门电路外特性及参数

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二、CMOS门电路系列及型号的命名法
CMOS逻辑门器件有三大系列: 4000系列、 逻辑门器件有三大系列 系列、 系列 1. 4000系列 系列 系列 2.5列出了 列出了4000系列 CMOS 系列 表2.5列出了4000系列CMOS器件型号组成符号及 74C××系列和硅氧化铝系列。 ××系列和硅氧化铝系列。 ××系列和硅氧化铝系列
在实际应用中， （4） 噪声容限 NL、UNH：在实际应用中，由于外界干 ） 噪声容限U 电源波动等原因，可能使输入电平U 偏离规定值。 扰、电源波动等原因，可能使输入电平 I偏离规定值。为 了保证电路可靠工作，应对干扰的幅度有一定限制， 了保证电路可靠工作，应对干扰的幅度有一定限制，称为 噪声容限。它是用来说明门电路抗干扰能力的参数。 噪声容限。它是用来说明门电路抗干扰能力的参数。 输入低电平噪声容限U 是指在保证输出为高电平U 输入低电平噪声容限 NL：是指在保证输出为高电平 OH的前提 输入低电平的允许上限值U 与输入低电平（ 下，输入低电平的允许上限值 ILmax与输入低电平（前级输出 低电平） 之差用U 表示: 低电平）USL之差用 NL表示 UNL = UILmax - USL 输入高电平噪声容限U 是指在保证输出为低电平U 输入高电平噪声容限 NH：是指在保证输出为低电平 OL的 前提下，输入高电平的允许下限值U 与输入高电平（ 前提下，输入高电平的允许下限值 IHmin与输入高电平（前级标 准输出高电平） 准输出高电平）USH之差 UNH = UIHmin - USH
意义。 意义。
表2.5 CMOS器件型号组成符号及意义 器件型号组成符号及意义 第1部分 部分 产品制造单位 符号 意义 CC CD TC 第2部分 部分 器件系列 符号 意义 系 列 符 号 第3部分 部分 器件品种 阿 拉 伯 数 字 器 件 功 能 第4部分 部分 工作温度范围 C E R M 0～70℃ ～ ℃ -40～85℃ ～ ℃ -55～85℃ ～ ℃ -55～125℃ ～ ℃
CT 中国制造 54 的TTL类 类
S N
美国 TEXAS 公司
74
0～+70℃ ～ ℃
LS AS ALS FAS
• 例如: CT 74 H 10 ___ F ___ ___ ___ ___ • • • •
封装形式： 封装形式： 全密封扁平封装 器件品名： 器件品名： 三3输入与非门 输入与非门 器件系列： 高速 器件系列： 高速 温度范围： 温度范围： 0~+70℃ ℃ 中国制造: 中国制造 TTL器件
三、TTL与非门产品介绍 与非门产品介绍
部分常用中小规模 部分常用中小规模TTL门电路的型号及功能如表 2.2所示。 所示。 所示
常用TTL门电路型号 表 2.2 常用 门电路型号 型 74LS00 74LS10 74LS20 74LS30 号 逻 辑 功 能 四-2输入与非门 输入与非门 三-3输入与非门 输入与非门 二-4输入与非门 输入与非门 8输入与非门 输入与非门
• 74C××系列有：普通 ××系列有 ××系列 ××系列有：普通74C××系列、高速 ××系列、
2.3CMOS集成门电路

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MOS集成逻辑门是采用 集成逻辑门是采用MOS管作为开关元件的 集成逻辑门是采用 管作为开关元件的
数字集成电路。 它具有工艺简单、集成度高、 数字集成电路。 它具有工艺简单、集成度高、抗干扰 能力强、功耗低等优点， 门有PMOS、 NMOS和 能力强、功耗低等优点，MOS门有 门有 、 和 CMOS三种类型， CMOS电路又称互补 三种类型， 电路又称互补MOS电路，它 电路， 三种类型 电路又称互补 电路 突出的优点是静态功耗低、抗干扰能力强、工作稳定 突出的优点是静态功耗低、抗干扰能力强、 性好、开关速度高， 性好、开关速度高，是性能较好且应用较广泛的一种 电路。 电路。
