第2章 集成逻辑门电路
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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。 54系列： 功能编号相同的54系列芯片与74系列芯片的功能完全相同，只是电源
和温度的适应范围军用系列要优于商用系列。
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第2章 集成逻辑门电路---分类
②CMOS门电路 ●构成：互补型，金属—氧化物—半导体场效应管（Complementary Metal-Oxide Semiconductor FET） ●特点：集成度高
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
●TTL与非门（反相器电路） TTL与非门的基本结构
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
TTL与非门工作原理 假设3V为高电平输入，0V为低电平输入，T1-T4，D1和D的正向导 通电压均为0.7V。 输入全为高电平3V（Ua=Ub=3V)
►加上高电平Vcc，T1（集电极），T2和T4导通， Ub1=UD1+Ube2+Ube4=0.7+0.7+0.7=2.1V <3V
►T1截止（发射极），T2和T4导通，Uo=Uces4=0.3V ►T3和D截止，Ue2=Ube4=0.7V Uc2=Ube4+Uces2=0.7+0.3=1V
输入至少有一个低电平0V
►Ub1=0.7, T2和T4截止，Uc2≈5V，T3和D导通，Uo=5-0.7-0.7=3.6V
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
●阈值电压UT：又称门槛电压。
指电压传输特性上转折区中点C所对应的输入电压，可以将UT看成是输 出低电平和输出高电平的分界线。通常UT≈1.3V。
●开门电平UON
为保证输出电平达到标准低电平USL时所允许输入高电平的最低值，即只有当 UI＞UON时，输出才为低电平。通常UON=1.4V，产品规范值UON≤1.8V。
③与非门电压传输特
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
④主要技术参数 ●输出高电平UOH
TTL与非门的一个或几个输入端为低电平时的输出电平。对应于电压传 输特性曲线AB段（截止区）的输出电压。 ●标准高电平USH=2.4V：UOH≥USH（2.4V）。 ●输出低电平UOL
TTL与非门的输入端全为高电平时的输出电平。对应于电压传输特性 曲线DE段（饱和区）的输出电压。 ●标准低电平USL=0.4V：UOL≤ USL （0.4V）。
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第2章 集成逻辑门电路---分类
●分类：74（商用）和 54（军用）两大系列 74系列： 74系列：标准TTL（Standard TTL）。 74H系列：高速TTL（High-speed TTL）。 74S系列：肖特基TTL（Schottky TTL）。 74LS系列：低功耗肖特基TTL（Low-power Schottky TTL）。
TTBaidu Nhomakorabea电路和CMOS电路。
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第2章 集成逻辑门电路---分类
①TTL门电路 ●构成：晶体管—晶体管逻辑（Transistor- Transistor Logic），由 双极型三极管构成。 ●特点：速度高（导电性强）
驱动能力强（容易驱动） 功耗大（易发热） 集成度低（电流型） 主要应用于中、小规模集成电路中
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
2、TTL集成逻辑门电路 ①晶体二极管及其单方向导电特性 ●物体划分成导体和绝缘体两大类。 ●半导体：同时具备导体和绝缘体两种特性，其特性取决于在物体两端所施 加电压的方向。
当在一个方向上有正的电压（例如 0.7V）存在时，可以允许电流流过 （如上图所示），此时该物体表现出导体的特性；而在相反的方向上施加一 定大小的电压时，该物体中不会产生电流，表现出绝缘体的特性，制作出的 器件被称为二极管。
●高电平噪声容限UNH
在保证输出低电平的前提下，允许叠加在输入高电平上的最大噪声电压（负向 干扰），UNH=UIH-UON。
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
●关门电平UOFF
为保证输出电平达到标准高电平USH时所允许输入低电平的最大值，即只有当 UI≤UOFF时，输出才是高电平。通常UOFF≈1V，产品规范值UOFF≥0.8V。
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
●低电平噪声容限UNL
在保证输出高电平的前提下，允许叠加在输入低电平上的最大噪声电压（正向 干扰），UNL=UOFF-UIL。
第2章 集成逻辑门电路
基本要求 了解集成逻辑门电路的分类方法及不同类型逻辑门的特点。 了解TTL与非门、三态门的工作原理及其应用。 熟悉TTL与非门的传输特性和主要技术参数。 了解CMOS与非门、或非门、传输门等集成逻辑门的工作原理和使用规则。
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第2章 集成逻辑门电路---分类
1、集成逻辑门电路的分类 以晶体管为开关元件（双极型逻辑门电路）。 常见的有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。 以MOS管为开关元件（单极型逻辑门电路）。 常见的有CMOS、NMOS、PMOS等类型。其中，使用最为广泛的是
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
②晶体三极管和反相器电路 ●三极管：集电极（c）、基极（b）和发射极（e）。
工作原理： 输入高电平 > 0.7 V，三极管饱和导通，
使输出电平≈ 0 V，饱和压降Vces≈0.3v。 输入低电平 = 0 V , 三级管截止 ，
使输出电平 ≈ 5V 。 这已经构成了反相器线路，完成逻辑取反功能。
功耗低 制作工艺简单 速度慢、抗静电能力差 主要应用于大规模集成电路中
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第2章 集成逻辑门电路---分类
●分类：4000系列、74C系列和硅—氧化铝系列等三大类 4000系列：
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第2章 集成逻辑门电路---分类
74C系列： 74C（5V）： 74HC和74HCT：高速CMOS（High-speed CMOS），T表示与 TTL直接兼容。 74AC和74ACT：先进CMOS（Advanced CMOS）。 74AHC和74AHCT：先进高速CMOS（Advanced High-speed CMOS）。 74C（3V）： 74LVC：低压CMOS（Low-voltage CMOS）。 74ALVC：先进低压CMOS（Advanced Low-voltage CMOS）。
