门电路习题课讲解课件.ppt
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1、1 第三章习题课第三章习题课本章主要介绍了逻辑电路的基本概念和本章主要介绍了逻辑电路的基本概念和TTL、CMOS等集成逻辑门。等集成逻辑门。TTL电路输入级采用多发射极晶体管,输出电路输入级采用多发射极晶体管,输出级采用推拉式结构,所以工作速度较快,负载级采用推拉式结构,所以工作速度较快,负载能力较强,是目前使用最广泛的一种集成逻辑能力较强,是目前使用最广泛的一种集成逻辑门。应掌握好门。应掌握好TTL门电气特性和参数。门电气特性和参数。MOS电路属于单极型电路,电路属于单极型电路,CMOS电路具有电路具有高速度、功耗低、扇出大、电源电压范围宽、高速度、功耗低、扇出大、电源电压范围宽、抗干扰能力
2、强、集成度高等一系列特点,使之抗干扰能力强、集成度高等一系列特点,使之在整个数字集成电路中占据主导地位的趋势日在整个数字集成电路中占据主导地位的趋势日益明显。益明显。小小 结结 本章总的要求:本章总的要求:熟练掌握熟练掌握TTLTTL和和CMOSCMOS集集成门电路输出与输入间的逻辑关系、成门电路输出与输入间的逻辑关系、外部电气特性,包括电压传输特性、外部电气特性,包括电压传输特性、输入特性、输出特性和动态特性等;输入特性、输出特性和动态特性等;了解和掌握各类集成电子器件正确的了解和掌握各类集成电子器件正确的使用方法。使用方法。重点:重点:TTLTTL电路与电路与CMOSCMOS电路的结构与电
3、路的结构与特点特点 附附:门电路的常见逻辑符号门电路的常见逻辑符号 与门与门 或门或门 非门非门F=AB F=A+BAF&ABFABFABFABF ABFABF A1FAFAFAF 与非门与非门 或非门或非门 OC门门 (两输入与非两输入与非)BAF BAF&ABFABFABF ABFABF ABF&ABFABFABF 国标国标ABE&ABE&ABE国家标准国家标准 三态门三态门(两输入与非两输入与非)与或非门与或非门CDAB+ABCDFABCDF&7 当输入为当输入为0V、5V时,基极回路等效电路如图时,基极回路等效电路如图vI 5.1k20k10VbebeRB VB解:解:知识点知识点1:
4、三极管开关电路:三极管开关电路3.11(a)在图示电路中,试计算当输入端在图示电路中,试计算当输入端分别接分别接0V、5V和悬空时输出电压和悬空时输出电压vO的数的数值,并指出三极管工作在什么状态。假值,并指出三极管工作在什么状态。假定三极管导通以后定三极管导通以后vBE0.7V,电路参数,电路参数如图中所示。如图中所示。vI+10V-10V5.1k20k2kvO=30其戴维宁等效电路如图其戴维宁等效电路如图RB=5.1/20k=4.1k105.15.120IBIvVv 8(1)vI=0V时时VvvVIIB2201.5101.5此时发射结反偏,此时发射结反偏,T截止,截止,vO10V。+10V
5、4.1k2kvO=302V等效电路如图等效电路如图(2)vI=5V时时此时发射结正偏此时发射结正偏mAViBB3.01.47.09.11.47.0VvvVIIB9.1201.51051.55201.5101.5+10V4.1k2kvO=301.9VmARVViCsatCECCBS16.02301.010)(BSBii T饱和,饱和,vO=VCE(sat)=0.1V等效电路如图等效电路如图9(3)输入端悬空时输入端悬空时基极回路等效电路如图基极回路等效电路如图be 20k10V此时发射结反偏,此时发射结反偏,T截止,截止,vO10V。vI+10V-10V5.1k20k2kvO=3010 3.12
6、 图示电路,试计算当输入端分别接图示电路,试计算当输入端分别接0V、5V和悬空时输出电压和悬空时输出电压vO的数值,并的数值,并指出三极管工作在什么状态,三极管导通指出三极管工作在什么状态,三极管导通后后vBE=0.7V。解解:当输入为当输入为0V、5V时,基极回路等效电路如图时,基极回路等效电路如图其戴维宁等效电路如图其戴维宁等效电路如图beRB VB RB=4.7k/18k=3.7k187.487.4 IIBvvVvI+5V-8V3k4.7k18k2kvO=50bevI 3k4.7k18k5Vbe8V11(1)vI=0V时时VvvVIIB7.1187.487.4 此时发射结反偏,此时发射结
7、反偏,T截止,截止,vO5V。(2)vI=5V时时VvvVIIB3.2187.487.4 此时发射结正偏此时发射结正偏mAViBB4.07.37.03.27.37.0 mARVViCsatCECCBS05.02501.05)(BSBii T饱和,饱和,vO=VCE(sat)=0.1V。RB VB vO+5ViB=5012(3)输入端悬空时输入端悬空时基极回路等效电路如图示基极回路等效电路如图示其戴维宁等效电路如图示其戴维宁等效电路如图示beRB VB RB=(4.7+3)/18=5.4kVVB1.18187.438518 mAViBB1.04.57.01.14.57.0BSBii T饱和,饱和
