邏輯門電路課件

1、第第三章三章 邏輯門電路邏輯門電路 內(nèi)容概述內(nèi)容概述門電路門電路 (Gate Circuit)用以實現(xiàn)基本邏輯關(guān)系和常用用以實現(xiàn)基本邏輯關(guān)系和常用復(fù)合邏輯關(guān)系的電子電路復(fù)合邏輯關(guān)系的電子電路是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元之一是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元之一 TTL 即即 Transistor-Transistor Logic CMOS 即即 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor 常用門電路類型常用門電路類型 按功能特點不同分按功能特點不同分 普通門普通門(推拉式輸出推拉式輸出) CMOS傳輸門傳輸門 輸出輸出開路門開路門 三態(tài)門三態(tài)門 輸入端和輸出端都用雙輸入端

2、和輸出端都用雙極型三極管的邏輯門電路極型三極管的邏輯門電路以互補對稱單極性以互補對稱單極性 MOS 管構(gòu)成的邏輯門電路管構(gòu)成的邏輯門電路 與門與門 或門或門 非門非門 基本邏輯門基本邏輯門異或門異或門 與非門與非門 或非門或非門 與或非門與或非門 組合邏輯門組合邏輯門 邏輯功能不同：邏輯功能不同：電路結(jié)構(gòu)不同：電路結(jié)構(gòu)不同：TTL 集成門電路集成門電路 CMOS 集成門電路集成門電路 內(nèi)容概述內(nèi)容概述雙極型集成邏輯門雙極型集成邏輯門MOS集成邏輯門集成邏輯門集集成成邏邏輯輯門門按器件類型分按器件類型分按集成度分按集成度分SSI：100個等效門個等效門MSI：103個等效門個等效門LSI ：10

3、4個等效門個等效門VLSI：104個以上等效門個以上等效門本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 集成邏輯門的基本結(jié)構(gòu)、工作原理；集成邏輯門的基本結(jié)構(gòu)、工作原理； 集成邏輯門的外部特性、參數(shù)及其接口電路。集成邏輯門的外部特性、參數(shù)及其接口電路。TTL、ECLI2L、HTLPMOSNMOSCMOSTTL集成門電路的封裝集成門電路的封裝內(nèi)部邏輯構(gòu)造內(nèi)部邏輯構(gòu)造（74LS00）n我國集成電路型號命名法我國集成電路型號命名法 第第1部分部分第第2部分部分第第3部分部分第第4部分部分第第5部分部分前綴前綴 產(chǎn)品系列產(chǎn)品系列器件類型器件類型器件功能器件功能器件封裝形式、溫度范器件封裝形式、溫度范圍圍符號符號意義意義符號符號

4、意義意義符符號號意意義義符號符號意義意義54軍用電路軍用電路-55+125oC標準電路標準電路阿阿拉拉伯伯?dāng)?shù)數(shù)字字器器件件功功能能W陶瓷扁平陶瓷扁平H高速電路高速電路B塑封扁平塑封扁平代表制代表制造廠商造廠商S肖特基電路肖特基電路F全密封扁平全密封扁平74民用民用通用電路通用電路LS低功耗肖特低功耗肖特基電路基電路D陶瓷雙列直插陶瓷雙列直插ALS先進低功耗先進低功耗肖特基電路肖特基電路P塑封雙列直插塑封雙列直插AS先進肖特基先進肖特基電路電路 nTTL74系列系列數(shù)字集成電路型號的組成及符號的意義數(shù)字集成電路型號的組成及符號的意義 CT 74 LS 00 P(1) (2) (3) (4) (5

5、) 封裝形式封裝形式 P：塑料雙列直插封裝塑料雙列直插封裝 器件種類：四器件種類：四2輸入與非門輸入與非門 器件系列：低功耗肖特基器件系列：低功耗肖特基74TTL電路系列電路系列 產(chǎn)品系列產(chǎn)品系列 74系列系列 制造廠商制造廠商 CT：國產(chǎn)：國產(chǎn)TTL電路電路 CT74LS00P為國產(chǎn)的（采用塑料雙列為國產(chǎn)的（采用塑料雙列直插封裝）直插封裝）TTL 四四2輸入與非門輸入與非門。 u舉例說明：舉例說明： 封裝形式封裝形式 J：陶瓷雙列直插封裝陶瓷雙列直插封裝 器件種類：器件種類：4位并行移位寄存器位并行移位寄存器 器件系列：肖特基器件系列：肖特基74TTL電路系列電路系列 產(chǎn)品系列產(chǎn)品系列 74

