门电路外特性及参数
常用逻辑门电路符号与功用
常用逻辑门电路符号与功用最常用的集成门电路有TTL系列集成逻辑门和CMOS系列集成逻辑门两大类。
就其功用而言，常用的有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门以及集电极开路（OC）门、三态（TS）门等。
表1给出了常用逻辑门的逻辑符号与功用。
表1常用逻辑门的逻辑符号与功用称谓符号表达式称谓符号表达式与门F＝Amiddot;B与或非门或门F＝A+B异或门非门同或门与非门OC与非门输出端能够对接或非门三态与非门EN为使能操控1．外部特性参数集成逻辑门的首要外部特性参数有输出高、低逻辑电平，开门电平，关门电平，扇入系数，扇出系数，输入短路电流，输入漏电流，均匀传输时延和空载功耗等。
2．集成门电路的运用特征（1）在进行逻辑方案时，各类逻辑门可完结与其对应的逻辑运算功用。
（2）OC门的输出端能够直接联接，完结线与，此外可完结电平改换和直接驱动发光二极管等。
（3）TS门首要用于总线传送，多个TS门的输出端能够直接与总线联接，完结数据分时传送。
（4）用逻辑门构成实习电路时，对集成门的剩下输入端有必要恰当处理。
例如，TTL与门和与非门的剩下输入端能够经过电阻接电源，或门和或非门的剩下输入端能够经过电阻接地。
CMOS与门和与非门的剩下输入端能够直接与电源相接；CMOS或非门的剩下输入端可接地等。
总归，既要防止剩下输入端悬空构成信号搅扰，又要保证对剩下输入端的处置不影响正常的逻辑功用。
3．常用TTL集成门电路芯片（1）集成与非门电路芯片常用的TTL与非门集成电路芯片有7400、7410和7420等。
7400是一种内部有四个两输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1（a）所示；7410是一种内部有三个三输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1（b）所示；7420是一种内部有两个四输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1（c）所示。
图中，VCC为电源引脚，GND为接地脚，NC为空脚。
门电路外特性及参数
• •
• •
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
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
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
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
第02章 逻辑门电路
OC门的几种主要应用
实现线与逻辑
电路如右图所示，逻辑关系为
L L1 L2 AB CD
实现电平转换
如下图所示，可使输出高电平变为+12V
+12V
R
A& 3.4V 0.3V
12V F
0.3V
用作驱动电路
右图是用来驱动发光二极管的电路。
2.3.5 三态门
R1 4K
R2 1.6K
A
T1
T2 B
输出低电平时：NOL = IOLmax / IiLmax 输出高电平时：NOH = IOHmax / IiHmax
考虑最坏的情况，扇出系数：N = min(NL , NH)
TTL与非门的灌电流与拉电流负载
2.3.2 TTL与非门的特性及参数
平均传输延迟时间
tpd = 0.5(tpdL + tpdH ) 输出信号略滞后于输入信号. 典型值：纳秒级
Vo(V) VOH A 2.7
电压传输特性及相关参数 (1) 输出高电平 VOH
R1 4K
R2 1.6K
R4
VCC
130
A
B
B
T1
T3
T2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
D3
F
D1
D2
R3
T4
1K
典型值VOH ≥ 3.4V
VOHmin是满足输出电流指标时， 输出高电平允许的最低值，一 般要求 VOHmin ≥ 2.7V
C
(2) 输出低电平 VOL
(5) 关门电平 VOFF
保证T4截止 输出高电平 时, 输入低电平的最大值.
