教案.第六讲 常用CMOS逻辑门电路及74LS系列TTL逻辑门电路
电子课件电子技术基础第六版第六章门电路及组合逻辑电路可编辑全文
逻辑函数除可以用逻辑函数表达式（逻辑表达式）表示以 外，还可以用相应的真值表以及逻辑电路图来表示。真值表 与前述基本逻辑关系的真值表类似，就是将各个变量取真值 （0 和 1）的各种可能组合列写出来，得到对应逻辑函数的真 值（0 或 1）。逻辑电路图（逻辑图）是指由基本逻辑门或复 合逻辑门等逻辑符号及它们之间的连线构成的图形。
TTL 集成“与非”门的外形和引脚排列 a）外形 bOS 集成门电路以绝缘栅场效应管为基本元件组成， MOS 场效应管有 PMOS 和NMOS 两类。CMOS 集成门电路 是由 PMOS 和 NMOS 组 成的互补对称型逻辑门电路。它具 有集成度更高、功耗更低、抗干扰能力更强、扇出系数更大 等优点。
三、其他类型集成门电路
1. 集电极开路与非门（OC 门） 在这种类型的电路内部，输出三极管的集电极是开路的， 故称集电极开路与非门，也称集电极开路门，简称 OC 门。
OC 门 a）逻辑符号 b）外接上拉电阻
74LS01 是一种常用的 OC 门，其外形和引脚排列如图所 示。
74LS01 的外形和引脚排列 a）外形 b）引脚排列
2. 主要参数 TTL 集成“与非”门的主要参数反映了电路的工作速度、抗 干扰能力和驱动能力等。
TTL 集成“与非”门的主要参数
TTL 集成“与非”门具有广泛的用途，利用它可以组成很多 不同逻辑功能的电路，其外形和引脚排列如图所示。如 TTL“ 异或”门就是在 TTL“与非”门的基础上适当地改动和组合而成 的；此外，后面讨论的编码器、译码器、触发器、计数器等 逻辑电路也都可以由它来组成。
第六章数字逻辑电路基础PPT课件
2、常用PC机显示卡
MDA,CGA,EGA VGA(SVGA,TVGA)
52
3、显示卡的主要指标
分辨率：显示卡能支持的在屏幕上显示的最多 像素数。用每行像素数乘以每列的像素数表示。
颜色数：由属性缓冲区所用的二进制位数决定。 N位二进制可表示2N种颜色。
• MOS电路属于单极型电路，CMOS电路具有高速度、功耗 低、扇出大、电源电压范围宽、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 势日益明显。
31
补充：视频显示终端 一、显示器分类及原理：
CRT、液晶、等离子等
32
Project
PDP
Digital Micro Mirror Device (DMD)
22
23
1）脉宽由充放电的时间参数确定 2）充放电波形通过逻辑门限整形获取规整的时钟脉冲。
24
2 集电极开路(OC)门和三态(TS)门的应用
集电极开路门(OC)
a) 利用电路的“线与”特征方便地完成某些特定的逻辑功能。
b)实现多路信息采集，使两路以上的信号共用一个传输通道（总线）。 c)实现逻辑电平的转换，以推动荧光数码管、继电器、 MOS器件等多种数字集成电路。
N OIOm/aI x IS
其中IOmax为最大允许灌电流，,IIS是一个负载门灌入本级的电 流（≈1.4mA）。N0越大，说明门的负载能力越强
6
CMOS: 74HCT
IOH = – 4 mA IOL = 4 mA IIH = 1 A IIL = – 1 A
TTL: 74LS
IOH = – 400 A IOL = 8 mA IIH = 20 A IIL = – 0.4 mA
TTL和CMOS门电路
TTL和CMOS门电路摘要：门电路是构成各种复杂数字电路的基本逻辑单元，TTL和CMOS门电路作为目前应用最广的两种门电路，掌握TTL和CMOS 门电路的逻辑功能和电气特性，对于正确使用数字集成电路是十分必要的。
本文对于TTL和CMOS门电路的初学者有一定的参考作用。
关键词：TTL门电路；CMOS门电路1.引言随着数字集成电路的问世和大规模集成电路工艺水平的不断提高，为数字电路的应用开拓了无限广阔的天地。
从制造工艺上可以将目前使用的数字集成电路分为双极型、单极型和混合型三种。
在数字集成电路发展的历史过程中，首先得到推广应用的是双极型的TTL 电路。
由于其体积小、重量轻、可靠性好，至今仍是最流行的集成电路系列之一。
CMOS集成电路出现于20世纪60年代后期，随着其制造工艺的不断进步，CMOS电路逐渐成为当前集成电路的主流产品。
本文将简要总结TTL和CMOS这两种目前使用最多的数字集成电路。
2.TTL门电路TTL门电路是以双极型三极管作为开关器件的集成电路。