6、系列系列 制造廠商制造廠商 SN：美國美國TEXAS公司制造公司制造 SN 74 S 195 J(1) (2) (3) (4) (5)SN74S195J為美國美國TEXAS公公司制造的采用陶瓷雙列直插司制造的采用陶瓷雙列直插封裝的封裝的4位并行移位寄存器位并行移位寄存器第第1部分部分第第2部分部分第第3部分部分第第4部分部分型型 號號 前前 綴的意綴的意 義義器器 件件 系系 列列器器 件件 種種 類類工作溫度范圍、封裝形式工作溫度范圍、封裝形式 代表制造廠商代表制造廠商符符 號號意意 義義符符 號號意意 義義符號符號意意 義義CD美國無線電美國無線電公司產(chǎn)品公司產(chǎn)品4045產(chǎn)品產(chǎn)品系列號系列

7、號阿阿拉拉伯伯?dāng)?shù)數(shù)字字器器件件功功能能C070CC中國制造中國制造E-4085TC日本東芝公日本東芝公司產(chǎn)品司產(chǎn)品R-5585 MC1摩托羅拉公摩托羅拉公司產(chǎn)品司產(chǎn)品M-55125 u4000系列系列CMOS器件器件型號的組成及符號意義型號的組成及符號意義 nCMOS和和TTL門電路比較門電路比較nCMOS門電路得各種系列的性能比較門電路得各種系列的性能比較nTTL門電路得各種系列的性能比較門電路得各種系列的性能比較高電平和低電平的含義高電平和低電平的含義 在數(shù)字電路中，高、低電平是某一在數(shù)字電路中，高、低電平是某一規(guī)定范圍規(guī)定范圍的電壓值的電壓值 高電平信號是多大的信號？低高電平信號是多大的

8、信號？低電平信號又是多大的信號？電平信號又是多大的信號？10高電平高電平低電平低電平01高電平高電平低電平低電平正邏輯體制正邏輯體制負邏輯體制負邏輯體制非門非門(反相器反相器)的電路模型的電路模型 簡單反相器電路及等效模型簡單反相器電路及等效模型TTL反相器電路模型反相器電路模型反相器邏輯符號反相器邏輯符號由基本的與、或、非邏輯組成的其它類型邏輯由基本的與、或、非邏輯組成的其它類型邏輯門電路，其邏輯符號有國際標準和國標兩種門電路，其邏輯符號有國際標準和國標兩種其它類型門電路其它類型門電路與、或非門等效模型與、或非門等效模型門電路結(jié)構(gòu)和使用門電路結(jié)構(gòu)和使用門電路輸入級TTL門電路結(jié)構(gòu)一般有輸入級

9、、中間級和輸出級。門電路結(jié)構(gòu)一般有輸入級、中間級和輸出級。輸入級是一個單或多發(fā)射極三極管，起到邏輯電平輸入級是一個單或多發(fā)射極三極管，起到邏輯電平轉(zhuǎn)換作用。轉(zhuǎn)換作用。TTL門電路中間級只作為輸入門電路中間級只作為輸入/輸出級電平的轉(zhuǎn)換輸出級電平的轉(zhuǎn)換集電極開路門集電極開路門推挽輸出推挽輸出推挽三態(tài)輸出推挽三態(tài)輸出輸出級是驅(qū)動負載的關(guān)鍵，輸出極的形式：輸出級是驅(qū)動負載的關(guān)鍵，輸出極的形式：TTL與非門電路組成與非門電路組成 輸出級由輸出級由D3、T4、T5和電阻和電阻R4組成。組成。T4與與T5組成推拉式輸出組成推拉式輸出結(jié)構(gòu)，具有較強的負載能力。結(jié)構(gòu)，具有較強的負載能力。 輸入級由多發(fā)射輸入級

