逻辑门电路- 【PPT课件】

二、四输入ECL或/或非门电路介绍:
-1.3V
图2.4.12 ECL或/或非门的电路及逻辑符号
三、ECL门电路的主要特点:
优点: 1)由于三极管导通时为非饱和状态,电路中电阻取值较小,
逻辑电平摆幅小(0.8V),所以其工作速度是各种集成门电路中最高 的一种。
2)或/或非互补输出,使用方便、灵活。 3)输出采用射随器,所以输出阻抗低、带负载能力强。 4)由于在开关工作状态下的电源电流基本不变,所以电 路内部的开关噪声很低。
3、输出级形式(二)
达林顿结构; 输出电阻减小,速度增快; 静态功耗增加。
(二) 几种典型的TTL集成门电路 一、 TTL反相器
A
A
A
A
二、 TTL集成与非门
悬空？
AB
AB AB
AB
三、 其它逻辑功能的TTL门电路
1、几种复合门电路
或非门
A+B A
A+B
B
A+B
AB+CD AB
AB+CD CD
中规模(MSI:Medium Scale Integration): 10~100门/片或100~1000个元件/片
大规模(LSI: Large Scale Integration): >100门/片或>1000个元件/片
超大规模(VLSI:Very Large Scale Integration): >10万个元件/片
图2.1.2 获得高、低电平的基本原理
§2.2 半导体器件的开关特性
一、半Байду номын сангаас体二极管的开关特性:
二、半导体三极管的开关特性: 1、三极管的特点:
模电和数电 的区别？
图2.2.2 双极型三极管的输出特性曲线
2、三极管开关电路分析:
图2.2.3 双极型三极管的动态开关特性
三、MOS管的开关特性: 1、MOS管的结构:
图2.4.9 用三态输出门接 成总线结构
图2.4.10 用三态输出门实 现数据的双向传输
§2.4.3 ECL门电路
一、ECL(Emitter Coupled Logic)门电路的基本单元:
VIH 0.8V VIL 1.6V
T1、T3均工作在非 饱和状态
图2.4.11 ECL门电路的基本单元(差动放大器)
Bi-CMOS型:功率小,输出阻抗小。
§2.4.2 TTL集成门电路
(一) TTL集成门电路的结构
图2.4.2 TTL集成门电路结构图
1、输入级形式(一)
1、输入级形式(二)
2、中间级 形式
3、输出级形式(一)
输出电平可变; 驱动能力增强; 可“线与”。
输出电阻很低; 输出高低电平固定; 驱动能力较弱。
缺点: 1)噪声容限低。
2)电路功耗大。 3)输出电平的稳定性较差。
目前,ECL电路的产品只有中、小规模的集成电路,主要用在 高速、超高速的数字系统和设备当中。
§2.4.4 IIL门电路
一、I 2L（Integrated Injection Logic）电路简介： I L2 电路的基本单元是由一只NPN多集电极三极管构成的反
与或非门
AB+CD
AB A+B
异或门 A⊕B
2、集电极开路(OC)与非门
图2.4.6 推拉式输出级并联的情况
图2.4.7 OC门输出并联的接法和逻辑图
3、三态输出门
使T4也截止,输出 呈高阻态
使T4也截止,输出 呈高阻态
图2.4.8 三态与非门的电路结构和逻辑符号
(a)高电平有效三态门(b)低电平有效三态门
相器，反相器的偏流由另一只PNP三极管提供。
图2.4.13 IIL电路的基本逻辑单元
二、I 2L电路的主要特点：
优点:1)电路结构简单,这样节省了硅片面积又降低了功耗;
2)各逻辑单元之间无需隔离,这样简化了工艺,省了片上的隔 离槽,使集成度大大提高;
3)IIL电路能够在低电压、微电流下工作。 正因为此,IIL是目前双极型电路中功耗最低的一种,且其集成 度可相当大。另外,IIL还可以与TTL电平相兼容,工艺也兼容。
图2.2.4 MOS管的结构和符号
2、MOS管的输入特性和输出特性: 可变电 阻区
恒流区
截止区
图2.2.5 MOS管共源接法和输出特性曲线 (a)共源接法 (b)输出特性曲线
3、MOS管的基本开关电路:
图2.2.6 MOS管的基本开关电路
4、MOS管的四种类型(列表):
§2.3 分立元件门电路
逻辑门电路
Chapter 2 Logic Gate Circuit
本章主要内容
第一节 概述 第二节 半导体器件的开关特性 第三节 分立元件门电路 第四节 双极型集成门电路 第五节 MOS型门电路 第六节 使用数字集成电路的注意事项
缺陷？
VCC
输 入 VI 信 号
S1
输
VO
出 信
号
S2
(a)
(b)
• 数字集成电路按 输出结构分可分为:
• 数字集成电路按制造工艺不同可分为:
双极型: * TTL——常用之一,速度较快,功率较大; * HTL——抗干扰强,速度低; * ECL——速度快,功耗大; * IIL ——集成度很大,功耗最低,抗干扰差, 速度低;
MOS型:* CMOS——常用之一,低功耗,抗干扰能力强; * NMOS * PMOS
• 集成电路的优点:体积小、重量轻、可靠性高、 寿命长、功耗小、成本低、工作速度高。
• 通常把一个封装内含有等效逻辑门的个数或元 器件的个数定义为集成度。
图2.4.1 集成电路图例
• 数字集成电路按集成度分可分为:
小规模(SSI:Small Scale Integration): 1~10门/片或10~100个元件/片
缺点：1）抗干扰能力差（ V0.6V）； 2）开关速度较慢（饱和型电路， tp d:20~30ns）。
目前,IIL电路主要用于制作大规模集成电路的内部逻辑电路。
§2.5 MOS型门电路 §2.5.1 CMOS门电路
CMOS电路具有低功耗、抗干扰能力强等特点,但其工
一、二极管与门
二、二极管或门
三、三极管非门(反相器)
VB
四、其它电路
图2.3.4 与非门电路
图2.3.5 或非门电路
思考:如何用分立元件画出与或非门、异或门和同或门 的电路图？
§2.4 双极型集成门电路
§2.4.1 集成电路概述
• 目前,数字电路中,集成电路已几乎取代了分立元 件电路。
• 所谓集成电路,即把电路中的半导体器件、电阻、 电容及连线等制作在一个半导体基片上,构成一个 完整的电路,并封装在一个管壳内。