在TTL 门电路的定型产品中有反相器（非门）、与门、或门、与非门、或非门、与或非门和异或门几种常见的类型。
尽管它们逻辑功能各异，但输入端、输出端的电路结构形式基本相同。
2.1 反相器2.1.1 反相器的电路结构与逻辑关系反相器是TTL集成门电路中电路结构最简单的一种。
图1给出了74系列TTL反相器的典型电路。
图1 TTL反相器典型电路图1所示电路由三部分组成：T1、R1和D1组成的输入级，T2、R2和R3组成的倒向级，T4、T5和R4组成的输出级。
反向器输入和输出之间是反向关系，即Y=A'。
2.1.2 反相器的外部特性及参数为了正确地解决门电路与门电路、门电路与其他电路的连接问题，必须了解门电路的输入特性、输出特性、负载特性、传输特性和噪声容限等问题。
2.1.2.1 电压传输特性如果把图1所示反相器电路输出电压随输入电压的变化用曲线描绘出来，就得到了图2所示的电压传输特性。
第六章 数字电路基本器件及组合逻辑电路 第四节TTL集成逻辑门
态时输出端得到的低电平值。典型值为0.3V。 c.关门电平Uoff：在保证输出电压为额定高电平3.6V的
90％时，允许的最大输入低电平值。一般Uoff≥0.8V。
数字电路基本器件及组合逻辑电路
即总的输出P为二个OC门单独输出P1和P2的“与”，等效 电路如图6－21 (b)所示。可见，OC与非门的“线与”可以 用来实现与或非逻辑功能。
数字电路基本器件及组合逻辑电路
②实现“总线”（BUS）传输 如果将多个OC与非门按图6－22所示连接，当某一个门 的选通输入Ei为“1”，其他门的选通输入皆为“0”时，这 时只有这个OC门被选通，它的数据输入信号Di就经过此选通 门被送上总线（BUS）。为确保数据传送的可靠性，规定任 何时刻只允许一个门的输出数据被选通，也就是只能允许一 个门挂在数据传输总线（BUS）上，因为若多个门被选通， 这些OC门的输出实际上会构成“线与”，就将使数据传送出 现错误。
TTL与非门是采用双极型的晶体管－晶体管形式集成的 与非逻辑门电路。
数字电路基本器件及组合逻辑电路
6.4.1 TTL与非门电路组成
图6－13是TTL与非门（CT54／74系列）的典型电路，它 由三部分组成：
输入级：由多发射极管VT1和电阻R1组成，完成“与” 逻辑功能。
中间级：由VT2和电阻R2、R3组成，从VT2的集电极和发 射极同时输出两个相位相反的信号，作为VT3、VT4输出级的 驱动信号，使VT3、VT4始终处于一管导通而另一管截止的工 作状态。
数字电路基本器件及组合逻辑电路
6.4.4 集成与非门芯片介绍 常用的TTL与非门集成电路有7400和7420等芯片，采用
教案.第六讲常用cmos逻辑门电路及74ls系列ttl逻辑门电路
上一讲内容回顾：CMOS 反相器结构和工作原理+V DDB 1G 1D 1S 1u Au YT NT PB 2D 2S 2G 2VSS+-uGSNu +-GSPAY 0V+V DD u Au GSN|u GSP |T NT Pu Y 0V<U th(N)>|U th(P)|截止导通V DD V DD >U th(N)<|U th(P)|导通截止0V设U th(N)=2V ，U th(P)=-2V ，V DD =5V 。
R ONPu Y +V DD V DD ST N T P T R ONNu Y +V DD 0V SN T PAY导通导通截止截止u A =0V 时u A =V DD 时电压传输特性和电流传输特性i D ++V DDB 1G 1D 1S 1u I-u OT NT PB 2D 2S 2G 2V SSA BCDE FU th(N)V DDU THU th(P)U NLU NHu O / Vu I / VD A BC E Fi D /mAu I / VU TH电压传输特性电流传输特性漏极开路输出CMOS 门电路（OD 门） AB Y AB Y =R LV DD2V DD1A BV SS用途：输出缓冲/驱动器；输出电平的变换；满足大功率负载电流的需要；实现线与逻辑。
应用举例 “线与”连接方法R LV DD G 1A B Y 2G 2CD Y 1Y A BY C D R L V DD Y 2Y 1G 1G 2“线与”逻辑符号21Y Y Y ⋅=AB Y =1CD Y =2CD AB CD AB Y +=⋅=R L 的选择 m '个V DD V IHV ILV ILR L(max)L IH OH OH DD L R mI nI V V R =+-≤I OHI IHn 个OH L IH OH DD V R mI nI V ≥+-)(V OHV DD V IL V IL V IL R L m 个m 、m'是负载门电路分别为高、低电平时，负载门输入端进或出电流的数目。