10、由多發(fā)射極晶體管極晶體管T1、二極管二極管D1、D2和電阻和電阻R1組成組成。實現(xiàn)輸入變量。實現(xiàn)輸入變量A、B的與運算。的與運算。 中間級由中間級由T2、R2和和R3組成。組成。T2的集電極的集電極C2和發(fā)射極和發(fā)射極E2分別分別提供兩個相位相反的電壓信號。提供兩個相位相反的電壓信號。TTL與非門工作原理與非門工作原理 輸入端至少有一個輸入端至少有一個（設(shè)（設(shè)A端）接低電平：端）接低電平：0.3V3.6V1V3.6VT1管管:A端發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，端發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，UB1 = UA + UBE1 = 1V，其它發(fā)射結(jié)反偏截止。其它發(fā)射結(jié)反偏截止。 （5-0.7-0.7）V = 3.6V因為因為UB1 =

11、1V, 所以所以 T2、T5截止截止, UC2Ucc=5V。 T4：工作在放大狀態(tài)工作在放大狀態(tài)5V3D4be2RCCOH UUUUU電路輸出高電平：電路輸出高電平： 輸入端全接高電平：輸入端全接高電平：3.6V2.1V0.3VT1:UB1= UBC1+UBE2+UBE5 = 0.7V3 = 2.1V電路輸出低電平：電路輸出低電平：UOL = 0.3V3.6VT1：發(fā)射結(jié)反偏，集電發(fā)射結(jié)反偏，集電極正偏，工作在倒置放正偏，工作在倒置放大狀態(tài)且大狀態(tài)且T2 、T5導(dǎo)通。導(dǎo)通。T2：工作在工作在飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)T4：UC2 = UCES2 + UBE5 1V，T4截止。截止。T5：處于處于深飽和狀

12、態(tài)深飽和狀態(tài)TTL與非門工作原理與非門工作原理 輸入端全接高電平，輸入端全接高電平，輸出為低電平。輸出為低電平。 輸入端至少有一個接輸入端至少有一個接低電平時，輸出為高低電平時，輸出為高電平。電平。 由由此可見，電路的此可見，電路的輸出與輸入之間滿足輸出與輸入之間滿足與非邏輯關(guān)系：與非邏輯關(guān)系：BAFTTL與非門工作原理與非門工作原理T1：倒置放大狀態(tài)倒置放大狀態(tài)T2：飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)T4：截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)T5：深度飽和狀態(tài)深度飽和狀態(tài)T1：深度飽和狀態(tài)深度飽和狀態(tài)T2：截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)T4：放大狀態(tài)放大狀態(tài)T5：截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)TTLTTL與非門工作速度與非門工作速度存在的問題：存在的問題：

13、一是與非門內(nèi)部晶體管工作在飽和狀態(tài)對一是與非門內(nèi)部晶體管工作在飽和狀態(tài)對電路開關(guān)速度產(chǎn)生影響，二是與非門輸出端接容性負載電路開關(guān)速度產(chǎn)生影響，二是與非門輸出端接容性負載時對工作速度產(chǎn)生影響。時對工作速度產(chǎn)生影響。 采取的措施：采取的措施：1. 采用多發(fā)射極晶體管采用多發(fā)射極晶體管T1，加速加速T2管脫離飽和狀態(tài)。管脫離飽和狀態(tài)。 2. T4和和T5同時導(dǎo)通，加速同時導(dǎo)通，加速T5管脫離飽和狀態(tài)。管脫離飽和狀態(tài)。 3. 降低與非門的輸出電阻，減小對負載電容的充電時間。降低與非門的輸出電阻，減小對負載電容的充電時間。 TTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù) 外特性：外特性：指的是電

14、路在外部表現(xiàn)出來的各種特性。指的是電路在外部表現(xiàn)出來的各種特性。掌握器件的外特性及其主要參數(shù)是用戶正確使用、維護掌握器件的外特性及其主要參數(shù)是用戶正確使用、維護和設(shè)計電路的重要依據(jù)。和設(shè)計電路的重要依據(jù)。 介紹手冊中常見的特性曲線及其主要參數(shù)。介紹手冊中常見的特性曲線及其主要參數(shù)。 TTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù)（一）（一）電壓傳輸特性電壓傳輸特性 TTL與非門輸入電壓與非門輸入電壓UI與輸出電壓與輸出電壓UO之間的關(guān)系曲線，之間的關(guān)系曲線，即即 UO = f（UI）。）。截 止 區(qū) ： 當(dāng)截 止 區(qū) ： 當(dāng) UI 0 . 6 V ，Ub11.3V時，時，T2、T5截止