8、,vO=VCE(sat)=0.1V。此时发射结正偏此时发射结正偏e3k4.7k18k5Vb8VvI+5V-8V3k4.7k18k2kvO=50be 题知识点题知识点2:二极管与门、或门的应用:二极管与门、或门的应用 p131 图图2-18(四版)(四版)在CMOS电路中有时采用下图(a)(b)所示的扩展功能用法,试分析各图的逻辑功能,写出Y1 Y2的逻辑式。已知电源电压VDD=10V,二极管的正向导通压降为0.7V。(a)二极管构成与门,二极管构成与门,C、D、E只要有一个为低电平,只要有一个为低电平,则则vI1为低电平为低电平ABCDEY 1(b)二极管构成或门,二极管构成或门,C、D、E只
9、要有一个为高只要有一个为高电平,则电平,则vI2为高电平为高电平EDCBAY2 题知识点题知识点2:二极管与门、或门的应用:二极管与门、或门的应用 在CMOS电路中有时采用下图(c)(d)所示的扩展功能用法,试分析各图的逻辑功能,写出Y3 Y4的逻辑式。已知电源电压VDD=10V,二极管的正向导通压降为0.7V。(c)二极管构成或门,二极管构成或门,Y1、Y2只要有一只要有一个为高电平,则个为高电平,则Y3为高电平为高电平ABCDEFDEFABCYYY123(d)二极管构成与门,二极管构成与门,Y1、Y2只要有一个为低电平,则只要有一个为低电平,则Y4为低电平为低电平FEDCBAFEDCBAY
10、YY1241Y2Y1Y2Y15 3.14指出图示各门电路的输出是什么状态。已知这些门电路都是指出图示各门电路的输出是什么状态。已知这些门电路都是 74系列系列TTL门电路。门电路。01111Y1012Y1013Y 知知 识点识点3:TTL门电路的输入端负载特性门电路的输入端负载特性 见 P156 图P3.14Y1VccViH悬 空Y2VIL10KVIH51Y3Y4VIL10KVccVIHY551KVIHVCCY60104Y因控制端有效,因控制端有效,05IHVY因控制端无效因控制端无效 Y6处于高阻态处于高阻态 Y7VILVCC5.1KY8VCCVIL悬空1017YVVvCCI8.404.01
11、.51VCC=15.1KVIL vI1 Y7011018Y18 3.15 指出图示各门电路的输出是什么状态。已知这些门电路都是指出图示各门电路的输出是什么状态。已知这些门电路都是 CC4000系列系列CMOS门电路。门电路。1001Y1012Y000113Y 知识点知识点3:COMS门电路的输入端负载特性门电路的输入端负载特性P156 图P3.15VDD Y4&RL VCCVIL 00011214YYY20 3.16 图示电路中,与非门图示电路中,与非门GM最多可驱动多少个同样的与非门?最多可驱动多少个同样的与非门?要求要求GM的高低电平满足的高低电平满足VOH3.2V,VOL0.4V。与非门
12、的输入。与非门的输入 电流为电流为IIL-1.6mA,IIH40A。VOL0.4V时输出电流最大值时输出电流最大值 为为IOL(max)=16mA,VOH3.2V时输出电流最大值为时输出电流最大值为IOH(max)=-0.4mA 解:解:GM输出低电平时输出低电平时IOL(max)=16mA,IIL-1.6mA106.116(max)(max)ILOLOLILIININI&GM&.N 因输入低电平时每个与非门输入端因输入低电平时每个与非门输入端 总电流为总电流为IILIOL知识点知识点4:扇出系数,与非门输入特性:扇出系数,与非门输入特性21 GM输出高电平时输出高电平时IOH(max)=-0
13、.4mA,IIH40A504.024.022(max)(max)IHOHOHIHIININI&GM&.N 因输入高电平时每个与非门输入端因输入高电平时每个与非门输入端 总电流为总电流为2IIHIOHIIH综合综合,N=5知识点知识点4:扇出系数,或非门输入特性:扇出系数,或非门输入特性3.17 解解 当当 时,可以求得时,可以求得 当当 时,又可求得时,又可求得故故 能驱动能驱动5 5个同样的或非门。个同样的或非门。V4.0OL0Vv56.12162IL(max)OLIInV2.3OH0Vv504.024.02IHOH(max)IInMG已知已知:V2.3OHVV4.0OLVV4.0A40mA
14、6.1OLIHILVII,mA16(max)OLIV2.3OHVM(max)OH.GmA.4.0。I23 3.18.试说明在下列情况下,用万用表测量图中试说明在下列情况下,用万用表测量图中vI2得到的电压得到的电压 各为多少?与非门为各为多少?与非门为74系列系列TTL电路,万用表使用电路,万用表使用5V量程,内阻量程,内阻 为为20K/V&VvI2vI1解:解:等效电路:等效电路:R1 4k100KT1 vI2 VCC be2 be5 vI1(3)vI1=3.2VvB1=2.1V;vI2=1.4V(1)vI1悬空悬空vB1=2.1V;vI2=1.4V(2)vI1=0.2VvB1=0.9V;v
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