《数字电路课件》第二章门电路
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数字逻辑课件——门电路概述
其中，i为流过二极管的电流；u为加到二极
管两端的电压；UT
kT q
k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子电荷， 在常温下（即结温为27℃，T = 300K），VT ≈26mV； IS为反相饱和电流。
它和二极管的材料、工艺和尺寸有关，但对每只二 极管而言，它是一个定值。
9
i
二极管的特性也可用图 2-1-4的伏安特性曲线描 述。
5
2.1.2 半导体器件的开关特性
▪ 1. 半导体二极管的开关特性
因为半导体二极管具有单向导
电性，即外加正电压时导通，
+VCC
外加反电压时截止，所以它相
当于一个受外加电压极性控制
D
R
的开关，
uI
uO
S
如果用它取代图2-1-1中的S， 图2-1-3 二极管开关电路 就得到了图2-1-3所示的二极
管开关电路。
•以图2-1-10为例，设图中MOS管为
N沟道增强型，它的开启电压为UTN ， 则当uI = uGS < UTN时，MOS管工作
在截止区，D-S之间没有形成导电 沟道，沟道间电阻为109～1010Ω， 呈高阻状态，因此D-S间的状态就
像开关断开一样。
图2-1-10 MOS管的 开关电路
20
当uI = uGS > UTN时，且uGD > UTN，则
当uI ≤ 0时，uBE ≤ 0，三极管工
作在截止区，其工作特点是基极电
流iB ≈ 0，集电极电流iC = ICE
≈ 0，因此三极管的集-射极之间 相当于一个断开的开关。
输出电压为uo = UOH ≈ VCC 。
图2-1-7 双极型三 极管开关电路
16
电子技术精品课程-数字电路第2章 逻辑门电路 40页-41页PPT精品文档
常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、 或非门、与或非门和异或门等。
逻辑0、1： 电路中用高、低电平来表示。
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件 的导通、截止（即开、关）两种工作状态。
二极管符号：
正极
＋ uD －
负极
30.11.2019
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2
iD ( mA)
IF
U BR
u D ( V)
2.4V
保证输出为低电平的最小输入高电平
(4)输入低电平值VIL VIL(max)=VOFF =0.8V
0.4V 0 VOFF VON
保证输出为高电平的最大输入低电平
0.3V v I
(5)噪声容限 VNH= VOH(min) – VON VNL= VOFF– VOL(max)
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30.11.2019
第2章 逻辑门电路
真值表
AB Y
00
1
01
1
10
1
11
0
逻辑表达式
YAB
回首页
15
VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y
14 13 12 11 10 9 8 74LS00
1234567
第2章 逻辑门电路
VCC 2A 2B NC 2C 2D 2Y
14 13 12 11 10 9 8 74LS20
放
Q
大
60μ A 40μ A 20μ A
区
Q1 iB=0
0 0.5 uBE(V)
0 UCES
VCC uCE(V)
工作原理电路
输入特性曲线
输出特性曲线截止区
截止状态
＋
Rb b
逻辑0、1： 电路中用高、低电平来表示。
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件 的导通、截止（即开、关）两种工作状态。
二极管符号：
正极
＋ uD －
负极
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2
iD ( mA)
IF
U BR
u D ( V)
2.4V
保证输出为低电平的最小输入高电平
(4)输入低电平值VIL VIL(max)=VOFF =0.8V
0.4V 0 VOFF VON
保证输出为高电平的最大输入低电平
0.3V v I
(5)噪声容限 VNH= VOH(min) – VON VNL= VOFF– VOL(max)
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第2章 逻辑门电路
真值表
AB Y
00
1
01
1
10
1
11
0
逻辑表达式
YAB
回首页
15
VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y
14 13 12 11 10 9 8 74LS00
1234567
第2章 逻辑门电路
VCC 2A 2B NC 2C 2D 2Y
14 13 12 11 10 9 8 74LS20
放
Q
大
60μ A 40μ A 20μ A
区
Q1 iB=0
0 0.5 uBE(V)
0 UCES
VCC uCE(V)
工作原理电路
输入特性曲线