15、，截止，輸出高電平輸出高電平UOH = 3.6V。線性區(qū)：當(dāng)線性區(qū)：當(dāng)0.6VUI1.3V，0.7VU b21.4V時，時，T2導(dǎo)通，導(dǎo)通，T5仍截止，仍截止，UC2隨隨Ub2升高而下降，升高而下降，經(jīng)經(jīng)T4射隨器使射隨器使UO下降。下降。轉(zhuǎn)折區(qū)：轉(zhuǎn)折區(qū)：當(dāng)當(dāng)UI1.3V時，時，輸入電壓略微升高，輸出輸入電壓略微升高，輸出電壓急劇下降，因為電壓急劇下降，因為T2、T4、T5均處于放大狀態(tài)。均處于放大狀態(tài)。飽和區(qū)：飽和區(qū)：UI繼續(xù)升高，繼續(xù)升高，T1進入進入倒置工作狀態(tài)倒置工作狀態(tài)Ub1=2.1V，此時此時T2、T5飽和，飽和，T4截止，輸出低電平截止，輸出低電平UOL = 0.3V ，且且UO

16、不隨不隨UI的增的增大而變化。大而變化。 ABCDETTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù) 根據(jù)電壓傳輸特性，可以求出根據(jù)電壓傳輸特性，可以求出TTL與非門幾個重要參數(shù)：與非門幾個重要參數(shù)：輸出高電平輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL 、閾值電壓、閾值電壓UTH、開門電平、開門電平UON和關(guān)門電平和關(guān)門電平UOFF 、噪聲容限等。、噪聲容限等。1.輸出高電平輸出高電平UOH和輸出低電平和輸出低電平UOL ： AB段所對應(yīng)的輸出電壓為段所對應(yīng)的輸出電壓為UOH 。DE段所段所對應(yīng)的輸出電壓為對應(yīng)的輸出電壓為UOL。一般要求一般要求UOH3V，UOL0.4V 。3. 開

17、門電平開門電平UON：開門電平開門電平UON也稱輸入高電平電壓也稱輸入高電平電壓UIH，指指的是輸出電平的是輸出電平UO =0.3V時，允許輸入高電時，允許輸入高電平的最小值。平的最小值。UON典型值為典型值為1.4V，一般產(chǎn)一般產(chǎn)品要求品要求UON1.8V。4. 關(guān)門電平關(guān)門電平UOFF ：關(guān)門電平關(guān)門電平UOFF也稱輸入低電平電壓也稱輸入低電平電壓UIL，指的是在保證輸出電壓為額定高電平指的是在保證輸出電壓為額定高電平UOH的的90%時，允許輸入低電平的最大值。一時，允許輸入低電平的最大值。一般產(chǎn)品要求般產(chǎn)品要求UOFF0.8V。2. 閾值電壓閾值電壓UTH：CD段中點所對應(yīng)的輸入電壓稱為

18、閾值電段中點所對應(yīng)的輸入電壓稱為閾值電壓壓UTH，也稱門檻電壓。也稱門檻電壓。UTH=1.31.4V。低電平噪聲容限低電平噪聲容限U NL：高電平噪聲容限高電平噪聲容限U NH：5. 噪聲容限噪聲容限TTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù)OLOFFNL UUUONOHNHUU U噪聲容限表示門電路抗干擾能力的參數(shù)。噪聲容限表示門電路抗干擾能力的參數(shù)。 （二）（二）輸入特性輸入特性輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線，即輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線，即II = f（UI）。）。1. 1. 輸入短路電流輸入短路電流IIS（輸入低電平電流輸入低電平電流IIL）當(dāng)當(dāng)UIL = 0V時由