VOFF ≥ 0.8V
2.3.2 TTL与非门的特性及参数
数字电子技术概述—门电路
三、输入噪声容限
在 V 在 I偏 VI偏 V 离 IV H 离 和 IH V 和 IV L 的 IL 的 一 一 定 定 范 VO 范 基 VO 围 基 围 本 内 本 内 不 ， 不 ， 变 变 ； ； 在 在 输 输 出 出 变 变 化 ， 化 ， 允 允 允 允 许 许 许 许 范 输 范 输 围 入 围 称 入 内 称 的 内 为 的 为 变 输 变 输 化 入 化 入 范 噪 范
例题： 扇出系数计算举例
例2.4.1 查得基本的TTL与非门的参数如下： IOL＝16mA， IIL＝－1.0mA，IOH＝0.4mA，IIH＝0.04mA.试计算其带同类非 门时的扇出数。
解： (1)低电平输出时的扇出数
NOLIIO ILL11.06m mA A16
(2)高电平输出时的扇出数
NOHIIO IH H00.0 .4m 4 mA A 10
T2
T'2
R3
T4
0.9 v
D
T'1
B
0.2 V
T3
3.6V
A
图 2.4.22 TTL或非门的逻辑电路 B
≥1 Y A B
二、集电极开路门 (Open Collector Gate)
VCC(5 V)
R2 1.6k
R2 1.6k
R4 130
T4
Y1
A
T1
T2
vD3 OH
B
T5
R3 1k
1. 普通门电路输 出端不能并连。
R3 1k
VCC(5 V) R4 130
T4
D3
3.2V × T3
vI
输入全为高 电平 (3.6V) 输入有低电 平 (0.2V)
实验2 门电路特性参数测试
实验二门电路特性、参数测试说明：实验内容中，红色标注的部分为基本内容，必须完成。
其他内容按照实验老师的要求做。
一、实验目的1. 了解数字集成电路外形结构及外部引脚的排列规律。
2. 掌握逻辑门电路主要特性、参数的测试方法。
3．学习查阅器件手册。
4．进一步训练实验箱及常用仪器的使用方法。
二、实验资料1．TTL与非门74LS0074LS00为四个2输入TTL与非门，为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列如图2.1所示。
它共有4个独立的两输入端“与非”门，各个门的构造和逻辑功能相同，其内部电路结构如图2.2 所示。
ABCCY图2.1 74LS00引脚排列图2.2 74LS00与非门内部电路结构74LS00特性参数见表2-1、表2-2、表2-3。
表2-1 推荐工作条件*负号表示电流由器件流出表2-2 直流特性（0～70℃）2．COMS与非门74HC00 Array 74HC00为四2输入COMS与非门，外部引脚排列与74LS00相同（图2.1）。
它共有4个独立的两输入端“与非”门，各个门的构造和逻辑功能相同，其内部电路结构如图 2.3所示。
74HC00特性参数见表2-4、表2-5、表2-6。
表2-4 推荐工作条件表2-5 直流特性（－40～85℃，除非另有说明）*负号表示电流由器件流出，**典型值在T＝25℃条件下测得□方框内的数字是线性外推值表2-6 开关特性*典型值在T＝25℃条件下测得** C PD为空载功率消耗电容，决定空载动态功耗和空载电流功耗三、实验设备与器件设备：数字电子技术实验箱、万用表、电流表、示波器器件：74LS00(74HC00) 一片（四个2输入与非门）四、实验内容及步骤（一）TTL与非门测试1．验证TTL与非门逻辑功能(1)任意选择其中一个与非门进行实验。
将与非门的两个输入端分别接到两个电平开关上，输出端接到一个电平指示灯发光二极管上（电平指示灯接高电平时点亮），接通电源，操作电平开关，完成真值表——表2.7。
实验十四TTL、CMOS门电路参数及逻辑特性的测试
实验十四TTL、CMOS门电路参数及逻辑特性的测试大学通信工程系林XX一.实验目的：1、掌握TTL、CMOS与非门参数的测量方法；2、掌握TTL、CMOS与非门逻辑特性的测量方法；3、掌握TTL与CMOS门电路接口设计方法。
二.实验原理：(一)TTL门电路：TTL门电路是标准的集成数字电路，其输入、输出端均采用双极型三极管结构：凡是TTL器件特性均与TTL门电路具有相同特性，故需了解TTL门电路的主要参数。
7400是TTL型中速二输入端四与非门。
图1是它的部电路原理图和管脚排列图。
1、TTL与非门的主要参数：（1）输入短路电流：I IS：与非门某输入端接地时，该输入端接入地的电流。
（2）输入高电平电流I IH：与非门某输入端接V CC（5V），其他输入端悬空或接V CC时，流入该输入端的电流。
TTL与非门特性如图2所示：（3）开门电平V ON:使输出端维持低电平V OL所需的最小输入高电平，通常以V O=0.4V时的Vi定义。
