门电路PPT课件

图3.1.1 正负逻辑示意图
同一逻辑电路采用不同的逻辑关系，其逻 辑功能是完全不同的，如表3.1.1正负逻辑对应 的逻辑电路
.
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3.1Hale Waihona Puke Baidu概述
由表中可以看出
表3.1.1 正负逻辑对应的门电路
正负逻辑式互为对偶式， 即若给出一个正逻辑的逻辑 式，则对偶式即为负逻辑的
正逻辑 与门
负逻辑 或门
逻辑式，如正逻辑为或门，
慢的；当二极管由正向导通
到反向截止时，二极管的电
流迅速衰减并趋向饱和电流
也需要一定的时间。由于时
间很短，在示波器是无法看
到的
图3.2.3 二极管动态电流波形
3.1 概述 3.2 半导体二极管门电路 3.3 CMOS门电路 3.4* 其他类型的MOS集成门电路 3.5 TTL门电路 3.6* 其他类型的双极型集成门电路 3.7* Bi－CMOS电路 3.8* TTL门电路与CMOS门电路的接口
3.1 概述
1. 门电路：
实现基本逻辑运算和复合运算的单元电路称为门 电路，常用的门电路有非门、与非门、或非门、异或 门、与或非门等
则稳态时当vI＝VIH＝VCC时，D截止，输出电压vD＝ VOH＝ VCC
.
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3.2.1半导体二极管的开关特性
当vI＝VIL＝0时，D导通， 输出电压vo＝ VOL ＝0
即可以用输入电压vi的高低电 平控制二极管的开关状态，并在 输出端得到相应的高低电平
2.二极管动态特性：
图3.2.1 二极管的开关电路
2. 正负逻辑系统
(1) 正逻辑：
在二值逻辑中，如果 用高电平表示逻辑“1” ， 低电平表示逻辑“0” ，在 这种规定下的逻辑关系称 为正逻辑，如图3.1.1所示
图3.1.1 正负逻辑示意图
3.1 概述
(2) 负逻辑：
在二值逻辑中，如果 用高电平表示逻辑“0” ， 低电平表示逻辑“1” ，在 这种规定下的逻辑关系称 为负逻辑，如图3.1.1所示。
输
入 信vI
号
Vcc
S1
输
vo
出 信
号
S2
图3.1.2高低电平实现原理电路
.
图3.1.3 互补开关电路
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3.1 概述
互补开关电路的原理为 开关S1和S2受同一输入
信号vI的控制，而且导通和 断开的状态相反。当S1闭合 时，S2断开，输出为高电平 “1”；相反当S1断开时，S2 闭合，输出为高电平“0”。
Vcc
S1
输
输
入 信vI
vo
出 信
号
号
S2
图3.1.3 互补开关电路
互补开关电路由于两个开关总有一个是断开的， 流过的电流为零，故电路的功耗非常低，因此在数字 电路中得到广泛的应用
3.1 概述
4. 数字电路的概述
（1）优点：
在数字电路中由于采 用高低电平，并且高低电 平都有一个允许的范围， 如图3.1.1所示，故对元器 件的精度和电源的稳定性 的要求都比模拟电路要低， 抗干扰能力也强。
图3.1.2高低电平实现原理电路 图3.2.1 二极管的开关电路
3.2.1半导体二极管的开关特性
对于图3.2.1所示二极管开关 电路，由于二极管具有单向导电性， 故它可相当受外加电压控制的开关。
将电路处于相对稳定状态下，
晶体二极管所呈现的开关特性称为
稳态开关特性
图3.2.1 二极管的开关电路
设vi的高电平为VIH＝VCC， vi的低电平为VIL＝0，且D 为理想元件，即正向导通电阻为0，反向电阻无穷大，
或门
与门
即Y=A+B，对偶式为YD＝
与非门
或非门
AB。正负逻辑的使用依个人 的习惯，但同一系统中采用
或非门
与非门
一种逻辑关系，本书采用
异或门
同或门
正逻辑
同或门
异或门
.
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3.1 概述
3. 高低电平的实现
在数字电路中，输入输出
都是二值逻辑，其高低电平用
“0”和“1”表示。其高低电平
的获得是通过开关电路来实现，
如二极管或三极管电路组成。
如图3.1.2所示。 其原理为：
图3.1.2 高低电平实现原理电路
当开关S断开时，输出电压vo＝Vcc，为高电平“1”； 当开关闭合时，输出电压vo＝0，为低电平“0”；若开 关由三极管构成，则控制三级管工作在截止和饱和状态， 就相当开关S的断开和闭合。
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3.1 概述
单开关电路功耗较大，目前出现互补开关电路 （如CMOS门电路），即用一个管子代替图3.1.2中的电 阻，如图3.1.3所示
当电路处于动态状态，即二极管两端电压突然反 向时，半导体二极管所呈现的开关特性称为动态开关 特性（简称动态特性）
3.2.1半导体二极管的开关特性
二极管的动态电流波形如图3.2.3所示 这是由于在输入电压转
换状态的瞬间，二极管由反
向截止到正向导通时，内电
场的建立需要一定的时间，
所以二极管电流的上升是缓
图3.1.1 正负逻辑示意图
.
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3.1 概述
(2) 分类：
≤100/片
（100～1000）/片
可分为分立元件逻辑门电路和集成逻辑门电路： 分立元件逻辑门电路是由半导体器件、电阻和电容连接 而成。集成逻辑门电路是将大量的分立元件通过特殊工 艺集成在很小的半导体芯片上。
数字集成电路根据规模可分为
小规模 SS－ （ ISmaSllcaIlnetegrna） tio
105 以上/片
.
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3.1 概述
按导电类型可分为
单极型F（ ET） 按导电类 双型极型B（ JT）
兼容型F（ ET＋BJT）
数字集成电路的基本逻辑单元是集成逻辑门，因 此本章先介绍CMOS和TTL数字集成逻辑门的结构、 工作原理
.
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3.2 半导体二极管门电路
3.2.1半导体二极管的开关特性 1. 稳态开关特性 将图3.1.2中的开关用二极管代替，则可得到图3.2.1 所示的半导体二极管开关电路
第三章 门电路
内容提要：
本章主要讲述数字电路的基本逻辑单元－－门电 路，有TTL逻辑门、MOS逻辑门。在讨论半导体二极 管和三极管及场效应管的开关特性基础上，讲解它们 的电路结构、工作原理、逻辑功能、电器特性等等， 为以后的学习及实际使用打下必要的基础。本章重点 讨论TTL门电路和CMOS门电路。
本章主要内容
按规模分IC （ 所每 含片 元器 中 大 件规 规 数模 模 M L） S－ S（ （ -IM L I aerdS giS ecuacIm lnaIetlneetgergnar)nta)itoi
103~ 105 /片
超大规V模 L－ S（ V I eL ryarSgecale
Integrna） tio