19、輸入端流出的電流。時由輸入端流出的電流。2. 2. 輸入漏電流輸入漏電流IIH（輸入高電平電流）輸入高電平電流） 指一個輸入端接高電平，其余輸入端接低電平，流入指一個輸入端接高電平，其余輸入端接低電平，流入該輸入端的電流，約該輸入端的電流，約10AA左右。左右。TTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù)mA11mA4000705 1BE1CCIS.RUUI假定輸入電流假定輸入電流II流入流入T1發(fā)射極發(fā)射極時方向為正，反之為負。時方向為正，反之為負。前級驅(qū)動門導(dǎo)通時，前級驅(qū)動門導(dǎo)通時，IIS將灌入將灌入前級門，稱為灌電流負載。前級門，稱為灌電流負載。前級驅(qū)動門截止時，前級驅(qū)動門截止

20、時， IIH從前級從前級門流出，稱為拉電流負載。門流出，稱為拉電流負載。 TTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù)（三）（三）輸入負載特性輸入負載特性 UI在一定范圍內(nèi)會隨著在一定范圍內(nèi)會隨著Ri的增加而升高，形成的增加而升高，形成Ui = f（Ri）變化曲線，稱為輸入負載特性。變化曲線，稱為輸入負載特性。 若要使與非門穩(wěn)定在若要使與非門穩(wěn)定在截止?fàn)顟B(tài)，輸出高電平，截止?fàn)顟B(tài)，輸出高電平，應(yīng)選擇應(yīng)選擇RiROFF。 若要保證與非門可靠若要保證與非門可靠導(dǎo)通，輸出低電平，應(yīng)選導(dǎo)通，輸出低電平，應(yīng)選擇擇RiRON。TTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù)（四）功耗（四）功

21、耗 功耗有靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗之分。功耗有靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗之分。 動態(tài)功耗指的是電路發(fā)生轉(zhuǎn)換時的功耗。動態(tài)功耗指的是電路發(fā)生轉(zhuǎn)換時的功耗。 靜態(tài)功耗指的是電路沒有發(fā)生轉(zhuǎn)換時的功耗。靜態(tài)功耗有靜態(tài)功耗指的是電路沒有發(fā)生轉(zhuǎn)換時的功耗。靜態(tài)功耗有空載導(dǎo)通功耗空載導(dǎo)通功耗PON和空載截止功耗和空載截止功耗POFF兩個參數(shù)。兩個參數(shù)。 1. 空載導(dǎo)通功耗空載導(dǎo)通功耗PON指的是輸出端開路、輸入端全部懸空指的是輸出端開路、輸入端全部懸空、與非門導(dǎo)通時的功耗。標準、與非門導(dǎo)通時的功耗。標準TTL芯片芯片PON 50mW。 2. 空載截止功耗空載截止功耗POFF指的是輸出端開路、輸入端接地、與指的是輸出端開路

22、、輸入端接地、與非門截止時的功耗。標準非門截止時的功耗。標準TTL芯片芯片POFF25mW。 1.扇入系數(shù)扇入系數(shù)NI是指合格輸入端的個數(shù)。是指合格輸入端的個數(shù)。 2.扇出系數(shù)扇出系數(shù)NO表示門電路帶負載能力的大小，表示門電路帶負載能力的大小，NO表示可表示可驅(qū)動同類門的個數(shù)。驅(qū)動同類門的個數(shù)。NO分為兩種情況，一是灌電流負載分為兩種情況，一是灌電流負載NOL，二是拉電流負載二是拉電流負載NOH。NO=min（NOL，NOH）。）。 IOLmax為驅(qū)動門的最大允許灌電流，為驅(qū)動門的最大允許灌電流，IIL是一個負載門灌是一個負載門灌入本級的電流。入本級的電流。 IOHmax為驅(qū)動門的最大允許拉電

23、流，為驅(qū)動門的最大允許拉電流，IIH是負是負載門高電平輸入電流。載門高電平輸入電流。 （五）（五）扇入系數(shù)扇入系數(shù)NI和扇出系數(shù)和扇出系數(shù)NOTTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù)IHOHmaxOH/IINILOLmaxOL/IIN（六）（六）平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間t tpdpd：2 PHLPLHpdtttTTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù) 平均傳輸延遲時間是表示門電路開關(guān)速度的參數(shù)，它是指平均傳輸延遲時間是表示門電路開關(guān)速度的參數(shù)，它是指門電路在輸入脈沖波形的作用下，輸出波形相對于輸入波形延門電路在輸入脈沖波形的作