（4）关门电平V OFF：使输出端保持高电平V OH所允许的最大输入低电平，通常以Vo=0.9V OH时的Vi定义。
阀值电平V T:V T=(V OFF+V ON)/2（5）开门电阻R ON：某输入端对地接入电阻（其他悬空），使输出端维持低电平（通常以V O=0.4V）所需的最小电阻值。
（6）关门电阻R OFF：某输入端对地接入电阻（其他悬空），使输出端保持高电平V OH（通常以V O=0.9V OH 所允许的最大电阻值）。
TTL与非门输入端的电阻负载特性曲线如图3所示。
（7）输出低电平负载电流I OL：输出保持低电平V O=0.4V时允许的最大灌流（如图4）；（8）输出高电平负载电流I OH：输出保持高电平V O=0.9V OH时允许的最大拉流；（9）平均传输延迟时间tpd：○1开通延迟时间t OFF：输入正跳变上升到1.5V相对输出负跳变下降到1.5V的时间间隔；○2关闭延迟时间t ON：输入负跳变上升到1.5V相对输出正跳变下降到1.5V的时间间隔；○3平均传输延迟时间：开通延迟时间与关闭延迟时间的算术平均值。
第二章(只讲外特性)
VOH ≥ 2.4V VOL ≤0.4V
阈值电压
11
简化的传输特性 简化的传输特性( UO ∼UI )曲线 — 二值性曲线 传输特性 曲线 UO(V)
UOH
典型参数： 输入典型值 典型参数： 输入典型值 ：
输出高电平 UOH=3.4V 输出低电平 UOL =0.3V 转折区(过 转折区 过 渡区) 渡区 通用： 通用： UOH≥2.4V ， UOL ≤0.4V 输出典型值 输出典型值 ： UI(V)输入高电平 UIH=3.4V 输入低电平 UIL =0.3V
标准TTL与非门进行与运算: 与非门进行与运算 标准 与非门进行与运算
A B C D
线与” 不能 “线与” &
E
& AB
E
EF & 1 G
A B
&
G
C
F
&
F
CD
EF
D
G=E•F= A B • C D •
+5V
R1 3k b1 A B C R2 T
2
UCC F = ABC F
RL 外接） （外接）
c1
pd
5. 功耗
2
输出高电平时：截止功耗 输出高电平时：截止功耗POFF 输出低电平时：空载导通功耗P 输出低电平时：空载导通功耗 ON
PON > POFF
2.3.2 集电极开路的与非门（Open Collector） 集电极开路的与非门（ ） 线与:把几个逻辑门的输出端直接连在一起实现逻辑与。 线与 把几个逻辑门的输出端直接连在一起实现逻辑与。 把几个逻辑门的输出端直接连在一起实现逻辑与
Y = Y1Y2Y3 = A1 B1C1 ⋅ A2 B2C 2 ⋅ A3 B3C 3
cmos门电路的特点_CMOS门电路的工作原理及特性 - 电子技术
cmos门电路的特点_CMOS门电路的工作原理及特性 - 电子技术MOS逻辑门电路是继TTL之后发展起来的另一种应用广泛的数字集成电路。
由于它功耗低、抗干扰能力强、工艺简单，几乎所有的大规模、超大规模数字集成器件都采用MOS工艺。
就其发展趋势看，MOS 电路特别是ＣＭＯＳ电路有可能超越TTL成为占统治地位逻辑器件。
CMOS逻辑门电路是由N沟道增强型MOS管和P沟道增强型MOS管互补而成，通常称为互补型MOS逻辑电路，简称CMOS逻辑电路。
下面以CMOS非门为例介绍CMOS门电路的工作原理及特性。
1、CMOS非门图1 CMOS非门基本电路（1）电路结构及工作原理CMOS非门的基本电路结构如图1所示，其中TP是P沟道增强型MOS 管，TN是N沟道增强型MOS管。
假如TP和TN的开启电压分别为UTP和UTN，则要求VDDUTP+UTN。
当输入为低电平，即ui=0时，TN截止，TP导通，故uo≈VDD，输出高电平。
当输入为高电平，即ui=VDD时，TP截止，TN导通，故uo≈0，输出低电平。
所以该电路实现了非逻辑。
通过以上分析可以看出，在CMOS非门电路中，无论电路处于何种状态，TP、TN中总有一个截止，所以它的静态功耗极低，有微功耗电路之称。
（2）电压传输特性在图1所示的CMOS非门电路中，设VDDUTP+UTN。
,且UTP=UTN，TP 和TN具有同样的导通内阻RON和截止内阻ROFF，则输出电压随输入电压变化的曲线，即电压传输特性如图2所示。
图2 CMOS非门的电压传输特性从图2所示的曲线上可以看出，CMOS非门的电压传输特性不仅有阀值电压UT=1/2VDD的特点，而且曲线转折区的曲率很大，因此更接近于理想的开关特性，从而使CMOS非门电路获得了更大的输入端噪声容限。
2、CMOS与非门电路CMOS与非门电路如图3所示。
驱动管TN1和TN2为N沟道增强型MOS管，两者串联，负载管TP1和TP2为P沟道增强型MOS管，两者并联，负载管整体与驱动管相串联。
