逻辑门电路课件

高速电路 肖特基电路 低功耗肖特 基电路 先进低功耗 肖特基电路 先进肖特基 电路
B F D P
塑封扁平 全密封扁平 陶瓷双列直插 塑封双列直插
举例说明： 举例说明： CT (1) 74 (2) LS (3) 00 (4) P (5)
CT74LS00P为国产的（采用塑料双 为国产的（ 为国产的 列直插封装） 输入与非门。 列直插封装）TTL 四2输入与非门 输入与非门
3.阈值电压 ON： 开门电平U 开门电平 OH 2. 阈值电压UTH： OL ： 关门电平U 也称输入低电平电压UIL： 关门电平 根据电压传输特性，段所对应的输出电压为U 可以求出TTL与非门几个重要参数 与非门几个重要参数： 根据电压传输特性，段所对应的输出电压为 OH 。DE段所 可以求出 也称输入高电平电压U ， 与非门几个重要参数 AB段所对应的输出电压为 开门电平U OFF也称输入低电平电压 段所 开门电平 ON也称输入高电平电压 IH，指 CD段中点所对应的输入电压称为阈值电 段中点所对应的输入电压称为阈值电 指的是在保证输出电压为额定高电平U 指的是在保证输出电压为额定高电平 OH 的是输出电平UO 对应的输出电压为UOL。 的是输出电平 阈值电压U 时 对应的输出电压为=0.3V时 输出高电平U 和输出低电平UOL 、阈值电压 TH允许输入高电 输出高电平 OH和输出低电平 也称门槛电压。 ，、开门电平 压UTH，也称门槛电压。 的90%时 允许输入低电平的最大值。 时 平的最小值。 。 典型值为1.4V， 平的最小值允许输入低电平的最大值。一 ， 一般要求UOH≥3V， 一般要求 ，。UON典型值为 UON和关门电平UOFF 、TH=1.3～1.4V。 ，UOL＜0.4V 。 一般产 和关门电平 噪声容限等。 噪声容限等。 U ～ 般产品要求U 。 般产品要求 OFF≥0.8V。 品要求U 品要求 ON≤1.8V。 。
TTL与非门工作原理 与非门工作原理
输入端全接高电平， • 输入端全接高电平 ， 输出为低电平。 输出为低电平。 • 输入端至少有一个接 低电平时，输出为高 电平。 电平。 由 此可见 ， 电路的 输出与输入之间满足 与非逻辑关系： 与非逻辑关系：
T1：倒置放大状态 T2：饱和状态 T4：截止状态 T5：深度饱和状态 T1：深度饱和状态 T2：截止状态 T4：放大状态 T5：截止状态
TTL与非门的外特性及主要参数和输出低电平 与非门的外特性及主要参数和输出低电平U 4. 关门电平 关门电平U 1.输出高电平 OFF ： 输出高电平U 输出高电平
A
B
C
E D
TTL与非门的外特性及主要参数 与非门的外特性及主要参数 5. 噪声容限
噪声容限表示门电路抗干扰能力的参数。 噪声容限表示门电路抗干扰能力的参数。 低电平噪声容限U ： 低电平噪声容限 NL： 高电平噪声容限U ： 高电平噪声容限 NH：
第1部分 第2部分 部分 部分 前缀 产品系列 符号 54 意义 军用电路 -55－ － +125oC H 代表制 造厂商 S 74 民用 通用电路 LS ALS AS 第3部分 部分 器件类型 符号 意义 标准电路 第4部分 部分 第5部分 部分
器件功能 器件封装形式、温度范 器件封装形式、 围 符 号 阿 拉 伯 数 字 意 义 器 件 功 能 符号 W 意义 陶瓷扁平
CMOS和TTL门电路比较 和 门电路比较 4000系列 系列CMOS器件型号的组成及符号意义 器件型号的组成及符号意义 系列 器件
第1部分 部分 型 号 前 缀的意 义 第2部分 部分 器件系列 第3部分 部分 器件种类 第4部分 部分 工作温度范围、 工作温度范围、封装形式
代表制造厂商
符号
意义
本章内容： 本章内容： 集成逻辑门的基本结构、工作原理； 集成逻辑门的基本结构、工作原理； 集成逻辑门的外部特性、参数及其接口电路。 集成逻辑门的外部特性、参数及其接口电路。
TTL集成门电路的封装 集成门电路的封装
内部逻辑构造 （74LS00） ）
我国集成电路型号命名法
TTL74系列数字集成电路型号的组成及符号的意义 系列数字集成电路型号的组成及符号的意义 系列
F = A⋅ B