输出特性曲线截止区
截止状态
＋
Rb b
数电第二章逻辑门电路课件
SBD iD
i ib (a) (b)
抗饱和三极管
2.4 TTL集成门电路
三、TTL系列门电路
性能比较好的门电路应该是工作速度既快，功耗又小的 门电路。因此，通常用功耗和传输延迟时间的乘积(简称功 耗—延迟积)来评价门电路性能的优劣。功耗—延迟积越小， 门电路的综合性能就越好。
①74：标准系列； ②74H：高速系列； ③74S：肖特基系列； ④74LS：低功耗肖特基系列；74LS系列成为功耗延迟积较 小的系列。74LS系列产品具有最佳的综合性能，是TTL集成 电路的主流，是应用最广的系列。 ⑤74AS：先进肖特基系列； ④74ALS：先进低功耗肖特基系列。
&
1
A B
&
Y
Y=AB=AB
1
A B
≥1
Y
Y=A+B=A+B
异 或 门
≥1 ≥1
Y
A B
=1
Y
Y A B A B A B( A B) ( A B )( A B) A B AB A B
2.4 TTL集成门电路
四、TTL非门电路的重要参数 1.电压传输特性：输出电压跟随输入电压变化的关系曲线。 截止区 线性区 转折区
测试电路
饱和区
74LS系列门电路标准规定： 低电平输入电压UIL，max＝0.8V 高电平输入电压UIH，min＝2V 低电平输出电压UOL，max＝0.4V 高电平输出电压UOH，min＝2.4V
0.6 1.4
2.4 TTL集成门电路
2.输入噪声容限
实际应用中，由于外界干扰、电源波动等原因，可能 使输入电平UI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，称为噪声容限。 低电平噪声容限是指低电平（逻辑0）所对应的电压范 围，用UNL表示：
i ib (a) (b)
抗饱和三极管
2.4 TTL集成门电路
三、TTL系列门电路
性能比较好的门电路应该是工作速度既快，功耗又小的 门电路。因此，通常用功耗和传输延迟时间的乘积(简称功 耗—延迟积)来评价门电路性能的优劣。功耗—延迟积越小， 门电路的综合性能就越好。
①74：标准系列； ②74H：高速系列； ③74S：肖特基系列； ④74LS：低功耗肖特基系列；74LS系列成为功耗延迟积较 小的系列。74LS系列产品具有最佳的综合性能，是TTL集成 电路的主流，是应用最广的系列。 ⑤74AS：先进肖特基系列； ④74ALS：先进低功耗肖特基系列。
&
1
A B
&
Y
Y=AB=AB
1
A B
≥1
Y
Y=A+B=A+B
异 或 门
≥1 ≥1
Y
A B
=1
Y
Y A B A B A B( A B) ( A B )( A B) A B AB A B
2.4 TTL集成门电路
四、TTL非门电路的重要参数 1.电压传输特性：输出电压跟随输入电压变化的关系曲线。 截止区 线性区 转折区
测试电路
饱和区
74LS系列门电路标准规定： 低电平输入电压UIL，max＝0.8V 高电平输入电压UIH，min＝2V 低电平输出电压UOL，max＝0.4V 高电平输出电压UOH，min＝2.4V
0.6 1.4
2.4 TTL集成门电路
2.输入噪声容限
实际应用中，由于外界干扰、电源波动等原因，可能 使输入电平UI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，称为噪声容限。 低电平噪声容限是指低电平（逻辑0）所对应的电压范 围，用UNL表示：
数字电子技术基础课件第二章：门电路
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
三、三极管非门
第 二 章 门 电 路
Vi Vo 0V VCC VCC 0.2V
AY 01 10
二极管与门和或门电路的缺点：
（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数 值的情况。
第 二
（2）负载能力差
章
门 电 路
D1
0V
D2 5V
+VCC （ +5V）
• MOS型工艺可分为NMOS、PMOS、CMOS
一、TTL逻辑门
第
1、TTL反相器的结
二
构和原理
章
门
1）结构
电
路
TTL反相器由三部
分构成：输入级、中
间级和输出级。
2）原理
A为低电平时(0.2V) ，
T1 饱 和 ， VB1≈0.9V ，
第
VB2≈0.2V ， T2 和 T5 截
二
止 ， T4 和 D2 导 通 ， Y
R 3kΩ
0.7V D1
D2 5V
+VC.4V L
解决办法： 将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。
第 二
+VCC （ +5V）
+V
CC
（
+5V）
章
R
RC
门
3kΩ
电
D1
路
A
LA
Rb 1
3
T
L
2
D2 B
2.4 TTL集成门电路
• 集成电路：把二极管、三极管、电阻和连线都
章
为高电平；
门
电 路
A 为 高 电 平 时 (3.4V) ， VB1≈2.1V ， T1 倒 置 ，
三、三极管非门
第 二 章 门 电 路
Vi Vo 0V VCC VCC 0.2V
AY 01 10
二极管与门和或门电路的缺点：
（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数 值的情况。