TTL与非门主要外部特性参数
TTL与非门主要外部特性参数2．主要外部特性参数TTL与非门的主要外部特性参数有输出逻辑电平、开门电平、关门电平、扇入系数、扇出系数、平均传输时延和空载功耗等。
（1）输出高电平V oH：输出高电平V oH是指至少有一个输入端接低电平时的输出电平。
V oH的典型值是3.6V。
产品规范值为V oH≥ 2.4V，标准高电平V SH=2.4V。
（2）输出低电平V oL：输出低电平V oL是指输入全为高电平时的输出电平。
V oL的典型值是0.3V，产品规范值为V oL≤ 0.4V，标准低电平V SL= 0.4V。
（3）开门电平V ON：开门电平V ON是指在额定负载下，使输出电平达到标准低电平V SL的输入电平，它表示使与非门开通的最小输入电平。
V ON的典型值为1.5V，产品规范值为V ON≤1.8V。
开门电平的大小反映了高电平抗干扰能力，V ON愈小，在输入高电平时的抗干扰能力愈强。
（4）关门电平V OFF：关门电平V OFF是指输出空载时，使输出电平达到标准高电平V SH的输入电平，它表示使与非门关断所允许的最大输入电平。
V OFF的典型值为1V，产品规范值V OFF≥ 0.8V。
关门电平的大小反映了低电平抗干扰能力，V OFF越大，在输入低电平时的抗干扰能力越强。
（5）扇入系数N i：扇入系数N i是指与非门允许的输入端数目。
一般N i为2～5，最多不超过8。
（6）扇出系数N o：扇出系数N o是指与非门输出端连接同类门的最多个数。
它反映了与非门的带负载能力。
一般N o≥ 8。
扇入和扇出是反映门电路互连性能的指标。
（7）输入短路电流I iS：输入短路电流I iS是指当与非门的某一个输入端接地而其余输入端悬空时，流过接地输入端的电流。
在实际电路中，I iS是流入前级与非门的灌电流，它的大小将直接影响前级与非门的工作情况。
因此，对输入短路电流要加以限制，产品规范值I iS≤1.6mA。
（8）高电平输入电流I iH：高电平输入电流I iH是指某一输入端接高电平，而其他输入端接地时，流入高电平输入端的电流，又称为输入漏电流。
门电路知识精讲
VO/ V
ab
区
3
= 0.1+VI< 0.7V
2
T2、T4截止，VO = 3.6 V
1
电路处于关态，对应a、b段截止区。 0 电压传输特性 VI/ V
0.6V < VI < 1.3V 0.1+0.6 < VC1 < 0.1+1.3 T1深饱和,T2导通，T4截止
VI → i C2R2 → VO
VO随VI的增加而线性下降，对 应曲线b、c段，叫做线性区。
二极管的开关等效电路：
2、动态特性
uD
VD
0
uD
iD
R
上升时间
当uD 为一矩形电压时
二极管VD的电流的变化过程
iD
0
电流波形的不够陡峭（不理想）
存储时间
上升时间：二极管从截止到导通所需的时间。
t
渡越时间
t
漏电流
反相恢复时间：二极管从导通到截止所需要的时间，等于存储 时间＋渡越时间，其值远远大于上升时间，二极管的速度主要 取决于反相恢复时间。
四、三极管的开关特性
在数字电路中工作在饱和区或截止区——开关状态。
UCC
下面以NPN硅管为例进行分析 ui = uiL≈0 iB = 0 ic≈0 uo≈ ucc
iC Rc
ui = uiH iB ＞ iC /β Uo= ucES ≈0
RB
临界饱和基极电流： 可靠饱和条件为：iB≥IBS
IBS U CC
3.2.3 二极管或门
设VCC = 5V 加到A,B的 VIH=3V
VIL=0V 二极管导通时 VDF=0.7V
A BY 0V 0V 0V 0V 3V 2.3V 3V 0V 2.3V 3V 3V 2.3V
数电 门电路
• 特性曲线分三个部分 ① 放大区：条件VCE > 0.7V, iB >0, iC随iB成正比变化， ΔiC=βΔiB。 ② 饱和区：条件VCE < 0.7V, iB >0, VCE 很低，ΔiC 随ΔiB增加变缓， 趋于“饱和”。 ③ 截止区：条件VBE = 0V, iB = 0, iC = 0, c—e间“断开” 。
TTL门电路的动态特性
一、传输延迟时间tpd
tpd表征门电路的开关速度
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
ui
上升沿
50%
下降沿
uO
0
t 50%
tpd=
tpHL+ tpLH 2
0
t
平均传输延迟时间 （Propagation delay)
二、三极管的开关等效电路
截止状态 饱和导通状态
《数字电子技术基础》第五版
三、三极管反相器
• 三极管的基本开关电路就是非门 • 实际应用中，为保证VI=VIL时 T可靠截止，常在输入接入负压。