TTL与非门工作速度 TTL与非门工作速度
存在的问题： 存在的问题：一是与非门内部晶体管工作在饱和状态对 电路开关速度产生影响， 电路开关速度产生影响，二是与非门输出端接容性负载 时对工作速度产生影响。 时对工作速度产生影响。 采取的措施： 采取的措施： 1. 采用多发射极晶体管 1，加速 2管脱离饱和状态。 采用多发射极晶体管T 加速T 管脱离饱和状态。 同时导通，加速T 管脱离饱和状态。 2. T4和T5同时导通，加速 5管脱离饱和状态。 3. 降低与非门的输出电阻，减小对负载电容的充电时间。 降低与非门的输出电阻，减小对负载电容的充电时间。
。实现输入变量A、B 实现输入变量 、 提供两个相位相反的电压信号。 提供两个相位相反的电压信号。 的与运算。 的与运算。
2 2 2
输入级由多发射
输出级由D 输出级由 3、T4、T5和电阻 R4组成。T4与T5组成推拉式输出 组成。 结构，具有较强的负载能力。 结构，具有较强的负载能力。
TTL与非门工作原理 与非门工作原理
正逻辑体制
负逻辑体制
非门(反相器 的电路模型 非门 反相器)的电路模型 反相器
简单反相器电路及等效模型
TTL反相器电路模型 反相器电路模型
反相器逻辑符号
其它类型门电路
与、或非门等效模型
由基本的与、 由基本的与、或、非逻辑组成的其它类型逻辑 门电路， 门电路，其逻辑符号有国际标准和国标两种
门电路结构和使用 TTL门电路结构一般有输入级、中间级和输出级。 门电路结构一般有输入级、中间级和输出级。 门电路结构一般有输入级 输入级是一个单或多发射极三极管， 输入级是一个单或多发射极三极管，起到逻辑电平 转换作用。 转换作用。 门电路输入级
封装形式 P：塑料双列直插封装 ： 器件种类： 输入与非门 器件种类：四2输入与非门 器件系列：低功耗肖特基74TTL电路系列 器件系列：低功耗肖特基 电路系列 产品系列 74系列 系列 制造厂商 CT：国产TTL电路 ：国产 电路 SN74S195J为美国 美国TEXAS公 美国 公
SN (1)
74 (2)
S (3)
195 (4)
J 封装的 位并行移位寄存器 封装的4位并行移位寄存器 (5)
司制造的采用陶瓷双列直插
封装形式 J：陶瓷双列直插封装 ： 器件种类： 位并行移位寄存器 器件种类：4位并行移位寄存器 器件系列：肖特基74TTL电路系列 器件系列：肖特基 电路系列 产品系列 74系列 系列 制造厂商 SN：美国 ：美国TEXAS公司制造 公司制造
TTL与非门的外特性及主要参数 与非门的外特性及主要参数
≤1.3V， ， 截线 性 区 ： 当 0 U6≤0.6V， 止 区 ： 当 . I V≤UI， 0.7V≤U时 ， T 、时 截止 ， 导通， （一）电压传输特性 b2 Ub1≤1.3V时 ＜1.4V时，T2导通，T5 T5 截止， 2 饱和区： 继续升高， 饱和区：UI继续升高，T1进入UC2随 Ub2升高而下降， 仍截止， 升高而下降， 仍截止， 输出高电平U 之间的关系曲线， 。 TTL与非门输入电压 ，与输出电压OHO 之间的关系曲线， 与非门输入电压UI与输出电压U = 3.6V。 与非门输入电压 输出高电平 转折区： 转折区：当UI≥1.3V时 经T 射随器使 下降。 倒置工作状态Ub1=2.1V，此时 倒置工作状态 时 ， 射随器使UO下降。 = 、T 饱和，T 截止 4 即 UO T f（UI）。 ，输出 ，输出低 （ 饱和， 截止， 输入电压略微升高， 输入电压略微升高 4 2 5 电平U 电平 OL = 因为T 电压急剧下降，因为 2 且 不随U 电压急剧下降，0.3V ，、 UO不随 I 的增大而变化。 的增大而变化。 T4、T5均处于放大状态。 均处于放大状态。
TTL门电路中间级只作为输入 输出级电平的转换 门电路中间级只作为输入/输出级电平的转换 门电路中间级只作为输入 输出级是驱动负载的关键，输出极的形式： 输出级是驱动负载的关键，输出极的形式：
集电极开路门
推挽输出
推挽三态输出
TTL与非门电路组成 与非门电路组成 极晶体管T 极晶体管 1、二极管 中间级由T 组成。 中间级由 2、R2和R3组成。 D1、D2和电阻 1组成 和电阻R 的集电极 和发射极 分别 T 的集电极C 和发射极E