第 二
（2）负载能力差
章
门 电 路
D1
0V
D2 5V
+VCC （ +5V）
• MOS型工艺可分为NMOS、PMOS、CMOS
一、TTL逻辑门
第
1、TTL反相器的结
二
构和原理
章
门
1）结构
电
路
TTL反相器由三部
分构成：输入级、中
间级和输出级。
2）原理
A为低电平时(0.2V) ，
T1 饱 和 ， VB1≈0.9V ，
第
VB2≈0.2V ， T2 和 T5 截
二
止 ， T4 和 D2 导 通 ， Y
R 3kΩ
0.7V D1
D2 5V
+VC.4V L
解决办法： 将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。
第 二
+VCC （ +5V）
+V
CC
（
+5V）
章
R
RC
门
3kΩ
电
D1
路
A
LA
Rb 1
3
T
L
2
D2 B
2.4 TTL集成门电路
• 集成电路：把二极管、三极管、电阻和连线都
章
为高电平；
门
电 路
A 为 高 电 平 时 (3.4V) ， VB1≈2.1V ， T1 倒 置 ，
《数字逻辑电路》课件02逻辑代数与门电路
Karnaugh Map(卡诺图)
逻辑函数，真值表，卡诺图(真值图)
真值表转换成方格图
将自变量纵横排列，自变量每种状态对应一个小方 格，并将变量的取值组合按循环码规则排列构成方 格矩阵
A
B
0
1
A
A
0
B
F = A⋅B
1
1
=A+B B
20
21
Karnaugh Map
卡诺图(真值图) z行码、列码均按循环码排序
zCase2
C
` 电平低的信号源，输出阻抗高 B
A
` 电平高的信号源，输出阻抗低
F
F = A+B+C
Rb
Gnd
16
“线与”和“线或”
VCC VCC
信号源通过简单的 “并联”
Ra
Rb
( ) V0
=
⎜⎜⎝⎛
V1 R1
+
V2 R2
⎟⎟⎠⎞ ⋅
R1
R2
A B
F
R0 = R1 R2
zCase1
R1
` 电平低的信号源，输出阻抗低
VCC RT
F
F
RT
Gnd
18
“线与”和“线或”
“并联”
z上述结论适合任何器件 示例：并联的共射极电路
F= A⋅B⋅C
F= A+B+C
A
VCC
Rc F
B
C
19
3
Boolean Algebra
基本运算
z与、或、非
逻辑代数
z又称布尔代数 z分析逻辑电路的工具 z逻辑电路设计的基础 z便于用代数方法研究逻辑问题
数电第2章(门电路)课件
T1集电结正偏，
发射结反偏，倒 置工作状态
VIH A
3.4V
R1 4kW R2
1.6KW
2.1V
1V
+Vcc R4 130W 5V
数字电子技术(jìshù )基础 Fundamentals of Digital Electronic Technology
第二章 门电路
1
精品资料
第二章 门电路
2.1 概述
2.2 半导体二极管和三极管的开关特性
2.3 最简单(jiǎndān)的与、或、非门电路
2.4 TTL门电路
*2.5 其它类型的双极型数字集成电路
存储时间ts 下降时间tf 关闭时间1133toff
(1) 开启时间ton 三极管从截止(jiézhǐ)到饱和所需的时间。
ton = td +tr td ：延迟时间 tr ：上升时间
(2) 关闭时间toff 三极管从饱和到截止(jiézhǐ)所需的时间。
toff = ts +tf ts ：存储时间（几个参数中最长的；饱和越深越长） tf ：下降时间
4
精品资料
获得高、低电平的基本原理
Vcc
Vcc
R
Vo
只要(zhǐyào) 能判断高低电 平即可
1
Vi
K
可用二、三
极管代替
0V
0
K开------Vo=1, 输出(shūchū)高电平 K合------Vo=0, 输出(shūchū)低电平 对电路元件参数、电源的要求比模拟电路要低。
5
精品资料
2.2 半导体二极管和三极管的开关 (kāiguān)特性
rD≈几Ω ～几十Ω
应用(yìngyòng)于二
数字电子技术基础简明教程课件第2章门电路
电路中广泛应用。
开关门的分类
总结词
开关门的分类
详细描述
根据其功能和结构，开关门电路可以分为与门、或门、非门、与非门、或非门 等几种类型。这些不同类型的门电路可以通过组合实现各种复杂的逻辑功能， 是构成数字电路的基本单元。
开关门的实际应用
要点一
总结词
开关门的实际应用
要点二
详细描述
开关门电路在数字电路中有着广泛的应用，如计算机、通 信、控制等领域。在计算机中，开关门电路用于实现各种 逻辑运算，如算术运算、逻辑运算等。在通信中，开关门 电路用于信号的传输和处理，如调制解调器、交换机等设 备中都使用了大量的开关门电路。在控制领域，开关门电 路用于实现各种控制功能，如定时器、计数器等。
或非门
实现逻辑或非运算，当至少一 个输入为高电平时，输出为低 电平；否则输出为高电平。
门电路的应用场景
01
02
03
04
数字逻辑电路设计
门电路是构成数字逻辑电路的 基本单元，用于实现各种逻辑
运算和控制功能。
计算机硬件
计算机硬件中的控制器、存储 器、运算器等都离不开门电路
的应用。
通信系统
在通信系统中，信号的传输和 处理都需要用到门电路来实现
数字电子技术基础简明教程 课件第2章门电路
• 门电路概述 • 逻辑门电路 • 开关门电路 • 门电路的特性与参数 • 门电路的常见问题与解决方案