24、用下，輸出波形相對于輸入波形延遲了多少時間。遲了多少時間。 導(dǎo)通延遲時間導(dǎo)通延遲時間t tPHLPHL ：輸輸入波形上升沿的入波形上升沿的50%50%幅值處幅值處到輸出波形下降沿到輸出波形下降沿50% 50% 幅值幅值處所需要的時間。處所需要的時間。 截止延遲時間截止延遲時間t tPLHPLH：從輸從輸入波形下降沿入波形下降沿50% 50% 幅值處到幅值處到輸出波形上升沿輸出波形上升沿50% 50% 幅值處幅值處所需要的時間。所需要的時間。 通常通常t tPLHPLHt tPHLPHL，t tpdpd越越小，電路的開關(guān)速度越高。小，電路的開關(guān)速度越高。一般一般t tpdpd=10ns=10ns

25、40ns40ns。其它類型其它類型TTL門電路門電路 集電極開路門（集電極開路門（OC門）門） 三態(tài)輸出邏輯門（三態(tài)輸出邏輯門（TSL門）門） 或非門、與或非門和異或門或非門、與或非門和異或門 集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）10普通普通TTL門輸出端并聯(lián)出現(xiàn)的問題門輸出端并聯(lián)出現(xiàn)的問題 兩個兩個TTL與非門輸出端直與非門輸出端直接并聯(lián)，設(shè)門接并聯(lián)，設(shè)門1輸出高電平、門輸出高電平、門2輸出低電平，則產(chǎn)生一個大電流。輸出低電平，則產(chǎn)生一個大電流。 門門1輸出高電輸出高電平，平， T4導(dǎo)通、導(dǎo)通、T5截止。截止。 門門2輸出低輸出低電平，電平， T5導(dǎo)通。導(dǎo)通。1.抬高門抬高門2輸出低電平

26、；輸出低電平；2.會因功耗過大損壞門電路。會因功耗過大損壞門電路。注：注：普通普通TTL輸出端不能直接輸出端不能直接并聯(lián)使用。并聯(lián)使用。 UCC門門1的的R5、T4門門2的的T5 產(chǎn)生一個大電流。產(chǎn)生一個大電流。 （一）一）OC門的電路結(jié)構(gòu)門的電路結(jié)構(gòu) 當(dāng)輸入端全為高當(dāng)輸入端全為高電平時，電平時，T2、T5導(dǎo)通，導(dǎo)通，輸出輸出F為低電平；為低電平； 輸入端有一個為輸入端有一個為低電平時，低電平時，T2、T5截截止，輸出止，輸出F高電平接高電平接近電源電壓近電源電壓UC。 OC門實現(xiàn)與非邏門實現(xiàn)與非邏輯功能。輯功能。集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）輸出低電平輸出低電平0.3V高電平為高電

27、平為UC（530V）ABF 邏輯符號：邏輯符號：RLUC集電極開路與非門（集電極開路與非門（OC門）門）（二）二）OC 門實現(xiàn)線與邏輯門實現(xiàn)線與邏輯21 FFF_CDAB_CDAB負載電阻負載電阻RL的選擇的選擇集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）相當(dāng)于與邏輯相當(dāng)于與邏輯FRLUC等效邏輯符號等效邏輯符號（三）三）OC門應(yīng)用門應(yīng)用-電平轉(zhuǎn)換器電平轉(zhuǎn)換器 OC 門需外接電阻，所以電源門需外接電阻，所以電源UCC可以選可以選5V30V。OC 門作為門作為TTL電路可以和其它不同類型、不同電平的邏輯電路可以和其它不同類型、不同電平的邏輯電路進行連接。電路進行連接。集電極開路門（集電極開路門（OC

