（军品，工作温度-55-551251250 0C C）7474系列系列74 74H 74S 74AS74 74H 74S 74AS（向高速发展）（向高速发展）74 74LS 74ALS74 74LS 74ALS（向低功耗发展）（向低功耗发展）（民品，工作温度（民品，工作温度0 070700 0C C）15第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二14 13 12 11 1098

12、6547321UCCGND A1 B1 Y1 A2 B2 Y2Y4A4 B4B3 A3Y3常用常用TTLTTL集成门电路芯片集成门电路芯片（以（以74LS74LS系列为例）系列为例）74LS0074LS00（四（四2 2输入与非门）；输入与非门）；74LS0274LS02（四（四2 2输入或非门）等等。输入或非门）等等。14 13 12 11 10981237456UCCGND&A1 B1B1A1Y1B2A2Y2Y1 A2 B2 Y2B3A3Y3B4A4Y4Y4A4B4B3 A3 Y3ABY 即即：B1A1Y1B2A2Y2B3A3Y3B4A4Y4BAY即即：16第第 9 9 章基本门电路章基本

13、门电路2023年年1月月24日星期二日星期二2.常用常用CMOSCMOS集成电路集成电路 常见的常见的CMOSCMOS集成电路集成电路4000/45004000/4500系列引脚按工作类型分为三类：系列引脚按工作类型分为三类：1 1）电源正极（电源正极（U UDDDD）（+3V+3V+18V+18V），），电源负极电源负极U USSSS一般接地；一般接地；2 2）信号输入；信号输入；3 3）信号输出。信号输出。（1 1）4000CMOS4000CMOS系列系列（2 2）74HC CMOS74HC CMOS系列系列74HC74HC和和74LS74LS的逻辑功能、外部引脚排列完全兼容，的逻辑功能、外部引脚排列完全兼容，工作电压为工作电压为+5V+5V。17第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二9.3.4 集成门电路应用举例集成门电路应用举例1.1.用门控制的报警器用门控制的报警器18第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二2.用或门控制的报警器用或门控制的报警器19第第 9 9 章基本门电路章基本门电路2023年年1月月24日星期二日星期二3.光电耦合器光电耦合器4N25的接口电路的接口电路