01
门电路概述
定义与分类
定义
门电路是数字电子技术中的基本 逻辑单元，用于实现逻辑运算和 逻辑控制。
分类
根据逻辑功能的不同，门电路可 以分为与门、或门、非门、与非 门、或非门等。
门电路的稳定性问题
总结词
开关门的分类
总结词
开关门的分类
详细描述
根据其功能和结构，开关门电路可以分为与门、或门、非门、与非门、或非门 等几种类型。这些不同类型的门电路可以通过组合实现各种复杂的逻辑功能， 是构成数字电路的基本单元。
开关门的实际应用
要点一
总结词
开关门的实际应用
要点二
详细描述
开关门电路在数字电路中有着广泛的应用，如计算机、通 信、控制等领域。在计算机中，开关门电路用于实现各种 逻辑运算，如算术运算、逻辑运算等。在通信中，开关门 电路用于信号的传输和处理，如调制解调器、交换机等设 备中都使用了大量的开关门电路。在控制领域，开关门电 路用于实现各种控制功能，如定时器、计数器等。
或非门
实现逻辑或非运算，当至少一 个输入为高电平时，输出为低 电平；否则输出为高电平。
门电路的应用场景
01
02
03
04
数字逻辑电路设计
门电路是构成数字逻辑电路的 基本单元，用于实现各种逻辑
运算和控制功能。
计算机硬件
计算机硬件中的控制器、存储 器、运算器等都离不开门电路
的应用。
通信系统
在通信系统中，信号的传输和 处理都需要用到门电路来实现
数字电子技术基础简明教程 课件第2章门电路
• 门电路概述 • 逻辑门电路 • 开关门电路 • 门电路的特性与参数 • 门电路的常见问题与解决方案
01
门电路概述
定义与分类
定义
门电路是数字电子技术中的基本 逻辑单元，用于实现逻辑运算和 逻辑控制。
分类
根据逻辑功能的不同，门电路可 以分为与门、或门、非门、与非 门、或非门等。
门电路的稳定性问题
总结词
数字电子技术基础第二章门电路PPT课件
或门
实现逻辑或运算，当至少 一个输入为高电平时，输 出为高电平；否则输出为 低电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入 为高电平时，输出为低电 平；当输入为低电平时， 输出为高电平。
门电路的分类
按功能分类
可分为与门、或门、非门、 与非门、或非门等。
按结构分类
可分为晶体管-晶体管逻辑 门（TTL）、金属氧化物 半导体逻辑门（MOS）等。
实践能力。
02 门电路的基本概念
逻辑门电路
逻辑门电路是数字电路的基本 单元，用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门电路有与门、或 门、非门、与非门、或非门等。
逻辑门电路通常由晶体管、电 阻、电容等元件组成，具有高 电平、低电平和高阻态三种输 出状态。
常用逻辑门电路
01
02
03
与门
实现逻辑与运算，当所有 输入都为高电平时，输出 为高电平；否则输出为低 电平。
门电路在其他领域的应用
自动化控制
门电路可以用于实现自动化控制中的逻辑控制、 顺序控制等功能。
电子游戏
门电路可以用于实现电子游戏中的逻辑运算、状 态检测等功能。
智能家居
门电路可以用于实现智能家居中的控制逻辑、传 感器检测等功能。
05 门电路的实例分析
实例一：基本逻辑门电路的应用
基本逻辑门电路
包括与门、或门、非门等，是数字电路中最基本的逻辑单 元。
06 总结与展望
门电路的重要性和作用
门电路是数字电子技术的核心组件，它在数字电路中起到逻辑运算和信号控制的作 用。
门电路能够实现逻辑函数的运算，从而实现各种复杂的逻辑功能，是构成各种数字 系统和电子设备的基础。
门电路在计算机、通信、自动化等领域中有着广泛的应用，对现代科技的发展起着 至关重要的作用。
数字电子技术门电路PPT
第2章 门电路
2.2.3 TTL与非门的电气性能
1. TTL与非门的输入特性 输入特性是描述输入电流与输入电压之间的关系曲线 ，如图 示：
第2章 门电路
2. TTL与非门的输出特性 输出电压与负载电流之间的关系曲线，称为输出特性。 (1)输出为低电平时的输出特性曲线：
第2章 门电路
(2)输出为高电平时的输出特性曲线：
第2章 门电路
真值表为：
逻辑表达式为： F A B
第2章 门电路
3.三极管非门电路 非门：实现非运算的电路。 电路及其逻辑符号如图所示。当输入A为低电平时，三极 管截止，输出F为高电平，输入A为高电平时，三极管饱和，
输出F为低电平。逻辑表达式F= A 。
第2章 门电路
2.1.2 与非门、或非门电路
时间 tPLH 。通常把二者的平均值称作平均传输延迟时间，
t 以
pd
表示。 t pd
tPHL tPLH 2
2章 门电路
2. 动态尖峰电流 与非门从导通状态转换为截止状态或从截止状态转换为导通 状态，在这个转换过程中，都会出现T4、T5两管瞬间同时导 通，这瞬间的电源电流比静态时的电源电流要大，但持续时 间较短，故称之为尖峰电流或浪涌电流，如图示。
第2章 门电路
2. TTL门驱动CMOS门 当TTL电路和CMOS电路相连接时，必须考虑它们之间电流 驱动能力及高、低电平的配合等接口技术问题。当TTL门驱 动CMOS门时，可能出现TTL门输出高电平低于CMOS门要 求输入高电平的值，所以，常用TTL OC门作为接口电路， 其输出端上拉电阻R必须接到CMOS门的正电源VDD上，如 图示。
第2章 门电路