28、門）門） 當(dāng)當(dāng)UDD= =UCC時時 ，如如CMOS電源電壓電源電壓UDD = 5V，一般，一般TTL門可以直接驅(qū)動門可以直接驅(qū)動CMOS門。門。TTL電路驅(qū)動電路驅(qū)動CMOS電路圖電路圖 當(dāng)當(dāng)UD DUC C時時 ，如，如CMOS的的UDD = 5V18V，特特別是別是UDD UCC時，可以選用時，可以選用TTL的的OC門電路實現(xiàn)電平變門電路實現(xiàn)電平變換。換。（三）三）OC門應(yīng)用門應(yīng)用-驅(qū)動感性器件驅(qū)動感性器件 在數(shù)字設(shè)備中，常會碰到用門電路驅(qū)動大電流的情況，在數(shù)字設(shè)備中，常會碰到用門電路驅(qū)動大電流的情況，例如驅(qū)動感性器件，利用例如驅(qū)動感性器件，利用OC門可以實現(xiàn)大電流的驅(qū)動。合門可以實現(xiàn)大

29、電流的驅(qū)動。合理選擇理選擇UC，使驅(qū)動電流小于使驅(qū)動電流小于OC門中門中T5所能承受的最大值。所能承受的最大值。 集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）驅(qū)動干簧繼電器驅(qū)動干簧繼電器的電路連接的電路連接驅(qū)動脈沖變壓器驅(qū)動脈沖變壓器的電路連接的電路連接三態(tài)輸出邏輯門（三態(tài)輸出邏輯門（TSL門）門）（一）三態(tài)門工作原理（一）三態(tài)門工作原理 當(dāng)當(dāng) E=0時，時，T4截止，截止，C端輸出高電平端輸出高電平，D2截止，則右側(cè)截止，則右側(cè)電路執(zhí)行正常與非功能電路執(zhí)行正常與非功能F=AB。101V1V輸出輸出F端處于高阻狀態(tài)記為端處于高阻狀態(tài)記為Z。Z當(dāng)當(dāng) E= 1時，時， TSL門輸出具有高、低電門輸出具

30、有高、低電平狀態(tài)外，還有第三種輸出狀平狀態(tài)外，還有第三種輸出狀態(tài)態(tài) 高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)，又稱又稱禁止態(tài)禁止態(tài)或失效態(tài)?；蚴B(tài)。非門是三態(tài)門的非門是三態(tài)門的狀態(tài)控制部分狀態(tài)控制部分六管六管TTL與非門與非門T6、T7、 T9、 T10均截止均截止增加部分增加部分E使能端使能端高高阻阻狀狀態(tài)態(tài)與與非非功功能能 Z 10_EE_F ABF高高阻阻狀狀態(tài)態(tài)與與非非功功能能 Z 01EE_FABF使使能能端端的的兩兩種種控控制制方方式式低電平使能低電平使能高電平使能高電平使能三態(tài)門的邏輯符號三態(tài)門的邏輯符號ABF EFAB E三態(tài)輸出邏輯門（三態(tài)輸出邏輯門（TSL門）門）1. 實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)

31、任何時刻只能有一個控制端有效，即只有一個門處于數(shù)任何時刻只能有一個控制端有效，即只有一個門處于數(shù)據(jù)傳輸，其它門處于禁止?fàn)顟B(tài)。據(jù)傳輸，其它門處于禁止?fàn)顟B(tài)。2. 實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸 當(dāng)當(dāng)E=0時，門時，門1工作，門工作，門2禁止，禁止，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)從A送到送到B； 當(dāng)當(dāng)E=1時，門時，門1禁止，門禁止，門2工作，數(shù)工作，數(shù)據(jù)從據(jù)從B送到送到A。三態(tài)輸出邏輯門（三態(tài)輸出邏輯門（TSL門）門）（二）三態(tài)門的應(yīng)用（二）三態(tài)門的應(yīng)用總線總線01 TTL門驅(qū)動門驅(qū)動CMOS門門 系統(tǒng)設(shè)計的需要，將從速度、復(fù)雜性和功能等方面選擇合系統(tǒng)設(shè)計的需要，將從速度、復(fù)雜性和功能等方面選擇合適的系列芯片，或者

