第二章-门电路课件.ppt
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1、(2-1)第二章第二章 门电路门电路内容内容:分立元件逻辑门分立元件逻辑门TTL与非门与非门MOS门电路门电路目的与要求目的与要求:掌握掌握TTL与非门电路结构、工作原理、电压传输特性、与非门电路结构、工作原理、电压传输特性、输入输入/输出特性、主要参数及其测量方法;了解输出特性、主要参数及其测量方法;了解CMOS反相器、反相器、CMOS门电路、门电路、CMOS传输门的逻传输门的逻辑功能和应用。辑功能和应用。重点与难点重点与难点:重点:重点:TTL与非门与非门;难点:难点:TTL与非门的工作原理与非门的工作原理。(2-2)2.1 概述概述门电路的作用:门电路的作用:是用以实现逻辑关系的电子电是
2、用以实现逻辑关系的电子电路,与基本逻辑关系相对应。路,与基本逻辑关系相对应。门电路的主要类型:门电路的主要类型:与门、或门、与非门、或与门、或门、与非门、或非门、异或门等。非门、异或门等。门电路的输出状态与赋值对应关系:门电路的输出状态与赋值对应关系:正逻辑:正逻辑:高电位对应高电位对应“1”;低电位对应;低电位对应“0”。混合逻辑:混合逻辑:输入用正逻辑、输出用负逻辑;或者输输入用正逻辑、输出用负逻辑;或者输入用负逻辑、输出用正逻辑。入用负逻辑、输出用正逻辑。一般采用一般采用正逻辑正逻辑负逻辑:负逻辑:高电位对应高电位对应“0”;低电位对应;低电位对应“1”。(2-3)100VVcc在数字电
3、路中,对电压值为多少并不重要,在数字电路中,对电压值为多少并不重要,只要能判断高低电平即可。只要能判断高低电平即可。K开开-VO输出高电平,对应输出高电平,对应“1”。K合合-VO输出低电平,对应输出低电平,对应“0”。VOKVccR V V(2-4)2.2 基本逻辑门电路基本逻辑门电路 一、二极管与门一、二极管与门FD1D2AB+12VuAuBuF0V0V0.3V0V3V0.3V3V0V0.3V3V3V3.3V逻辑变量逻辑变量逻辑函数逻辑函数(uD=0.3V )0 0 00 1 0 A B F1 0 01 1 1真值表:真值表:逻辑式:逻辑式:F=A B逻辑符号:逻辑符号:&ABF(2-5)
4、二、二极管或门二、二极管或门uAuBuF0V0V-0.3V0V3V2.7V3V0V2.7V3V3V2.7VFD1D2AB-12V0 0 00 1 1 A B F1 0 11 1 1逻辑式:逻辑式:F=A+B逻辑符号:逻辑符号:ABF真值表:真值表:(2-6)R1DR2AF+12V+3V三、三极管非门三、三极管非门uAuF3V0.30V3.3嵌位二极管嵌位二极管AF0110逻辑式:逻辑式:AF 逻辑符号:逻辑符号:1AF真值表:真值表:(2-7)R1DR2F+12V+3V三极管非门三极管非门D1D2AB+12V二极管与门二极管与门四、与非门四、与非门逻辑式:逻辑式:BAF&ABF逻辑符号:逻辑符
5、号:(2-8)2.3 TTL与非门与非门数字集成电路:数字集成电路:在一块半导体基片上制作出一个在一块半导体基片上制作出一个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。使用时接:电源、输入和输出。数字集成电使用时接:电源、输入和输出。数字集成电路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价格便宜的特点。格便宜的特点。TTL型电路:型电路:输入和输出端结构都采用了半导体晶输入和输出端结构都采用了半导体晶体管,称之为体管,称之为:Transistor Transistor Logic。(2-9)CBAF 2.3.1 TTL与非门的基本原
6、理与非门的基本原理一、结构一、结构TTL与非门的内部结构与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC360 3k750 100(2-10)输入级输入级输出级输出级中间级中间级+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5T1 多发射极晶多发射极晶体管:体管:实现实现“与与”运算。运算。(2-11)+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5“非非”复合管形式复合管形式与非门与非门输出级输出级“与与”(2-12)1.任一输入为低电平(任一输入为低电平(0.3V)时)时“0”0.7V不足以让不足以让T2、T5导通导通+5VFR4R2R13kT
7、2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC360 3k750 100 二、工作原理二、工作原理三个三个PN结结导通需导通需2.1V(2-13)+5VFR4R2R13kR5R3T3T4T1T5b1c1ABC0.7V“0”uouo=5-uR2-ube3-ube4 3.4V 高电平!高电平!逻辑关系:逻辑关系:任任0则则1。(2-14)+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC“1”全导通全导通电位被嵌电位被嵌在在2.1V全反偏全反偏 1V截止截止2.输入全为高电平(输入全为高电平(3.4V)时)时(2-15)+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏全反偏“1”
8、饱和饱和uF=0.3VABCF 输入、输出的逻辑关系式:输入、输出的逻辑关系式:逻辑关系:逻辑关系:全全1则则0。(2-16)一、电压传输特性一、电压传输特性2.3.2 TTL与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数测试电路测试电路&+5Vuiuo 电压传输特性是指电压传输特性是指输出电压输出电压 Vo随输入电随输入电压压 Vi变化的特性。变化的特性。(2-17)传输特性曲线传输特性曲线uo(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)阈值阈值UT=1.4V理想的传输特性理想的传输特性输出高电平输出高电平输出低点平输出低点平AUOHBCDEUOLUI(V)UO(V)0.32.7UOF
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