参数合理？ VI=VIL时，T截止， VO=VOH VI=VIH时，T截止， VO=VOL
《数字电子技术基础》第五版
为了防止 干扰，一般将悬空的输
入端人为接高电平。
二. 输出特性 vO f ( i L )
《数字电子技术基础》第五版
反映输出电压 vO与输出电流 iL的关系。 规定灌入电流为正方向。拉出电流为 负方向。 ①非门输出为 高电平时： 输出电流的方向为流出（拉电流） 由于非门输出电阻的存在，输出 电压随输出电流的增大而下降 实际工作中，受到功耗的限制， 输出电流不能超过0. 4mA。
4 噪声容限
《数字电子技术基础》第五版
逻辑门电路 数字电路知识点汇总
第3章 逻辑门电路门电路是构成各种复杂集成电路的基础，本章着重理解TTL 和CMOS 两类集成电路的外部特性：输出与输入的逻辑关系，电压传输特性。
1. TTL 与CMOS 的电压传输特性 开门电平ON V —保证输出为额定低电平 时所允许的最小输入高电平值在标准输入逻辑时，ON V ＝1.8Ｖ关门OFF V —保证输出额定高电平90%的情况下，允许的最大输入低电平值，在标准输入逻辑时，OFF V ＝0.8ＶIL V —为逻辑0的输入电压 典型值IL V ＝0.3Ｖ IH V —为逻辑１的输入电压 典型值IH V ＝3.0Ｖ OH V —为逻辑１的输出电压 典型值OH V ＝3.5Ｖ OL V —为逻辑0的输出电压 典型值OL V ＝0.3Ｖ对于TTL ：这些临界值为V V OH 4.2min =，V V OL 4.0max = V V IH 0.2min =,V V IL 8.0max = 低电平噪声容限：IL OFF NL V V V -= 高电平噪声容限：ON IH NH V V V -=例：74ＬＳ00的V V OH 5.2min =）（ V V OL 4.0(=出最小） V V IH 0.2min =）（ V V IL 7.0max =）（它的高电平噪声容限 ON IH NH V V V -=＝3－1.8＝1.2Ｖ 它的低电平噪声容限 IL OFF NL V V V -=＝0.8－0.3＝0.5ＶV IOFF V ONV NHIL V2.TTL与COMS关于逻辑0和逻辑1的接法74ＨＣ00为CMOS与非门采用+5Ｖ电源供电，输入端在下面四种接法下都属于逻辑0①输入端接地②输入端低于1.5Ｖ的电源③输入端接同类与非门的输出电压低于0.1Ｖ④输入端接10ΩK电阻到地74LS00为TTL与非门，采用+5Ｖ电源供电，采用下列4种接法都属于逻辑1①输入端悬空②输入端接高于2Ｖ电压③输入端接同类与非门的输出高电平3.6Ｖ④输入端接10ΩK电阻到地。
1.5集成电路的外特性
指当 输出端空载，门电路输出低电平时电路的功耗
+5V
mA
&
&
空载导通功耗 Poff
空载截止功耗 Poff
平均功耗：
P=
Pon + Poff 2
10. 标准小规模集成门的封装与管脚
本章小结
1. 数制与码制 ：二进制编码，二 — 十进制编码（BCD码）
2. 逻辑函数 ：逻辑函数表示方法，基本逻辑运算，
当 Ri > Ron 时，其逻辑状态相当于 1，则称Ron为 开门电阻 。 对于TTL电路：
关门电阻（Roff）：
Ron = 2.5KΩ 当 Ri < Roff 时，其逻辑状态相当于 0，则称 Roff为 Roff = 0.7KΩ 关门电阻 。
+5V +5V & Ri<Roff
&
Ri>Ron
开门电阻
UOH 表示逻辑值 1 和 0 的理想电平值。
2. 开门电平（UOH）：
表示逻辑值 1 的最小高电平值。 UOL
关门电平（UOL）：
+5V & V V
0 UiL Uoff Uon
UiH
Ui
表示逻辑值 0 的最大低电平值。 UOL UOH
+5V & V
关门电平UOL
V
开门电平UOH
VCC RC c Ui b T e UO Ui
正、负逻辑的概念
3. 布尔代数 ：基本定律、公式，运算的基本 ：最小项，变量卡诺图，逻辑函数卡诺图，
利用卡诺图化简逻辑函数
5. 集成电路的外特性 ：
VCC
b
c T e
UO
Ube ≤ 0.5V Uce = 5V Ube ≥ 0.7V Uce = 0V
门电路外特性及参数
TTL与非门产品介绍
TTL 门电路的型号及功能如表 2.2所示。
表 2.2 常用TTL门电路型号
型
号
逻辑功 能
74LS00 74LS10 74LS20 74LS30
四-2输入与非门 三-3输入与非门 二-4输入与非门 8输入与非门
门电路外特性及参数
•
图2. 7所示是74LS00及74LS20管脚排列示意图。
（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。
门电路外特性及参数
TTL门电路的其他类型 TTL门电路除与非门之外， 还有许多种门电路， 1. 集电极开路门（OC