精品课程IC原理CMOS基本逻辑单元课件
contents
目录
• IC原理简介 • CMOS逻辑单元基础 • CMOS基本逻辑单元详解 • CMOS逻辑单元的应用与实例 • CMOS逻辑单元的优化与挑战 • 总结与展望
01
IC原理简介
IC定义与分类
总结词
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，完成 一定的电路或系统功能的微型电子部件。根据使用功 能，IC可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。
04
CMOS逻辑单元的应用与实例
组合逻辑电路设计
总结词
组合逻辑电路是CMOS逻辑单元的重要应用之一，它根据输 入信号的组合实现特定的逻辑功能。
详细描述
组合逻辑电路设计主要涉及逻辑函数的实现，通过使用 CMOS门电路，如AND、OR、NOT等，将输入信号组合在 一起以产生输出信号。组合逻辑电路广泛应用于计算机、通 信、控制等领域。
IC发展历程
• 总结词：IC的发展经历了从晶体管、集成电路、超大规模集成电路到特大规模 集成电路和甚大规模集成电路四个阶段。
IC基本结构与工作原理
总结词
IC的基本结构包括输入端、输出端和中间 部分。IC的工作原理是通过输入端接收信 号，经过中间部分处理后，由输出端输 出结果。
VS
详细描述
IC的基本结构包括输入端、输出端和中间 部分。输入端负责接收外部信号，输出端 负责输出处理结果，中间部分则是对输入 信号进行处理的电路。IC的工作原理是通 过输入端接收信号，经过中间部分的处理 后，由输出端输出结果。中间部分的处理 电路是IC的核心部分，它可以根据需要进 行不同的设计和组合，实现各种不同的功 能和处理效果。IC的工作原理涉及到许多 复杂的电路和物理效应，需要深入研究和 理解才能更好地应用和发展。
CMOS逻辑门电路
CMOS逻辑门电路CMOS逻辑门电路CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后，所开发出的第⼆种⼴泛应⽤的数字集成器件，从发展趋势来看，由于制造⼯艺的改进，CMOS电路的性能有可能超越TTL⽽成为占主导地位的逻辑器件。
CMOS电路的⼯作速度可与TTL 相⽐较，⽽它的功耗和抗⼲扰能⼒则远优于TTL。
此外，⼏乎所有的超⼤规模存储器件，以及PLD器件都采⽤CMOS艺制造，且费⽤较低。
早期⽣产的CMOS门电路为4000系列，随后发展为4000B系列。
当前与TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可与TTL器件交换使⽤。
下⾯⾸先讨论CMOS反相器，然后介绍其他CMO逻辑门电路。
MOS管结构图MOS管主要参数：1.开启电压V T·开启电压（⼜称阈值电压）：使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；·标准的N沟道MOS管，V T约为3～6V；·通过⼯艺上的改进，可以使MOS管的V T值降到2～3V。
2. 直流输⼊电阻R GS·即在栅源极之间加的电压与栅极电流之⽐·这⼀特性有时以流过栅极的栅流表⽰·MOS管的R GS可以很容易地超过1010Ω。
3. 漏源击穿电压BV DS·在V GS=0（增强型）的条件下，在增加漏源电压过程中使I D开始剧增时的V DS称为漏源击穿电压BV DS·I D剧增的原因有下列两个⽅⾯：（1）漏极附近耗尽层的雪崩击穿（2）漏源极间的穿通击穿·有些MOS管中，其沟道长度较短，不断增加V DS会使漏区的耗尽层⼀直扩展到源区，使沟道长度为零，即产⽣漏源间的穿通，穿通后，源区中的多数载流⼦，将直接受耗尽层电场的吸引，到达漏区，产⽣⼤的I D 4. 栅源击穿电压BV GS·在增加栅源电压过程中，使栅极电流I G由零开始剧增时的V GS，称为栅源击穿电压BV GS。