32、從幾種系列中選擇性能最佳的芯片，組裝適的系列芯片，或者從幾種系列中選擇性能最佳的芯片，組裝起來。在不同邏輯器件混合使用的系統(tǒng)中，常常碰到不同系列起來。在不同邏輯器件混合使用的系統(tǒng)中，常常碰到不同系列邏輯芯片的接口問題。邏輯芯片的接口問題。 CMOS門驅(qū)動門驅(qū)動TTL門門 門電路帶負載的接口電路門電路帶負載的接口電路 有兩個方面的接口問題需要考慮。有兩個方面的接口問題需要考慮。1. 驅(qū)動門為負載門提供足夠大的灌電流和拉電流。驅(qū)動門為負載門提供足夠大的灌電流和拉電流。 驅(qū)動門與負載門電流之間的驅(qū)動應(yīng)滿足：驅(qū)動門與負載門電流之間的驅(qū)動應(yīng)滿足： IOH(max)nIIH(max) ，IOL(max)m

33、IIL(max) （n和和m是負載電流的個數(shù)）是負載電流的個數(shù)）2. 驅(qū)動門的輸出電壓應(yīng)在負載門所要求的輸入電壓范圍內(nèi)。驅(qū)動門的輸出電壓應(yīng)在負載門所要求的輸入電壓范圍內(nèi)。 驅(qū)動門與負載門之間的邏輯電平應(yīng)滿足：驅(qū)動門與負載門之間的邏輯電平應(yīng)滿足： UOH(min)UIH(min)，UOL(max)UIL(max)。TTL門驅(qū)動門驅(qū)動CMOS門門 TTL采用采用74LS系列，系列，CMOS采用采用74HC系列，且系列，且電源電壓相同都為電源電壓相同都為5V。只只有一個條件不滿足，有一個條件不滿足，TTL門電路輸出高電平門電路輸出高電平2.7V，CMOS電路的輸入高電平電路的輸入高電平要求高于要求高

34、于3.5V。 1. 電源電壓相同電源電壓相同 接一上拉電阻接一上拉電阻Rx，使使TTL門電路的輸出高電平門電路的輸出高電平升高至電源電壓，以實現(xiàn)升高至電源電壓，以實現(xiàn)與與74HC電路的兼容。電路的兼容。 TTL門驅(qū)動門驅(qū)動CMOS門門CMOS電源電源UDD高于高于TTL電源電源UCC2. 電源電壓不同電源電壓不同方案一：選用具有電平偏移功能的方案一：選用具有電平偏移功能的CMOS電路電路，該電路有兩個電源輸，該電路有兩個電源輸入端：入端：UCC=5V、UDD=10V時，輸入時，輸入接收接收TTL電平電平1.5V/3.5V，輸出輸出CMOS電平電平9V/1V，滿足滿足CMOS電電路對輸入電壓的要

35、求。路對輸入電壓的要求。 方案二：方案二：采用采用TTL的的OC門，將門，將OC門門T5管的外接電阻管的外接電阻RL直接與直接與CMOS電源電源UDD連接。連接。 74HC109CMOS門驅(qū)動門驅(qū)動TTL門門 4000系列系列CMOS電路驅(qū)動電路驅(qū)動74系列系列TTL電路：電路：CMOS門的驅(qū)門的驅(qū)動能力不滿足動能力不滿足TTL門的要求。門的要求。 4000系列系列CMOS電路驅(qū)動電路驅(qū)動74LS系列系列TTL電路：電路：驅(qū)動一個驅(qū)動一個TTL門時，可以直接相連。如果驅(qū)動門數(shù)增加，需要提高門時，可以直接相連。如果驅(qū)動門數(shù)增加，需要提高CMOS的驅(qū)動能力。的驅(qū)動能力。 74HC系列、系列、74HCT系列系列CMOS電路驅(qū)動電路驅(qū)動TTL電路：電路：無論負無論負載門是載門是74系列還是系列還是74LS系列，都可以直接相連，應(yīng)計算驅(qū)動門系列，都可以直接相連，應(yīng)計算驅(qū)動門的個數(shù)。的個數(shù)。 用用CMOS門門驅(qū)動驅(qū)動TTL門門電路時，對于驅(qū)動門和負載門應(yīng)當(dāng)電路時，對于驅(qū)動門和負載門應(yīng)當(dāng)分不同系列考慮。分不同系列考慮。 CMOS門驅(qū)動門驅(qū)動TTL門門 增 加 一 級增 加 一 級CMOS驅(qū)動器，驅(qū)動器，如選擇同相驅(qū)動如選