TTL与非门的外特性及主要参数 与非门的外特性及主要参数 外特性：指的是电路在外部表现出来的各种特性。 外特性：指的是电路在外部表现出来的各种特性。 掌握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、 掌握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、维护 和设计电路的重要依据。 和设计电路的重要依据。 介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。 介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。
输入端和输出端都用双 以互补对称单极性 MOS TTLCMOS 即 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor 即 Transistor-Transistor 极型三极管的逻辑门电路 Logic 管构成的逻辑门电路 按功能特点不同分 普通门 输出 (推拉式输出 推拉式输出) 推拉式输出 开路门
UOH = UCC−UR2 −Ube4 −UD3
பைடு நூலகம்
0.3V 3.6V
1V
5V 3.6V
≈ （5-0.7-0.7）V = 3.6V
TTL与非门工作原理 与非门工作原理
• 输入端全接高电平： 输入端全接高电平： T1:UB1= UBC1+UBE2+UBE5 = 0.7V×3 = 2.1V × T1：发射结反偏，集电 发射结反偏， 极正偏，工作在倒置放 正偏， 正偏 大状态且T2 、T5导通。 大状态且 导通。 T2：工作在饱和状态 工作在饱和状态 T4：UC2 = UCES2 + UBE5 ≈1V，T4截止。 ， 截止。 T5：处于深饱和状态 处于深饱和状态 电路输出低电平： UOL = 0.3V 2.1V 3.6V 3.6V 0.3V
符号
意义
符号
意义
CD
美国无线电 公司产品 中国制造 日本东芝公 司产品 摩托罗拉公 司产品 阿 拉 伯 数 字 器 件 功 能
C
0℃~70℃ ℃
CC TC MC1
40 45
产品 系列号
E R
-40℃~85℃ ℃ ℃ -55℃~85℃ ℃ ℃
M
-55℃~125℃ ℃ ℃
CMOS门电路得各种系列的性能比较 门电路得各种系列的性能比较
TTL门电路得各种系列的性能比较 门电路得各种系列的性能比较
高电平和低电平的含义
在数字电路中， 在数字电路中，高、低电平是某一规定范围的电压值 低电平是某一规定范围的电压值 规定范围 1 高电平 0 高电平
高电平信号是多大的信号？ 高电平信号是多大的信号？低 电平信号又是多大的信号？ 电平信号又是多大的信号？ 低电平 0 低电平 1
• 输入端至少有一个 （设A端）接低电平： 端 接低电平： T1 管 :A端发射结导通 ， 端发射结导通 UB1 = UA + UBE1 = 1V， ， 其 它 发 射 结反 其它 发射 结 反 偏截止 。 因为U 因为 B1 =1V, 所以 T2、 T5截止 UC2≈Ucc=5V。 截止, 。 T4：工作在放大状态 ： 电路输出高电平： 电路输出高电平：
三态门
CMOS 传输门
内容概述 集 成 逻 辑 门
TTL、ECL 、 I2L、HTL 、
双极型集成逻辑门 按器件类型分
PMOS NMOS CMOS
按集成度分
MOS集成逻辑门 集成逻辑门 SSI：＜ ：＜100个等效门 ：＜ 个等效门 MSI：＜ 3个等效门 ：＜10 ：＜ LSI ：＜ 4个等效门 ：＜10 VLSI：＞ 4个以上等效门 ：＞10 ：＞
第三章 逻辑门电路
内容概述
常用门电路类型
逻辑功能不同： 与门 或门 非门 逻辑功能不同： 基本逻辑门 门电路 (Gate Circuit) 用以实现基本逻辑关系和常 组合逻辑门 异或门 与非门 或非门 与或非门 用复合逻辑关系的电子电路 电路结构不同： 电路结构不同： TTL 集成门电路 是构成数字电路的基本单元之一 CMOS 集成门电路