5. 低频跨导g m·在V DS为某⼀固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之⽐称为跨导·g m反映了栅源电压对漏极电流的控制能⼒·是表征MOS管放⼤能⼒的⼀个重要参数·⼀般在⼗分之⼏⾄⼏mA/V的范围内6. 导通电阻R ON·导通电阻R ON说明了V DS对I D的影响，是漏极特性某⼀点切线的斜率的倒数·在饱和区，I D⼏乎不随V DS改变，R ON的数值很⼤，⼀般在⼏⼗千欧到⼏百千欧之间·由于在数字电路中，MOS管导通时经常⼯作在V DS=0的状态下，所以这时的导通电阻R ON可⽤原点的R ON来近似·对⼀般的MOS管⽽⾔，R ON的数值在⼏百欧以内7. 极间电容·三个电极之间都存在着极间电容：栅源电容C GS 、栅漏电容C GD和漏源电容CDS·C GS和C GD约为1～3pF·C DS约在0.1～1pF之间8. 低频噪声系数NF·噪声是由管⼦内部载流⼦运动的不规则性所引起的·由于它的存在，就使⼀个放⼤器即便在没有信号输⼈时，在输出端也出现不规则的电压或电流变化·噪声性能的⼤⼩通常⽤噪声系数NF来表⽰，它的单位为分贝（dB）·这个数值越⼩，代表管⼦所产⽣的噪声越⼩·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数·场效应管的噪声系数约为⼏个分贝，它⽐双极性三极管的要⼩⼀、CMOS反相器由本书模拟部分已知，MOSFET有P沟道和N沟道两种，每种中⼜有耗尽型和增强型两类。
cmos逻辑门电路PPT课件
0 UT uGS(V) 0 转移特性曲线
2V uDS(V) 输出特性曲线
2.6.1 CMOS反相器
1. MOS管的开关特性
UCC
R
uo
D
ui
S
负载线
ID
ui=“1”
0 uo=“0”
ui=“0”
UDS
uo=“1”
2.6.1 CMOS反相器
MOS管的漏极D和源极S当作一个受栅源电压控制的开关。 VGS＞ VT时，D，S间形成导电沟道，开关闭合。 VGS＜VT时，D，S间没有导电沟道，开关断开。
④CMOS电路具有制造工艺简单、功耗小、输入阻 抗高、集成度高、电源电压范围宽等优点，其主要 缺点是工作速度稍低，但随着集成工艺的不断改进， CMOS电路的工作速度已有了大幅度的提高。
{End}
3. CMOS “异或” 门电路
AB L 00 0 01 1
1
0 1
0
1
00
0
2.6.2 CMOS门电路
3. CMOS “异或” 门电路
AB L 00 0 01 1 10 1
0
1
0
1
1 00
0
0
2.6.2 CMOS门电路
3. CMOS “异或” 门电路
AB L 00 0 01 1 10 1 11 0
①利用半导体器件的开关特性，可以构成与门、 或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门 等各种逻辑门电路，也可以构成在电路结构和特性 两方面都别具特色的三态门、OC门、OD门和传输门。
②随着集成电路技术的飞速发展，分立元件的数 字电路已被集成电路所取代。
③TTL电路的优点是开关速度较高，抗干扰能力 较强，带负载的能力也比较强，缺点是功耗较大。
TTL和CMOS集成门电路的逻辑功能分析方法
TTL和CMOS集成门电路的逻辑功能分析方法TTL集成门电路的逻辑功能分析方法：TTL电路常见的集成门电路有与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、异或门（XOR）等。
逻辑功能分析的目的是确定输入和输出之间的关系，并确定电路的真值表。
以下是TTL集成门电路的逻辑功能分析步骤：1.确定电路的输入和输出端口：根据电路图或芯片手册，确定电路的输入和输出端口。
2.绘制真值表：根据电路的输入和输出端口，绘制真值表。
真值表列出了所有可能的输入组合以及对应的输出结果。
3.逐个输入组合进行分析：对每个输入组合，根据电路图和逻辑门的真值表，分析输出的结果。
可以使用布尔代数或卡诺图等方法进行分析。
4.验证和检查：通过验证输出结果是否与真值表中的结果一致来检查逻辑分析的正确性。
CMOS集成门电路的逻辑功能分析方法：CMOS电路由nMOS和pMOS晶体管组成，具有低功耗、高噪声免疫度和高集成度等优点。
类似于TTL电路，CMOS电路也可以实现与门、或门、非门和异或门等逻辑功能。
逻辑功能分析的步骤如下：1.确定电路的输入和输出端口：根据电路图或芯片手册，确定电路的输入和输出端口。
2.绘制真值表：根据电路的输入和输出端口，绘制真值表。
真值表列出了所有可能的输入组合以及对应的输出结果。
3.根据CMOS电路特性进行逻辑分析：CMOS电路具有与非门和与非门的组合，通过nMOS和pMOS晶体管的开关状态来实现逻辑运算。
根据这些特性，分析电路的逻辑功能。