抗干扰能力分为输入低电平的抗干扰能力VNL和输入高电平 的抗干扰能力VNH。 低电平的抗干扰能力为：
数字电子技术基础 第二章 门电路 课件
• 外部特性是指通过集成电路芯片引脚反映出来的特性
• 电压传输特
– 曲线段AB，因为vi<0,6,所以vb1<1.3v ,T2和T5导通，T4截止;
vo=VCC-Vr2-vb4-Vd2=3.6v
– BC段，1.3> vi>0,6,T2通，T5截止，T2工作在放大区，随vi增加，
Vc2和vo线形下降
vO
AB F 000 010 100 111
三极管非门
+12V
A RA
Rc F
T
F=A
TTL 非门电路
• 结构与原理
4kW R1
R2
1.6kW
Avl
T1
T2
D1
3 1k W R
+5V
130W R4
T3 D2
T4 vOY
输入级
倒相级
输出级
• vi =VL=0.2V,T1发射级导通，导通后T1基极电压 为0.7v +0.2v=0.9v , T2,T5截止，T2集电极为5V， T4导通。vo上电压为3.6 v，高电平;
A0
1
&
S A1A0 Y
1 0
&
&
Y
0 0 0 D0
&
0 0 1 D1
0 1 0 D2
&
0 1 1 D3
四选一数据选择器
A1A0: 选择控制(地址) D3D2D1D0: 数据输入
S: 使能端(选通端、片选端) 低电平有效
A1 B1
>1
Y1 A B Y1 Y2 Y3
>1
Y2
0 0 01 0 0 1 00 1
数字电子技术基础PPT第二章 门电路
3.4V 时
T2T5导通， T4截止，
VO VCES 5 0.2V
总结：
1. Y=A ；
2. T2为什么是倒相级，是根据工作过程来的，T2 截止时VC2高VE2低，T2导通时 VC2降低VE2升高， 二者变化方向相反；
3. T4和T5无论哪种情况，一定是一个导通另一个 截止，由此称推拉式电路，或图腾柱电路；
当A和B同为高电平时，VB1 2.1V ,
T4截止，T2和T5导通，VO VOL 0
AB Y 00 1 01 1 10 1 11 0
2. 或非门
AB Y 00 1 01 0 10 0 11 0
两个完全一样的输入电路
因为T2和T2的输出并联 所以A、B任何一个为1均使T5导通，T4截止 VO VOL
工作时需要外接RL ,VCC;只要RL ,VCC取值合适，定可使 A为高时，T5饱和VOL 0 A为低时，T5截止VO VCC（ VCC可以不等于VCC）；
2、OC门结构
VCC’ RL
3. OC门实现的线与
因为Y1、Y2有一个低，Y即为低，只有两者同高，Y才为高， 所以Y Y1Y2 ( AB)(CD) ( AB CD)
大于输出的高低电平范围； 2. VOH(min) 、 VOL(max) 、 VIH(min) 、 VIL(max)由手册给出； 3. 噪声容限越大，抗干扰能力越强。
四、输入特性 输入电压和输入电流之间的关系曲线
vI
(a)电路图
（b）输入特性曲线
两个重要参数： (1)当VI = VI L= 0.2V时
2.3.2 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
T2T5导通， T4截止，
VO VCES 5 0.2V
总结：
1. Y=A ；
2. T2为什么是倒相级，是根据工作过程来的，T2 截止时VC2高VE2低，T2导通时 VC2降低VE2升高， 二者变化方向相反；
3. T4和T5无论哪种情况，一定是一个导通另一个 截止，由此称推拉式电路，或图腾柱电路；
当A和B同为高电平时，VB1 2.1V ,
T4截止，T2和T5导通，VO VOL 0
AB Y 00 1 01 1 10 1 11 0
2. 或非门
AB Y 00 1 01 0 10 0 11 0
两个完全一样的输入电路
因为T2和T2的输出并联 所以A、B任何一个为1均使T5导通，T4截止 VO VOL
工作时需要外接RL ,VCC;只要RL ,VCC取值合适，定可使 A为高时，T5饱和VOL 0 A为低时，T5截止VO VCC（ VCC可以不等于VCC）；
2、OC门结构
VCC’ RL
3. OC门实现的线与
因为Y1、Y2有一个低，Y即为低，只有两者同高，Y才为高， 所以Y Y1Y2 ( AB)(CD) ( AB CD)
大于输出的高低电平范围； 2. VOH(min) 、 VOL(max) 、 VIH(min) 、 VIL(max)由手册给出； 3. 噪声容限越大，抗干扰能力越强。
四、输入特性 输入电压和输入电流之间的关系曲线
vI
(a)电路图
（b）输入特性曲线
两个重要参数： (1)当VI = VI L= 0.2V时
2.3.2 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
数字电路课件》第二章门电路
• 非门电路
• 分析 • 三极管反相器之2 • 逻辑真值表、逻辑表达式和逻辑符号
真值表
逻辑表达式
逻辑符号
AY 01
YA
10
返回
三极管反相器_原理分析
• 非门电路
• 分析
* 输入电压为低电平Vi=ViL=0.3V ∵VB＜VBE ∴T管截止 有: V0 = VCC * 输入电压为高电平Vi=ViH=3.2V 设：T导通 则：VB=VBE=0.7V
• 结论：实现非功能
返回
TTL反相器的工作原理
• TTL反相器的工作原理