在实际使用中，可直接将几个逻辑门的输出端相连，这种输出直接相连，实现 输出与功能的方式称为线与。
但是普通TTL与非门的输出端是不允许直接相连的，
•
OC(Open Collector)门， 其电路及符号如图2.11
MD××
门电路外特性及参数
• 例如： • ___C_C__ 4_0__ 3_0__ R • • •
表示温度范围： -55 ~ 85℃ 表示器件品种： 四- 2输入异或门
•
表示中国制造的CMOS
3.TTL集成逻辑门电路
4. 传输延迟时间
输入信号 0.5UIm UIm
输出信号 0.5UOm
UOm
由于三极管存在开关时间，元、器件及 tPHL tPLH 连线存在一定的寄生电容，因此输入矩形脉 输入电压波形上升沿 0.5UIm到输出电压下降沿0.5UOm间 冲时，输出脉冲将延迟一定时间。 的时间称导通延迟时间 t
PHL。
1V
截止
使能端的两种控制方式 使能端低电平有效
使能端高电平有效
EN
功能表 EN Y 0 AB 1 Z
EN即Enable
功能表 EN Y 1 AB 0 Z
2.
应用 总线 任何时刻EN1、EN2、 EN3中只能有一个为有效电 平，使相应三态门工作， 而其它三态输出门处于高 阻状态，从而实现了总线 的复用。
UOH
t
t
3. 负载能力
通常按照负 载电流的流向将 与非门负载分为
灌电流负载 拉电流负载 输出为低电平
负载电流流入与非门 的输出端。 负载电流从与非门的输 出端流向外负载。 灌电流负载
输入均为 高电平
IOL 负载电流流入驱动门 输出为高电平 IOH 负载电流流出驱动门
拉电流负载
输入有 低电平
不管是灌电流负载还是拉电流负载，负载 实用中常用扇出系数 NOL表示电路负载能力。 电流都不能超过其最大允许电流，否则将导致 门电路输出低电平时允许带同类门电路的个数。 电路不能正常工作，甚至烧坏门电路。
CMOS
OC门的 UOL≈0.3V， UOH≈VDD，正好符合 CMOS电路UIH≈VDD，UIL≈0的要求。
（二）三态输出门
1. 电路、逻辑符号和工作原理 即 Three-State Logic 门，简称 TSL 门。其输出 有高电平态、低电平态和高阻态三种状态。 三态输出 与非门 EN称使能信号或控制信号， A、B称数据信号。 当EN=0时，Y=AB， 三态门处于工作态； 当EN=1时，三态门 输出呈现高阻态， 又称禁止态。 只有当使能信号EN=0时才允许三态与非门工作，故 称EN低电平有效。
门电路外特性及参数共32页文档
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
31逻辑门电路的外特性.ppt
(1)3-8译码器
其功能是，
将输入的
3位二进
C
制码译为
B
8路输出。 A
每一路输
出与一组
A
二进制输
0
入对应
0
0
0
1
1
1
1
F7
F6
F5
F4
F3
F2
F1
F0
＆ ＆ ＆ ＆ ＆ ＆ ＆ ＆
1
1
1
表3-19 3–8译码器的真值表
B C F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 0011111110 0111111101 1011111011 1111110111 0011101111 0111011111 1010111111 1101111111
负逻辑
≥1
或门
＆
与门
＆
与门
≥1
或门
＆
与非门
≥1
或非门
≥1
或非门
＆
与非门
=1
异或门
=
同或门
3.2 组合逻辑电路分析
3.2.1逻辑电路的基本特点
组合逻辑电路主要由门电路构成。在电路中，任何时 刻的输出仅仅取决于该时刻的输入信号，而与这一时刻输 入信号作用前电路原来的状态没有任何关系，其电路模型 可表示为图3-18，该电路模型用函数式表示为式（3-3）。
≥1
AB
AB
或非门的逻辑符号
AB
F
00
1
01
0
10
0
11
0
或非门的真值表
3. 与或非门电路
F
F
F
F AB CD
与或非门的逻辑表达式
逻辑门电路的主要电气参数
3. 输入和输出的高、低电平
表2.4.2 各种系列TTL门电路（74××00）的输入、输出电平值
参数名称和符号
系列 74 74S 74LS 74AS 74ALS 74F
输入8
数字电子技术及应用
逻辑门电路的主要电气参数
1. 电压传输特性 （1） TTL门电路的电压传输特性
阈值电压VTH约为1.4V。 输出高电平约为3.4V。 输出低电平约为0.2V，
图 2.4.1 TTL 反相器（非门）的电压传输特性
（2） CMOS反相器的电压传输特性和电流传输特性
（a） 电压传输特性
低 4电.4平 3噪.5 声0容.9V限VNL VNL VIL（max）VOL(max)