4.验证和检查：通过验证输出结果是否与真值表中的结果一致来检查逻辑分析的正确性。
需要注意的是，在实际分析中，可以使用计算机辅助设计（CAD）工具来进行逻辑功能分析。
这些工具可以自动绘制真值表、生成逻辑图、模拟电路和验证结果。
总结：TTL和CMOS集成门电路的逻辑功能分析方法包括确定电路的输入和输出端口，绘制真值表，逻辑分析和验证结果。
逻辑功能分析是设计和实现数字逻辑电路的重要步骤，可以帮助工程师理解电路的逻辑关系，并确保设计的正确性。
教案.第六讲 常用CMOS逻辑门电路及74LS系列TTL逻辑门电路
上一讲内容回顾：CMOS 反相器结构和工作原理+V DDB 1G 1D 1S 1u Au YT NT PB 2D 2S 2G 2VSS+-uGSNu +-GSPAY 0V+V DD u Au GSN|u GSP |T NT Pu Y 0V<U th(N)>|U th(P)|截止导通V DD V DD >U th(N)<|U th(P)|导通截止0V设U th(N)=2V ，U th(P)=-2V ，V DD =5V 。
T R ONPu Y +V DD V DD SN T P T R ONNu Y +V DD 0V SN T PAY导通导通截止截止u A =0V 时u A =V DD 时电压传输特性和电流传输特性i D ++V DDB 1G 1D 1S 1u I-u OT NT PB 2D 2S 2G 2V SSA BCDE FU th(N)V DDU THU th(P)U NLU NHu O / Vu I / VD A BC E Fi D /mAu I / VU TH电压传输特性电流传输特性1. 常用逻辑功能的CMOS 门电路 （一）CMOS 逻辑与非和或非门电路 ①与非门A B T N1T P1T N2T P2Y 0 00 11 01 1截通截通通通通截截通截截截截通通1110与非门u A+V DD +10VVSST P1T N1T P2T N2A B Y u Bu Y0101AB Y =AB Y②或非门或非门B A Y +=u A+V DD +10V V SS T P1T N1T N2T P2ABYu B u YA B T N1T P1T N2T P2Y 0 00 11 01 1截通截通通通通截截通截截截截通通1000ABY （二）CMOS 漏极开路输出门电路（OD 门） 为什么需要OD 门能否将普通2个及以上的CMOS 门电路的输出直接连在一起，进而实现“线与”！ 21Y Y Y =A B YC DY 1Y 2是否可以如此连接与应用10产生一个很大的电流 漏极开路输出CMOS 门电路（OD 门）AB Y AB Y =V R L V DD2DD1A BV SS用途：输出缓冲/驱动器；输出电平的变换；满足大功率负载电流的需要；实现线与逻辑。
电气自动化技术《教案-CMOS逻辑门电路》
CMOS逻辑门电路一、学习目标1．了解CMOS门电路的工作原理；2．掌握CMOS集成门的使用考前须知；3．掌握CMOS其他门电路的特性，了解其应用；二、问题导入1〕CMOS逻辑门电路与TTL逻辑门电路有何不同？2〕CMOS逻辑门电路为何会广泛的应用？三、知识点1.CMOS反相器1〕电路结构电路结构和符号如图1所示。
〔a〕电路结构〔b〕电路符号图1电路结构和符号2) 开关等效电路设定：V DD=+5V，V IH=5V，V IL=0V，且V DD>|V TN|+|V TP|当V IL=0时，T1的V GS=0，T1截止；T2的V GS= -V DD，T2导通；故V OH=V DD。
当V IH=V DD时，T2的V GS=0，T2截止；T1的V GS=V DD，T1导通；故V OL=0 。
2.其他常用的CMOS门电路1).CMOS与非门和或非门电路CMOS与非门电路见图2，或非门见图3。
图2与非门电路图3或非门电路2〕CMOS传输门电路结构和符号如图25所示。
开关状态由加在P和N的控制信号决定。
当P=0V，N=V DD时，两个MOS管均导通，A-B接通。
当P=V DD，N=0V时，两个MOS管均截止，A-B断开。
图4 电路结构和符号3〕双向模拟开关双向模拟开关电路如图5〔a〕所示，图5〔b〕为逻辑符号。
图5双向模拟开关3.CMOS集成逻辑门电路使用中的几个实际问题1〕器件选择应根据带负载能力、工作速度、最高工作频率等参数为标准。
2〕引脚排列3〕使用考前须知①输入电压必须处于VDD 和VSS 之间②焊接时，电烙铁容量不大于20W，并有良好的接地。