• 当输入为低电平Vi= ViL，T1导通、T2截止、T5截止，输出通 路由T3、T4构成，
VO = VCC– iB3 R2 -VBE3 –V BE4 ≈5-0.7-0.7V=3.6V
• 当输入为高电平Vi= ViH时，T1倒置、T2导通、T5为深度饱和
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2.3 TTL反相器
• TTL反相器 • TTL反相器的电气特性
*传输特性 *输入特性 *输入负载特性 *输出特性
• TTL反相器的动态特性 • 举例
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TTL反相器_电路结构
• TTL反相器的结构
T1、R1构成输入级
T2、R2、R3为中间级（倒相级）
T3、T4、T5、R4、R5为输出级
• TTL反相器的工作原理
IB I1 I 2 VIH VBE VBE VEE 3.2 0.7 0.7 12 0.96mA
R1
R2
1.5
18
∵IB＞0 ∴T导通成立
又∵IBS=VCCC/ ßRC=12/30×1=0.4mA
有 IB＞IBS ∴T饱和导通 有: VO=VCES=0.3V
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• 分析 • 三极管反相器之2 • 逻辑真值表、逻辑表达式和逻辑符号
真值表
逻辑表达式
逻辑符号
AY 01
YA
10
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三极管反相器_原理分析
• 非门电路
• 分析
* 输入电压为低电平Vi=ViL=0.3V ∵VB＜VBE ∴T管截止 有: V0 = VCC * 输入电压为高电平Vi=ViH=3.2V 设：T导通 则：VB=VBE=0.7V
• 结论：实现非功能
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TTL反相器的工作原理
• TTL反相器的工作原理
• 当输入为低电平Vi= ViL，T1导通、T2截止、T5截止，输出通 路由T3、T4构成，
VO = VCC– iB3 R2 -VBE3 –V BE4 ≈5-0.7-0.7V=3.6V
• 当输入为高电平Vi= ViH时，T1倒置、T2导通、T5为深度饱和
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2.3 TTL反相器
• TTL反相器 • TTL反相器的电气特性
*传输特性 *输入特性 *输入负载特性 *输出特性
• TTL反相器的动态特性 • 举例
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TTL反相器_电路结构
• TTL反相器的结构
T1、R1构成输入级
T2、R2、R3为中间级（倒相级）
T3、T4、T5、R4、R5为输出级
• TTL反相器的工作原理
IB I1 I 2 VIH VBE VBE VEE 3.2 0.7 0.7 12 0.96mA
R1
R2
1.5
18
∵IB＞0 ∴T导通成立
又∵IBS=VCCC/ ßRC=12/30×1=0.4mA
有 IB＞IBS ∴T饱和导通 有: VO=VCES=0.3V
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数字电子技术基础ppt课件
R
vo K合------vo=0, 输出低电平
vi
K
只要能判
可用三极管 代替
断高低电 平即可
在数字电路中，一般用高电平代表1、低 电平代表0，即所谓的正逻辑系统。
2.2.2 二极管与门
VCC
A
D1
FY
B
D2
二极管与门
A
B
【 】 内容 回顾
AB Y 00 0 01 0 100 11 1
&
Y
2.2.2 二极管或门
一般TTL门的扇出系数为10。
三、输入端负载特性
输入端 “1”,“0”？
A
ui
RP
R1 b1
c1
T1
D1
•
R2
•
T2
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
简化电路
R1
VCC
ui
A ui
T1
be
RP
2
be 0
RP
5
RP较小时
ui
RP RP R1
(Vcc Von )
当RP<<R1时, ui ∝ RP
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
TTL非门的内部结构
•
R1
R2
A
b1 c1
T1
•
T2
D1
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
前级输出为 高电平时
•
R2
R4
VCC
T4 D2
数电课件 逻辑门电路
+VCC i B1 1V
1
3
R b1 4K
I IL
& Gn
T1
0.3V
可以算出：
VCC VB1 5 1 I IL 1(mA) Rb1 4
产品规定IIL＜1.6mA。
（2）输入高电平电流IIH——是指当门电路的输入端接高 电平时，流入输入端的电流。 有两种情况: ①寄生三极管效应：
+VCC Rc 2 i B1 1V R b1 4kΩ
1
1.6kΩ