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VCC 4B 14
图2. 7所示是74LS00及74LS20管脚排列示意图。
4A 13 12
&
4Y 11
3B 10
3A 9 &
3Y 8
VCC 2D 14 13
3C 12
2B 11
NC 10
2A 9 &
2Y 8
74LS00 & &
74LS20 &
1 1A
2 1B
3 1Y
4 2A (a)
5 2B
6
主要参数 二. 主要参数 （1）输出高电平 OH和输出低电平UOL。 ）输出高电平U 和输出低电平 电压传输特性曲线截止区的输出电压为U 电压传输特性曲线截止区的输出电压为 OH，饱和区的输出 电压为U 一般产品规定U 电压为 OL：一般产品规定 OH≥2.4V，UOL＜0.4 V。 ， 。 （2） 阈值电压 TH：电压传输特性曲线转折区中点所 ） 阈值电压U 对应的输入电压为U 也称门槛电压。一般TTL与非门 对应的输入电压为 TH，也称门槛电压。一般 与非门 的UTH≈ 1.4V。 。 和开门电平 （3）关门电平UOFF和开门电平UON：保证输出电平为 ）关门电平 额定高电平（ 左右） 允许输入低电平的最大值， 额定高电平（2.7V左右）时，允许输入低电平的最大值， 左右 称为关门电平U 通常U 称为关门电平 OFF。通常 OFF≈1V , 一般产品要求 UOFF≥0.8 V。保证输出电平达到额定低电平（0.3V）时， 保证输出电平达到额定低电平（ ） 允许输入高电平的最小值，称为开门电平U 通常U 允许输入高电平的最小值，称为开门电平 ON。通常 ON≈1.4V， ， 一般产品要求UON≤1.8 V。 一般产品要求 。
（8）平均延迟时间 pd：平均延迟时间指输出信号滞后于 ）平均延迟时间t 输入信号的时间，它是表示开关速度的参数，一般, 输入信号的时间，它是表示开关速度的参数，一般 TTL与非门 与非门 tpd为3～40ns。 ～ 。 是指输入端全部悬空（ （9）空载导通电源电流 CCL：是指输入端全部悬空（相当于输 ）空载导通电源电流I ），与非门处于导通状态时 入1），与非门处于导通状态时，电源提供的电流。 ），与非门处于导通状态时，电源提供的电流。 是指输入端接低电平、 （10）空载截止电源电流 CCH：是指输入端接低电平、输出端开 ）空载截止电源电流I 路时，电源提供的电流。 路时，电源提供的电流。 （11）空载导通功耗 ON和空载截止功耗 OFF：将ICCL和ICCH分 ）空载导通功耗P 和空载截止功耗P 别乘以电源电压就得到P 别乘以电源电压就得到 ON和POFF，它们是衡量集成电路本身功 耗水平的参数。 耗水平的参数。 功耗积（ 积）：平均延迟时间与空载功耗的积 平均延迟时间与空载功耗的积。 （12）速度 功耗积（dp积）：平均延迟时间与空载功耗的积。 ）速度—功耗积 其值越小越好。 其值越小越好。
（1） AB段。 输入电压UI≤0.6 V时，T1工作在深度饱和状态， UCES1＜0.1V, UB2＜0.7V,故T2、T5截止，T3、T4导通UO≈3.6 V 为高电平。与非门处于截止状态，所以把AB段称截止区 （2）BC段。输入电压 0.6V＜UI＜1.3 V时，0.7V≤UB2＜1.4V ， T2开始导通，T5仍未导通，T3、T4处于射极输出状态。随UI的 增加，UB2增加， UC2下降，并通过T3、 T4使UO也下降。因为 UO基本上随UI的增加而线性减小， 故把BC段称线性区。 （3） CD段。输入电压1.3V＜UI＜1.4V时，T5开始导通， 并随UI的增加趋于饱和。使输出UO为低电平。所以把CD段 称转折区或过渡区。 (4) DE段。当UI≥1.4V时, T2、T5饱和，T4截止，输出 为低电平。与非门处于饱和状态。 所以把DE段称饱和区。
7
1 1A
2 1B
3 NC
4 1C (b)
5 1D
6
7
2Y GND
1Y GND
图 2.774LS00、 74LS20管脚图
TTL器件型号由五部分组成， 其符号和意义如表 器件型号由五部分组成， 其符号和意义如表2.3 器件型号由五部分组成 所示。 所示。