③安装在印制电路板上时，输入端应接入限流电阻。
④多余输入端应接到电源上或并到有用端或低电平上。
⑤测试时先通电，断电时先断开信号源。
⑥拔插电路板电源时，先切断电源。
⑦存放CMOS芯片时，要屏蔽。
通信工程设计与监理《TTL和CMOS系列数字集成电路简介教案》
TTL和CMOS系列数字集成电路简介
一、教学目标：
TTL电路的定义及分类、CMOS电路的定义及分类、CMOS集成电路的性能及
二、教学重点、难点：
重点掌握TTL电路分类和CMOS电路分类
三、教学过程设计：
1TTL电路的定义：
TTL电路以双极型晶体管为开关元件，所以又称双极型集成电路。
双极型数字集成电路是利用电子和空穴两种不同极性的载流子进行电传导的器件。
2TTL电路的分类：
1）74-系列
2）74H-系列
3）74S-系列
4）74LS-系列
5）74ALS-系列
6）74AS-系列
3CMOS电路的分类：
1)标准的4000B/4500B系列
2)74HC-系列
3)74AC-系列
讲完之后问个问题：TTL系列和CMOS系列数字集成电路的区别？TTL系列：是电流控制器件，速度快、功耗大，双极型数字集成电路，噪声容限窄。
CMOS系列：是电压控制器件，速度慢、功耗低，单极型数字集成电路，噪声容限宽
四、课后作业：
1填空
1.1TTL电路又称数字集成电路，CMOS电路又
称数字集成电路〔双极型、单极型〕
1.2数字集成电路是国际上通用的标准电路。
〔74
系列〕
五、本节小结：对本节内容进行小结。
TTL74系列数字逻辑电路
TTL74系列数字逻辑电路
随着集成电路技术和⼯艺飞速发展，TTL74LS00系列和CMOS4000系列作为逻辑控制电路⽐较完善，在⾃动控制、家⽤电器制造、计算机应⽤、⽆线电通信、机电⼀体化⼯程领域获得了⼴泛的应⽤。
对于电⼦⼯程技术⼈员，有必要了解这类集成电路的特性及功能，甚⾄需要获得其详细的技术⼿册，以满⾜⼯作的需求。
我们在这⾥对这类常⽤的集成电路进⾏了汇编，并对其主要的功能框图或真值表进⾏了介绍，以⽅便⼤家查阅。
TTL电路的⼀般特性
电源电压
⼯作速度
SN54/74为标准系列，SN54H/74H为⾼速系列，SN54S/74S为肖特基(Schottky)系列，SN54LS/74LS为低功耗肖特基系列。
各类TTL电路输⼊特性
TTL电路输⼊电流与驱动能⼒
TTL电路的输出特性
门电路的⾼低电平输出特性如下图，对于图腾柱输出结构，由于输出状态改变时，两个输出推动管可能会产⽣同时导通的现象，继⽽会出现脉冲尖峰，为克服这个问题，⼀般可在数个门电路中接上⼀个0.01—0.1的⼩电容，以消减尖峰脉冲。
电容的取值与越⼩越好为原则，电容量太⼤，会对其⼯作速度构成影响。
各类TTL电路极限参数。
逻辑门电路授课课件
3.1.4 CMOS反相器
1．电路结构
CMOS逻辑门电路是由N沟道MOSFET和P沟
υI
道MOSFET互补而成。
2．工作原理
（设VDD＞（VTN + |VTP|），且VTN = |VTP|） （1）当υi=0V时，TN截止，TP导通。输出υO≈VDD。 （2）当υi=VDD时，TN导通，TP截止，输出υO≈0V。
传输延迟时间 tpd/ns(CL=15pF)
75 10 13 2.9
功耗 (mW) 1(1MHz) 1.5 (1MHz) 1 (1MHz) 0.0003~7.5
延时功耗积 (pJ) 75 15 13
0.00087~22
3.1.9 NMOS门电路(略)
3.2 TTL逻辑门
3.2.1 BJT的开关特性
⑴ 扇入数：一个门电路输入端接入同类门电路的最大数目，取决于门电 路的输入端的个数。
⑵ 扇出数：一个门电路输出端能带同类门电路的最大数目，它表示带负 载的能力。
驱动门的所带负载分为灌电流负载和拉电流负载两种情况:
① 带灌电流负载
② 带拉电流负载
如NOH= NOL则取两者的最小值为门的扇出系数。
各类数字集成电路主要性能参数的比较
3.1.5 CMOS逻辑门电路
1．CMOS与非门
两个并联的P沟道和两个串联的N沟道增强型MOS管组成。
VDD
TP1
TP2
（1）当A、B中只要一个为低时，就会使与 之相连的NMOS管截止，PMOS管导
通，输出为高；
L
（2）当A、B全为高时，两串联的NMOS
B TN2
管导通，两并联的PMOS管截止，输 出为低。
VDD
CMOS门电路和TTL门电路的使用知识及相互连接
2021/8/13
3
1.2 TTL门电路的使用知识
1．多余或暂时不用的输入端不能悬空，可按以 下方法处理：