3.6V A B C 0.3V
3
1.4V
1
3
T1 β iB1 0.7V
T2 2
3 1
Vo T3 2
Re 2 1kΩ
脉冲信号
从饱和状态到截止状态瞬间，T1饱和，集电极电流很大
（2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给 负载电容充放电。
DA B C1Fra bibliotekPD
4
D5
L
1
T 2
D2 D 3
R1 4.7kΩ
+VCC （+ 5V ） Rb1
+VCC （+5V） R b1
A B C
N N N
P P P
P
N
1
3
A B C
T1
一、TTL与非门的基本结构
+V CC （+5V ） Rc 2 R b1 4kΩ
1
1.6kΩ Vc 2
1
Rc 4 130Ω
3
VL（V）
5V 0V
二极管与门和或门电路的缺点：
（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值
的情况。
数字逻辑电路教程PPT第2章逻辑门电路
TTL与非门的电压传输特性及 抗干扰能力
CD段（过渡区）：
1始也、.3导都TV5管＜通处有v， 于I＜一T导21、 小通.4V段T状3，、时态TT间，54管管同T开4 时导通，故有很大电流
流TT，电平52管、过T压vO4=T管很RvO054管急电 趋大.3V趋剧阻 于的。于下， 截基饱降止极T2和管到，电导提低输流通供电出，
TTL与非门的电压传输特性及 抗干扰能力
AB段（截止区）： vI＜0.6V，输出电压vO不
随输入电压vI变化，保持 在高电平VH。 VC1＜0.7V，T2和T5管截 止，T3、T4管导通，输出 为高电平，VOH=3.6V。 由于这段T2和T5管截止， 故称截止区。
TTL与非门的电压传输特性及 抗干扰能力
⒉工作原理
当输入端A、B、C中有任一
个输入信号为低电平 (VIL=0.3V)时，相应的发射结 导通，T1工作在深度负饱和 状态，使T1管的基极电位VB1 被箝制在 VB1=VIL+VBE1=0.3+0.7=1V， 集电极电位 VC1=VCES1+VIL=0.1+0.3=0.4V 使T2管截止，IC2=0， VE2=VB5=0V，故T5管截止。
TTL与非门的电压传输特性及 抗干扰能力
CD段（过渡区）： 由于vI的微小变化而
引起输出电压vO的急 剧下降，故此段称为 过渡区或转折区。
TTL与非门的电压传输特性及 抗干扰能力
CD段中点对应的输入电压 ，既是T5管截止和导通的分 界线，又是输出高、低电平 的分界线，故此电压称阈值 电压VT（门槛电压）， VT=1.4V。
第二章 集成逻辑门电路
集成逻辑门电路，是把门电路的所 有元器件及连接导线制作在同一块 半导体基片上构成的。
《数字电路课件》第二章门电路
非门电路NAND和NOR
NAND和NOR是两种重要的非门电路。它们不仅可以实现逻辑运算，还可以构建其他类型的门电路。
与门电路
与门电路是一种逻辑门电路，其输出只在所有输入都为高电平时为高电平， 否则为低电平。与门常用于逻辑运算和数据处理。
或门电路
或门电路是一种逻辑门电路，其输出只在至少有一个输入为高电平时为高电 平，否则为低电平。或门常用于信号合并和逻辑运算。
多位译码器
多位译码器是一种特殊的译码器，可以同时译码多个输入信号。它常用于处 理多位二进制数据和地址信号。
资料选择器
资料选择器是一种特殊的译码器，用于选择和提取存储器中的数据。它常用 于计算机存储和数据检索系统。
多路选择器
多路选择器是一种数字电路，用于根据控制信号从多个输入信号中选择一个 输出信号。它常用于数据交换和信号路由。
多路复用器
多路复用器是一种数字电路，用于将多个输入信号传输到一个输出线路。它 常用于数据通信和多路信号传输。
输出缓存器
输出缓存器是一种特殊的数字电路，用于暂存输出信号并提供更强的驱动能 力。它常用于信号放大和数据传输。
比较器
比较器是一种数字电路，用于将两个输入信号进行比较。它常用于模拟信号 转换和数字信号处理。
数字电路知识
门电路是数字电路中的基本构建块，用于处理和操作二进制逻辑。了解门电 路的基础知识是理解数字电路设计的关键。
逻辑门电路分类
逻辑门电路按照其功能和操作特性进行分类，包括与门、或门、非门和异或门等。每种门电路都有其特定的真值表。
七种基本门电路
基本门电路包括与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门和同或门。它 们是数字电路中最基本的电路逻辑组件。
译码器与翻译器
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I VE VD
R
二极管加反向电压
如图b所示：若VE＜0V 二极管截止 I=0
结论——二极管具有单向导电性
《数字电路课件》第二章门电路
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三极管开关特性
三极管符号
三极管的工作状态 三极管有三个工作状态：截止状态、放大状态和饱和状态 分析
结论——在数字电路中三极管作为开关元件主要工作在饱 和状态（“开”态）和截止状态（“关”态）
3.由于iDS,沿沟道D S有压降,当VDS VGD ，使VGD < VTH 导电 沟道处于断开临界状态, iDS 恒定。称:恒流区.