第1部分 型号 符 号 意义 器件型号组成的符号及意义 表 2.3 TTL器件型号组成的符号及意义 器件型号组成的符号及意义 第2部分 工作温度符号 范围 符 号 意义

型号前缀 CD×× ×× MC×× ×× CD×× ×× TP×× ×× TC×× ×× HD×× ×× MB×× ×× HFE×× ×× MD×× ××
日本
荷兰 加拿大
•
例如： 例如：
• ___ ___ 40 30 R CC ___ ___ • • • • • 2. 74C××系列 ××系列 ××系列 MOS74HC×× ××/HCT××系列及先进的 ××系列及先进的 ×× ×× CMOS74AC×× ××/ACT××系列。 ×× ×× ×× 系列。 表示温度范围： 表示温度范围： -55 ~ 85℃ ℃ 表示器件品种： 四- 2输入异或门 表示器件品种： 输入异或门 表示器件系列代号 表示器件系列代号 表示中国制造的CMOS器件 器件 表示中国制造的
符号 意义 符号 意义
中国制造的 40 类型 美国无线电 45 公司产品 日本东芝公 145 司产品
• 表2.6列出了国外主要生产公司的产品代号。 列出了国外主要生产公司的产品代号。 列出了国外主要生产公司的产品代号
几家国外公司CMOS产品代号 表2.6 几家国外公司 产品代号 国别 美国 公司名称 美国无线电公司 摩托罗拉公司 国家半导体公司 德克萨斯仪器公司 东芝公司 日立公司 富士通公司 飞利浦公司 密特尔公司 简 称 RCA MOTA NSC TI TOSJ
2.2 TTL与非门的外特性与参数 与非门的外特性与参数 •
• 电压传输特性 一. 电压传输特性 TTL与非门电压传输特性是表示输出电压UO随输入 电压UI变化的一条曲线， 电压传输特性曲线大致分为四 段：如图2.2所示。
图 2.2TTL与非门电压传输特性 （a） 测试电路示意图; （b） 曲线
S3 D4 G3 P T3 D3 D2 N T2 G2 Y
S2
(a)
(b)
Y = A+ B
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3. CMOS传输门 传输门 路和符号如图所示， 路和符号如图所示，
C T2 A S2 D1 T1 C C D2 S1 Y UO A TG Y ＋UDD C
• 传输门是数字电路用来传输信号的一种基本单元电路。其电 传输门是数字电路用来传输信号的一种基本单元电路。
-55～+125V ～
第3部分 器件系列 符 号 H S 意义 标准 高速 肖特基
低功能肖特基 先进肖特基 先进低功能 肖特基 快捷肖特基
第4 部 分
第5部分 Fra Baidu bibliotek分
器件品 封装形式 种 符 号 阿 拉 伯 数 字 意 符 意义 义 号 器 W 陶瓷扁平 件 B 封装扁平 功 F 全密封扁平 能 D 陶瓷双列直播 塑料双列直播 P 黑陶瓷双列直播 J
(5) 输入短路电流 IS：当UI=0时，流经这个输入端的电流 输入短路电流I 时 称为输入短路电流I 称为输入短路电流 IS。输入短路电流的典型值约为 -1.5mA。 (6) 输入漏电流 IH：当UI＞Uth时, 流经输入端的电流称为输 输入漏电流I 入漏电流IIH， 即T1倒置工作时的反向漏电流。其值很小， 倒置工作时的反向漏电流。其值很小， 入漏电流 约为10µA。 。 约为 (7) 扇出系数 O：扇出系数是以同一型号的与非门作为 扇出系数N 负载时，一个与非门能够驱动同类与非门的最大数目， 负载时，一个与非门能够驱动同类与非门的最大数目，通 常NO≥8。 。
1. 与非门
＋UDD ＋UDD T4 T3 Y A T2 A S4 G4 D4 D2 G2 N T2 P T4 P S3 G3 T3 Y
D3
S2 D1 B T1 B G1 N T1 S1
(a)
Y = A⋅ B
(b)
2. 或非门
＋UDD ＋UDD A T4 B B T3 Y T1 T2 D1 G1 S1 N T1 S4 A G4 P T4