数字电路-康华光-03逻辑门电路概要

输入 低电平
0
G2 门 vI 范围
输入低电平的上限值 VIL(max)
输入高电平的下限值 VIL(min)
输出高电平的下限值 VOH(min)
输出低电平的上限值 VOH(max)
2. 噪声容限
在保证输出电平不变的条件下，输入电平允许波动的范围。
它表示门电路的抗干扰能力 负载门输入高电平时的噪声容限：
1. 输入和输出的高、低电平 门电路中以高/低电平表示逻辑状态的1、0。 正逻辑：高电平表示1，低电平表示0 负逻辑：高电平表示0，低电平表示1
而高/低电平都允许有一定的变化范围。如74HC系列 CMOS逻辑电路中，输入电压在3.5V-5.0V范围对应高电平 逻辑1，而0V-1.5V范围对应低电平逻辑0。
注意：各种门电路的工作原理，只要求一般掌握；而各 种门电路的外部特性和应用是要求重点。
1.CMOS集成电路: 广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路
4000系列
速度慢 与TTL不兼容 抗干扰 功耗低
74HC 74HCT
速度加快 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰 功耗低
74VHC 74VHCT
速度两倍于74HC 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰 功耗低
不同系列的集成电路，输入和输出为逻辑1或0所对应的电 压范围也不同。一般厂家在数据手册中都给出如下4种逻辑电 平参数：
1 vO
vI 1
vO
输出
驱动门 G1 +VDD
高电平
VOH(min)
负载门 G2
+VDD
vI
输入
高电平
VIH(min)
VIL(max)
输出 低电平
VOL(max) 0
G1 门 vO 范围
IOH :驱动门的输出端为高电平电流 IIH :负载门的输入电流为。
(b)带灌电流负载
当驱动门输出低电平时，负载电流IOL流入驱动门，它是负载
门输入端电流IIL之和。当负载门的个数增加时，总的灌电流IOL 将增加，同时也将引起输出低电压VOL的升高。
故当输出为低电平，并且保证不超过输出低电平的上限值时， 驱动门所能驱动同类门的个数为：
6. 扇入与扇出数
扇入数：取决于逻辑门的输入端的个数。
扇出数：是指其在正常工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。 （a)带拉电流负载
当负载门的个数增加时，总的拉电流将增加，会引起输出高电压
的降低。但不得低于输出高电平的下限值，这就限制了负载门的
个数。
负载门的输入电流
高电平扇出数:
NOH
IOH(驱动门 ) IIH(负载门 )
CMOS电路传输延迟时间
形的作用下，其输出波形相对于输入 波形延迟了多长的时间。
50% 输入
t PHL
50% tPLH
类型 参数
tPLH或 tPHL(ns)
74HC 74HCT 74LVC 74AUC VDD=5V VDD=5V VDD=3.3V VDD=1.8V
7
8
2.1
0.9
输出 90%
50%
1wk.baidu.com%
1 、逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。
2、 逻辑门电路的分类 分立门电路
逻辑门电路 集成门电路
二极管门电路 三极管门电路
MOS门电路
TTL门电路
NMOS门 PMOS门 CMOS门
当代门电路（所有数字电路）均已集成化。 根据制造工艺不同可分为单极型和双极型两大类。 门电路中晶体管均工作在开关状态。 首先介绍晶体管和场效应管的开关特性。 然后介绍两类门电路。
教学要求
1、了解半导体器件的开关特性。 2、熟练掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、 异或门）、三态门、OD门（OC门）和传输门的逻 辑功能。 3、学会门电路逻辑功能分析方法。 4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。
3.1 MOS逻辑门
3.1.1 数字集成电路简介 3.1.2 逻辑门的一般特性 3.1.3 MOS开关及其等效电路 3.1.4 CMOS反相 器3.1.5 CMOS逻辑门电路 3.1.6 CMOS漏极开路门和三态输出门电路
驱动 1门
vo
噪声
vI
负载门
1
VNH —当前级门输出高电平的最小 值时允许负向噪声电压的最大值。
VNH =VOH(min)－VIH(min)
负载门输入低电平时的噪声容限：
VNL —当前级门输出低电平的最大
值时允许正向噪声电压的最大值
VNL =VIL(max)－VOL(max)
3.传输延迟时间
传输延迟时间是表征门电路开关速度 的参数，它说明门电路在输入脉冲波
74LVC 74VAUC
低(超低)电压 速度更加快 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰功耗低
2.TTL 集成电路: 广泛应用于中大规模集成电路
74系列
74LS系列
74AS系列
74ALS
3.1.2 逻辑门电路的一般特性
• 1. 输入和输出的高、低电平 • 2. 噪声容限 • 3.传输延迟时间 • 4. 功耗 • 5. 延时功耗积 • 6. 扇入与扇出数
3.1.7 CMOS传输门 3.1.8 CMOS逻辑门电路的技术参数
3.1.1 数字集成电路简介
概述: • TTL电路问世几十年来，经过电路结构的不断改进和集成工
艺的逐步完善，至今仍广泛应用，几乎占据着数字集成电路 领域的半壁江山。 • 把若干个有源器件和无源器件及其连线，按照一定的功能要 求，制做在同一块半导体芯片上，这样的产品叫集成电路。 若它完成的功能是逻辑功能或数字功能， 则称为逻辑集成电 路或数字集成电路。最简单的数字集成电路是集成逻辑门。
• 集成逻辑门，按照其组成的有源器件的不同可分为两大类 ： 一类是双极性晶体管逻辑门；另一类是单极性绝缘栅场效 应管逻辑门，简称MOS门。
• 双极性晶体管逻辑门主要有TTL门(晶体管-晶体管逻辑门)、 ECL门(射极耦合逻辑门)和IIL门(集成注入逻辑门)等。
• 单极性MOS门主要有PMOS门(P沟道增强型MOS管构成 的逻辑门)、NMOS门(N沟道增强型MOS管构成的逻辑门) 和CMOS门(利用PMOS管和NMOS管构成的互补电路构成 的门电路，故又叫做互补MOS门。
t
f
90%
50% 10%
tr
4. 功耗
静态功耗：指的是当电路没有状态转换时的功耗，即门电路空载时 电源总电流ID与电源电压VDD的乘积。 动态功耗：指的是电路在输出状态转换时的功耗， 对于TTL门电路来说，静态功耗是主要的。 CMOS电路的静态功耗非常低，CMOS门电路有动态功耗
5. 延时功耗积 是速度功耗综合性的指标.延时功耗积，用符号DP表示