工作状态
《数字电路课件》第二章门电路Βιβλιοθήκη 返回NMOS管工作状态
MOS管的工作状态
截止状态：若VGS小于NMOS管的开启电压VT，则NMOS管工作 在截止状态，iDS≈0，输出电压VDS≈VDD 称“关态”
导通状态：若VGS大于NMOS管的开启电压VT，则NMOS管工作 在导通状态，iDS= VDD /（RD+rDS），输出电压VDS=rDS VDD /（RD+rDS） （当rDS ＜＜ RD ，则VDS≈0V） 称“开态”
《数字电路课件》第二章门电路
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正负逻辑及其它
数字电路中的高电平与低电平
电路中能区分高、低电平既可——使门电路导通或截止。 一般地，其取值有允许的范围——由电路特性决定。
YAB
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二极管与门
二极管与门——能实现与逻辑功能的电路称为与门 二极管与门电路
分析 逻辑真值表、逻辑符号与表达式
真值表
逻辑表达式
逻辑符号
AB Y
00 0 01 0 10 0 11 1
YAB
《数字电路课件》第二章门电路
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二极管与门_原理分析
二极管与门电路
分析：设输入高电平为3V，输入低电平为0V。VCC=5V
放大状态：当输入电压Vi上升（＞0.7V），三极管导通，有 iC=ßiB 、 iE = iC + iB ，在放大状态下（ iB ＜ iBS），输出电 压VCE = VCC - iC RC
饱和状态：随着输入电压Vi继续上升， iB 、iE、iC增加， VCE = VCC - iC RC减小，三极管集电极正偏。 iB ＞ iBS，输出电压 VCE = VCES （ ≈0.3V 硅管）
概述
第二章 门电路
分立元件门电路
TTL
MOS
TTLCMOS
小结
《数字电路课件》第二章门电路
2.1 概述
门电路——实现基本逻辑关系的电子电路
主要构成
双极性逻辑门电路
单极性逻辑门电路 （场效应管）
DTL——二极管、三极管逻辑门电路 TTL——晶体管、晶体管逻辑门电路 ECL——发射极耦合逻辑门电路 HTL——高阈值逻辑门电路 I2L——高集成度逻辑门电路 NMOS PMOS CMOS——互补对称型
数字电路中的正负逻辑问题
正负逻辑的定义：
设定：VL为0，VH为1——正逻辑 VL为1，VH为0——负逻辑
正负逻辑的描述:
正与逻辑
负或逻辑
*真值表： *表达式： *真值表： *表达式：
AB
00 01 10 11
Y
*0逻辑图
0 0 1
YAB
*逻辑1图1 1
10 1 01 1 00 0
《数字电路课件》第二章门电路
VY =VA +VDA =0+0.7=0.7V
结论：实现与关系
《数字电路课件》第二章门电路
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二极管或门
二极管或门——能实现或逻辑功能的电路称为或门 二极管或门电路
分析 逻辑真值表、逻辑符号与表达式
真值表
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
逻辑表达式
YAB
逻辑符号
《数字电路课件》第二章门电路
*当VA、VB均为高电平，二极管DA、DB均导通，
VY =VA +VDA =3+0.7=3.7V
*当VA、VB均为低电平，二极管DA、DB均导通，
VY =VA +VDA =0+0.7=0.7V
*当VA为低电平、 VB为高电平，二极管DA导通，
VY =VA +VDA =0+0.7=0.7V
*当VA为高电平、 VB为低电平，二极管DB导通，
• 二极管开关特性
• 三极管开关特性
• MOS管开关特性 • 正负逻辑及其它
分立元件门电路
二极管与门 二极管或门 三极管反相器 DTL门电路
《数字电路课件》第二章门电路
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二极管开关特性
二极管符号
二极管加正向电压
如图a所示：若VE＞V0,二极管导通,二极管导通电压
VD=0.7V 硅管 （VD=0.2V 锗管）
《数字电路课件》第二章门电路
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MOS管开关特性
MOS管结构图及逻辑符号
NMOS管工作原理分析 MOS管工作在截止与导通状态
结论: VGS ＜ VTH时，NMOS管截止，V0=VDD （R很大）
VGS ＞ VTH 时，NMOS管导通，V0≈0V （R较小）
（ VTH ——《数开字启电路电课件压》或第二阈章门值电电路 压）
逻辑门电路的性能和特点——逻辑特性、电气特性
本章讨论：内部结构、工作原理、外部特性
《数字电路课件》第二章门电路
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2.2 分立元件门电路
分立元件的开关特性：
• 理想开关特性: 开关K断开时，开关两端的电压为外部电压， 通过开关的电流为0，开关等效电阻为∞。开关闭合时，开 关两端电压为0，开关等效电阻为0
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NMOS管工作原理
MOS管的工作原理
分析
1.在栅_源极间加正向电压VGS ,衬底感应出电子,当VGS较小时,感 应的电子被衬底空穴中和, iDS =0( iDS :漏_源极电流)。
称高阻区(截止区)
2.当VGS 电子 ，产生电子层N沟道.当VGS>VTH,在外电场VDS作用 下, iDS>0。称电阻区。NMOS为导通状态。
当Vi= ViL（＜ VBE）时，T截止 VO = EC 当Vi= ViH时（且iB ＞ iBS），T饱和导通 VO = VCES≈0.2V
《数字电路课件》第二章门电路
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三极管工作状态——分析
三极管的工作状态
截止状态：当输入电压Vi较小时，VBE＜0， iB 、iE、iC≈0， RC上无压降。输出电压VCE等于VCC
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二极管或门_原理分析
二极管或门电路
分析：设输入高电平为3V，输入低电平为0V
*当VA、VB均为高电平，二极管DA、DB均导通， VY= VA-VDA =3-0.7=2.3V
*当VA、VB均为低电平，二极管DA、DB均导通， VY =VA-VDA =0-0.7=-0.7V