74系列TTL门电路的噪声容限： VNH V V OH（min） IH(min) =2.4-2.0=0.4V VNL VIL（max）VOL(max)=0.8-0.4=0.4V
74HC系列CMOS门电路的噪声容限： VNH VOH（min）VIH(min) =4.4-3.15=1.25V VNL VIL（max）VOL(max)=1.35-0.33=1.02V
5．扇入数与扇出数（带负载能力）
门电路的扇入数取决于它的输入端的个数，例如一个3输入端的与非门，
其扇入数NI=3。
门电路的扇出数是指其在正常工作情况下，所能驱动同类门电路的最 大数目(反映了门电路的带负载能力)。
1) 带拉电流负载
N OH
I
（驱动门）
OH
I
（负载门）
IH
2) 带灌电流负载
N OL
I
参数名称和符号
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第1部分 第2部分 第3部分
第4 部 第5部分 分
型号
工作温度符号 器件系列 范围
器件品 封装形式 种
符 意义 号
符 意义 号
符 意义 号
符 意 符 意义 号 义号
CT 中国制造 54 的TTL类
S 美国
74
N TEXAS
公司
-55～+125V
标准
阿
0～+70℃
H 高速
拉
S
LS AS
肖特基
伯
低功能肖特基 先进肖特基
•
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、
74C××系列和硅氧化铝系列。
•
1. 4000
• 表2.5列出了4000
意义。
CMOS 器件型号组成符号及
表2.5 CMOS器件型号组成符号及意义
第1部分
第2部分
产品制造单位
器件系列
符号 意义
符号 意义
CC 中国制造的 40
T2
T1
＋UDD
S4
S3
A
G4 P T4
P G3 T3
D4
D3
D2
Y
G2 N T2
S2 D1
B
G1 N T1
S1
(b)
Y AB
2. 或非门
＋UDD
A
A T4
B B
T3
Y
T1
T2
(a)
Y AB
＋UDD S4 G4 P T4
S3 D4 G3 P T3
D3
Y
D1
D2
G1 N T1
N T2 G2
A& B
CMOS
1
CMOS接 口 CC404 9
1
Y
TTL
图 2.22 CMOSTTL 电路的接口
（3）关门电平UOFF和开门电平UON：保证输出电平为 额定高电平（2.7V左右）时，允许输入低电平的最大值， 称为关门电平UOFF。通常UOFF≈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， 允许输入高电平的最小值，称为开门电平UON。通常UON≈1.4V， 一般产品要求UON≤1.8 V。
&
&
74 L S00
&
&
&
74 L S20 &
1234567 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND
1234567 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND
(a)
(b)
图 2.7 74LS00、 74LS20 管脚图
TTL器件型号由五部分组成， 其符号和意义如表2.3
所示。
表 2.3 TTL器件型号组成的符号及意义
表示温度范围： -55 ~ 85℃ 表示器件品种： 四- 2输入异或门
•
表示中国制造的CMOS器件
• 2. 74C××
• 74C××系列有：普通74C××系列、高速
MOS74HC××/HCT××系列及先进的
CMOS74AC××/ACT
系列。
2.3 CMOS 集成门电路
•
MOS集成逻辑门是采用MOS管作为开关元件的
(2) 多余输入端的处理方法。 CMOS电路的输入阻抗高，易
受外界干扰的影响，所以CMOS电路的多余输入端不 允许悬空。多余输入端应根据逻辑要求或接电源DD(与非
门、 与门），或接地（或非门、或门），或与其他输入端 连接。
•
2. 4 CMOS电路与TTL
1. TTL电路驱动CMOS
(1) 当TTL电路驱动4000系列和HC系列CMOS时，如
（11）空载导通功耗PON和空载截止功耗POFF：将ICCL和ICCH分 别乘以电源电压就得到PON和POFF，它们是衡量集成电路本身功 耗水平的参数。 （12）速度—功耗积（dp积）：平均延迟时间与空载功耗的积。 其值越小越好。
TTL与非门产品介绍
TTL 门电路的型号及功能如表 2.2所示。
表 2.2 常用TTL门电路型号
系
类型
列
CD 美国无线电 45
符
公司产品
号
TC
日本东芝公 司产品
145
第3部分 第4部分