和温度的适应范围军用系列要优于商用系列。
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第2章 集成逻辑门电路---分类
②CMOS门电路 ●构成：互补型，金属—氧化物—半导体场效应管（Complementary Metal-Oxide Semiconductor FET） ●特点：集成度高
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
●TTL与非门（反相器电路） TTL与非门的基本结构
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
TTL与非门工作原理 假设3V为高电平输入，0V为低电平输入，T1-T4，D1和D的正向导 通电压均为0.7V。 输入全为高电平3V（Ua=Ub=3V)
►加上高电平Vcc，T1（集电极），T2和T4导通， Ub1=UD1+Ube2+Ube4=0.7+0.7+0.7=2.1V <3V
►T1截止（发射极），T2和T4导通，Uo=Uces4=0.3V ►T3和D截止，Ue2=Ube4=0.7V Uc2=Ube4+Uces2=0.7+0.3=1V
输入至少有一个低电平0V
►Ub1=0.7, T2和T4截止，Uc2≈5V，T3和D导通，Uo=5-0.7-0.7=3.6V
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
●阈值电压UT：又称门槛电压。
指电压传输特性上转折区中点C所对应的输入电压，可以将UT看成是输 出低电平和输出高电平的分界线。通常UT≈1.3V。
●开门电平UON
为保证输出电平达到标准低电平USL时所允许输入高电平的最低值，即只有当 UI＞UON时，输出才为低电平。通常UON=1.4V，产品规范值UON≤1.8V。
③与非门电压传输特
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
④主要技术参数 ●输出高电平UOH
TTL与非门的一个或几个输入端为低电平时的输出电平。对应于电压传 输特性曲线AB段（截止区）的输出电压。 ●标准高电平USH=2.4V：UOH≥USH（2.4V）。 ●输出低电平UOL
TTL与非门的输入端全为高电平时的输出电平。对应于电压传输特性 曲线DE段（饱和区）的输出电压。 ●标准低电平USL=0.4V：UOL≤ USL （0.4V）。
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●分类：74（商用）和 54（军用）两大系列 74系列： 74系列：标准TTL（Standard TTL）。 74H系列：高速TTL（High-speed TTL）。 74S系列：肖特基TTL（Schottky TTL）。 74LS系列：低功耗肖特基TTL（Low-power Schottky TTL）。
TTBaidu Nhomakorabea电路和CMOS电路。
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第2章 集成逻辑门电路---分类
①TTL门电路 ●构成：晶体管—晶体管逻辑（Transistor- Transistor Logic），由 双极型三极管构成。 ●特点：速度高（导电性强）
驱动能力强（容易驱动） 功耗大（易发热） 集成度低（电流型） 主要应用于中、小规模集成电路中
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
2、TTL集成逻辑门电路 ①晶体二极管及其单方向导电特性 ●物体划分成导体和绝缘体两大类。 ●半导体：同时具备导体和绝缘体两种特性，其特性取决于在物体两端所施 加电压的方向。
当在一个方向上有正的电压（例如 0.7V）存在时，可以允许电流流过 （如上图所示），此时该物体表现出导体的特性；而在相反的方向上施加一 定大小的电压时，该物体中不会产生电流，表现出绝缘体的特性，制作出的 器件被称为二极管。
●高电平噪声容限UNH
在保证输出低电平的前提下，允许叠加在输入高电平上的最大噪声电压（负向 干扰），UNH=UIH-UON。
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
●关门电平UOFF
为保证输出电平达到标准高电平USH时所允许输入低电平的最大值，即只有当 UI≤UOFF时，输出才是高电平。通常UOFF≈1V，产品规范值UOFF≥0.8V。
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
●低电平噪声容限UNL
在保证输出高电平的前提下，允许叠加在输入低电平上的最大噪声电压（正向 干扰），UNL=UOFF-UIL。
第2章 集成逻辑门电路
基本要求 了解集成逻辑门电路的分类方法及不同类型逻辑门的特点。 了解TTL与非门、三态门的工作原理及其应用。 熟悉TTL与非门的传输特性和主要技术参数。 了解CMOS与非门、或非门、传输门等集成逻辑门的工作原理和使用规则。
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第2章 集成逻辑门电路---分类
1、集成逻辑门电路的分类 以晶体管为开关元件（双极型逻辑门电路）。 常见的有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。 以MOS管为开关元件（单极型逻辑门电路）。 常见的有CMOS、NMOS、PMOS等类型。其中，使用最为广泛的是
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第2章 集成逻辑门电路---TTL
②晶体三极管和反相器电路 ●三极管：集电极（c）、基极（b）和发射极（e）。
工作原理： 输入高电平 > 0.7 V，三极管饱和导通，
使输出电平≈ 0 V，饱和压降Vces≈0.3v。 输入低电平 = 0 V , 三级管截止 ，
使输出电平 ≈ 5V 。 这已经构成了反相器线路，完成逻辑取反功能。
功耗低 制作工艺简单 速度慢、抗静电能力差 主要应用于大规模集成电路中
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第2章 集成逻辑门电路---分类
●分类：4000系列、74C系列和硅—氧化铝系列等三大类 4000系列：
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第2章 集成逻辑门电路---分类
74C系列： 74C（5V）： 74HC和74HCT：高速CMOS（High-speed CMOS），T表示与 TTL直接兼容。 74AC和74ACT：先进CMOS（Advanced CMOS）。 74AHC和74AHCT：先进高速CMOS（Advanced High-speed CMOS）。 74C（3V）： 74LVC：低压CMOS（Low-voltage CMOS）。 74ALVC：先进低压CMOS（Advanced Low-voltage CMOS）。