（1）与其它输入端并联使用。 （2）将不用的输入端按照电路功能要求接 电源或接地。比如将与门、与非门的多余输入端 接电源，将或门、或非门的多余输入端接地。
2021/8/13
4
2． 电路的安装应尽量避免干扰信号的侵入，保证 电路稳定工作。
74LS368
名称 四2输入与非门 四2输入或非门 六反相器 六反相器 四2输入与门 双4输入与非门 8输入与非门 四2输入或门 4-2-3-2输入与或非门 13输入与非门 四异或门 六总线驱动器
六总线驱动器
主要功能
OC门 施密特触发
OC输出 同相、三态、公共控制 反相、三态、两组控制
2021/8/13
2路直接接触的工具、仪 表等必须可靠接地。
（2）存储和运输CMOS电路，最好采用金属 屏蔽层做包装材料。
2．多余的输入端不能悬空。 输入端悬空极易产生感应较高的静电电压，
造成器件的永久损坏。对多余的输入端，可以按 功能要求接电源或接地，或者与其它输入端并联 使用。
数字电子技术
CMOS门电路和TTL门电路的 使用知识及相互连接
1.1 CMOS门电路的使用知识
1．输入电路的静电保护 CMOS电路的输入端设置了保护电路，给使用者
带来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由于
CMOS电路的输入阻抗高，极易产生感应较高的静电 电压，从而击穿MOS管栅极极薄的绝缘层，造成器件 的永久损坏。为避免静电损坏，应注意以下几点：
7
表3-8
型号 CC4001
常用集成门电路(CMOS系列）
名称
数字电路cmos型和ttl型门电路介绍及使用
数字电路cmos型和ttl型门电路介绍及使用一、CMOS门电路CMOS 门电路一般是由MOS管构成，由于MOS管的栅极和其它各极间有绝缘层相隔，在直流状态下，栅极无电流，所以静态时栅极不取电流，输入电平与外接电阻无关。
由于MOS管在电路中是一压控元件，基于这一特点，输入端信号易受外界干扰，所以在使用CMOS门电路时输入端特别注意不能悬空。
在使用时应采用以下方法：1、与门和与非门电路：由于与门电路的逻辑功能是输入信号只要有低电平，输出信号就为低电平，只有全部为高电平时，输出端才为高电平。
而与非门电路的逻辑功能是输入信号只要有低电平，输出信号就是高电平，只有当输入信号全部为高电平时，输出信号才是低电平。
所以某输入端输入电平为高电平时，对电路的逻辑功能并无影响，即其它使用的输入端与输出端之间仍具有与或者与非逻辑功能。
这样对于CMOS与门、与非门电路的多余输入端就应采用高电平，即可通过限流电阻（500Ω）接电源。
2、或门、或非门电路：或门电路的逻辑功能是输入信号只要有高电平输出信号就为高电平，只有输入信号全部为低电平时，输出信号才为低电平。
而或非门电路的逻辑功能是输入信号只要有高电平，输出信号就是低电平，只有当输入信号全部是低电平时输出信号才是高电平。
这样当或门或者或非门电路某输入端的输入信号为低电平时并不影响门电路的逻辑功能。
所以或门和或非门电路多余输入端的处理方法应是将多余输入端接低电平，即通过限流电阻（500Ω）接地。
二、TTL门电路TTL门电路一般由晶体三极管电路构成。
根据TTL电路的输入伏安特性可知，当输入电压小于阐值电压UTH，即输入低电平时输入电流比较大，一般在几百微安左右。
当输入电压大于阈值电压UTH时，输入高电平时输入电流比较小，一般在几十微安左右。
由于输入电流的存在，如果TT L门电路输入端串接有电阻，则会影响输入电压。
其输入阻抗特性为：当输入电阻较低时，输入电压很小，随外接电阻的增加，输入电平增大，当输入电阻大于IKΩ时，输入电平就变为阈值电压UTH即为高电平，这样即使输入端不接高电平，输入电压也为高电平，影响了低电平的输入。
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上一讲内容回顾：
CMOS反相器结构和工作原理
电压传输特性和电流传输特性
1. 常用逻辑功能的CMOS门电路
（一）CMOS逻辑与非和或非门电路
①与非门
②或非门
（二）CMOS漏极开路输出门电路（OD门）
为什么需要OD门？能否将普通2个及以上的CMOS门电路的输出直接连在一起，进而实现“线与”！
是否可以如此连接与应用？
漏极开路输出CMOS门电路（OD门）
用途：输出缓冲/驱动器；输出电平的变换；满足大功率负载电流的需要；实现线与逻辑。
应用举例
R L的选择
（三）CMOS传输门和双向模拟开关及CMOS异或门
传输门的一个用途可作模拟开关，用来传输连续变化的模拟电压信号。