器件品种 工作温度范围 符号 意义 符号 意义
阿 器 C 0～70℃ 拉 件 E -40～85℃ 伯 功 R -55～85℃ 数 能 M -55～125℃ 字
• 表2.6列出了国外主要生产公司的产品代号。
表2.6 几家国外公司CMOS产品代号
＋UCC
&
UI
UO
＋UCC
R
&
UI
UO
(a)
(b)
&
UI
UO
(c)
图 2.16 (a) 接电源; (b) 通过R接电源; （c） 与使用输入端并联
2. 或非门 或非门多余输入端的三种处理方法如图2.17
＋UCC
＋UCC
UI
≥1 UO
UI
≥1 UO
R
≥1
UI
UO
(a)
(b)
(c)
图 2.17或非门多余输入端的处理方法 (a) 接地; (b) 通过R接地; （c） 与使用输入端并联
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，MOS门有PMOS、 NMOS和
CMOS三种类型， CMOS电路又称互补MOS电路，它
突出的优点是静态功耗低、抗干扰能力强、工作稳定
性好、开关速度高，是性能较好且应用较广泛的一种
电路。
1. 与非门
T4 A B
(a)
＋UDD
T3 Y
型
号
逻辑功 能
74LS00 74LS10 74LS20 74LS30
四-2输入与非门 三-3输入与非门 二-4输入与非门 8输入与非门
•
图2. 7所示是74LS00及74LS20管脚排列示意图。
VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8
VCC 2D 3C 2B NC 2A 2Y 14 13 12 11 10 9 8
数 字
ALS 先进低功能
肖特基
快捷肖特基
FAS
器 W 陶瓷扁平
件 B 封装扁平
功 能
F D
全密封扁平
陶瓷双列直播
P
塑料双列直播
黑陶瓷双列直播
J
• 例如: CT___74___H___1_0__ ___F • •
• •
封装形式： 全密封扁平封装 器件品名： 三3输入与非门 器件系列：
温度范围： 0~+70℃ 中国制造: TTL 器件
在实际使用中，可直接将几个逻辑门的输出端相连，这种输出直接相连，实现 输出与功能的方式称为线与。
但是普通TTL与非门的输出端是不允许直接相连的，
•
OC(Open Collector)门， 其电路及符号如图2.11
所示。
＋UCC
＋UCC
R1
A
B
T1
C
R2
RL
T2
A YB
&
Y
C
T5
R3
(a)
(b)
OC门电路
2.1.5 CMOS集成电路使用注意事项 TTL电路的使用注意事项， 一般对CMOS电路也适用。
因CMOS电路容易产生栅极击穿问题，所以要特别注意以下 几点： (1) 避免静电损失。 存放CMOS电路不能用塑料袋，要用金
属将管脚短接起来或用金属盒屏蔽。工作台应当用金属材 料覆盖并应良好接地。焊接时，电烙铁壳应接地。
-1.5mA 。
(6) 输入漏电流IIH：当UI＞Uth时, 流经输入端的电流称为输 入漏电流IIH， 即T1倒置工作时的反向漏电流。其值很小， 约为10μA。
(7) 扇出系数NO：扇出系数是以同一型号的与非门作为 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。
（8）平均延迟时间tpd：平均延迟时间指输出信号滞后于 输入信号的时间，它是表示开关速度的参数，一般, TTL与非门 tpd为3～40ns （9）空载导通电源电流ICCL：是指输入端全部悬空（相当于输 入1），与非门处于导通状态时，电源提供的电流。 （10）空载截止电源电流ICCH：是指输入端接低电平、输出端开 路时，电源提供的电流。
UNL = UILmax - USL 输入高电平噪声容限UNH：是指在保证输出为低电平UOL的 前提下，输入高电平的允许下限值UIHmin与输入高电平（前级标 准输出高电平）USH之差
UNH = UIHmin - USH
(5) 输入短路电流IIS：当UI=0时，流经这个输入端的电流 称为输入短路电流IIS。输入短路电流的典型值约为
S1
S2
(b)
•
3. CMOS 传输门
• 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 路和符号如图所示，
C
＋UDD
T2
C
A S2
D2
Y
UI
UO
D1
S1
A
TG
Y
T1
C C
(a)
(b)
图 CMOS 传输门
TTL门电路的其他类型 TTL门电路除与非门之外， 还有许多种门电路， 1. 集电极开路门（OC
＋UCC R5
T3
T4
Y1
T5 UCC
R5
T2
T4
Y2
T5
UOL
TTL与非门直接线与的情况
实现线与逻辑的OC门， 其逻辑表达式为