C=1时开关接通；C=0时开关截止。
利用CMOS传输门和CMOS反相器可以组合成各种复杂的逻辑电路，如：异或门、同或门、触发器等。
用反相器和传输门构成异或门电路
（四）三态输出CMOS门电路
三态输出的CMOS反相器
控制端低电平有效三态门：
控制端高电平有效三态门：
三态门有三种状态：高电平、低电平、高阻态。
注意：高阻状态不是逻辑状态！
三态输出反相器应用举例
（五）CMOS电路的特点与使用注意问题
①CMOS电路的优点
•静态功耗小；允许电源电压范围宽?20V)；扇出系数大，噪声容限大。
②CMOS电路的正确使用
输入电路的静电保护
•所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必须可靠接地。
•存储和运输CMOS电路，最好采用金属屏蔽层做包装材料。
多余的输入端不能悬空
•可以按功能要求接电源或接地，或与其它输入端并联使用。
输入电路需过流保护
•低内阻信号源时，输入端与信号源之间串进保护电阻；
•输入端接有大电容时，应在输入端和电容之间串联接入保护电阻；
•输入端接长线时，应在门电路的输入端串联接入保护电阻。
2. 74LS系列TTL门电路
（一）LSTTL非门结构与工作原理
TTL集成门电路发展主要经历了四个系列，74系列、74H系列、74S系列、74LS系列。
前三个系列已经被淘汰，74LS系列虽面临淘汰，但是目前仍有使用，故课程仅简单介绍74LS系列原理。
利用肖特基管的低导通电压~和多数载流子形成电流特性抗深饱和提高速度。
D2、D3的作用
D2在T5导通的瞬间起作用，可抽取T4的基区电荷，加速其截止过程。
D3在T5导通的过程中起作用，此时T2的集电极电位比T5的集电极电位低，可以通过D3给负载电容放电，而这个放电电流又去驱动T5，减小了电路的导通延迟。
T6电路的作用
T2由截止变导通，先驱动T5饱和导通，然后T6才导通，对T5进行分流，饱和度将变浅。
使其从饱和变截止时更加迅速。
T5变截止的瞬态，由于T6比T5晚截止，使T5有很好的泄放回路而很快脱离饱和，提高了电路工作速度。
（二）LSTTL门电路的特性曲线和一些规定参数
注意：TTL门电路悬空的输入端相当于接高电平。
为了防止干扰，一般应将定义为高电平的悬空输入引脚，通过一个几千欧的电阻接电源。
也可以根据逻辑情况与其它输入引脚接在一起使用。
（三）TTL功耗问题
TTL功耗有静态功耗PD和动态功耗PT。
由于静态时TTL工作需要的电流很大，所以说对于TTL电路静态功耗是主要的。
但是动态工作时电流会出现很大的尖峰干扰和电源瞬态大电流输出，应用时必须加大电源功率，一般为2~3倍平均功率!
平均功耗=P D+P T=V CC×I ccAV。
其中，电源平均电流I ccAV约为：I ccAV=(I ccH+I ccL)/2+f·t PLH·(I ccM-I ccL)/2
（四）LSTTL与非门74LS00
（五）CMOS门电路与TTL门电路两者特点比较
•CMOS工作速度一般比TTL低，HCMOS与TTL相当。
•CMOS扇出系数比TTL电路大。
•CMOS电路的电源电压允许范围较大，约在～20V，抗干扰能力比TTL电路强。
•CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。
TTL功耗几mW、 CMOS 的功耗只有几个μW。
•CMOS集成电路的集成度比TTL电路高。
•CMOS电路容易受静电感应而击穿，在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好，尤其是CMOS电路多
余不用输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。
多余输入端的处理措施
处理原则：不能影响输入与输出之间的逻辑关系。
①可并联起来使用；
②可根据逻辑关系的要求接地或接高电平。
•TTL电路多余的输入端悬空表示输入为高电平。
一般可根据门电路逻辑功能将多余的输入端通过上拉电阻(1~3K?)接
电源正端(逻辑1的处理)；直接把多余端接地(逻辑0的处
理)。
尽量把多余的输入端并联使用；虽然可以通过大电阻
接地(逻辑1的处理)，但最好不要采用。
•CMOS电路，多余的输入端不允许悬空，否则电路将不能正常工作。
对于CMOS电路对多余输入端，尽量根据门电路逻
辑功能并联使用，或者根据需要直接接地(逻辑0的处理)；
或直接接V DD(逻辑1的处理)。