數(shù)字電路與邏輯設(shè)計-02

1、1 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社第二章第二章 邏輯門電路邏輯門電路 2 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社內(nèi)容概覽內(nèi)容概覽l 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件l 簡單門電路簡單門電路l TTLTTL邏輯門電路邏輯門電路l CMOSCMOS門電路門電路l 本章小結(jié)本章小結(jié)3 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.1 2.1 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件l 半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性l 半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性4 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.1.1 2.1.1 半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性 二極管的工作原理是基于二極管的工作原理是基于PN結(jié)的單向?qū)?/p>

2、電性。當加在結(jié)的單向?qū)щ娦?。當加在PN結(jié)結(jié)P區(qū)上的電壓高于加在區(qū)上的電壓高于加在N區(qū)上的電壓時，區(qū)上的電壓時，PN結(jié)導(dǎo)通；結(jié)導(dǎo)通；反之，如果加在反之，如果加在PN結(jié)結(jié)P區(qū)上的電壓低于加在區(qū)上的電壓低于加在N區(qū)上的電壓時區(qū)上的電壓時，PN結(jié)截止。結(jié)截止。PN結(jié)的這種單向?qū)щ娦詻Q定了二極管受控于結(jié)的這種單向?qū)щ娦詻Q定了二極管受控于外加電壓極性，當加外加正向電壓時導(dǎo)通，外加反向電壓時外加電壓極性，當加外加正向電壓時導(dǎo)通，外加反向電壓時截止，可見二極管相當一個電壓控制開關(guān)。截止，可見二極管相當一個電壓控制開關(guān)。 5 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社二極管近似的伏安特性曲線二極管近似的伏安特性曲線 6

3、 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社二極管開關(guān)電路二極管開關(guān)電路 7 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.1.2 2.1.2 半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性 三極管的外形我們可以看到三極管顧名思義就是有三三極管的外形我們可以看到三極管顧名思義就是有三個電極，由個電極，由P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的三層結(jié)構(gòu)。這三型半導(dǎo)體組成的三層結(jié)構(gòu)。這三個極分別叫做基極，集電極和發(fā)射極，他們分別連著三極個極分別叫做基極，集電極和發(fā)射極，他們分別連著三極管與之對應(yīng)的三個區(qū)，即是基區(qū)，集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。管與之對應(yīng)的三個區(qū)，即是基區(qū)，集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。 8 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社三

4、極管的輸入特性三極管的輸入特性 9 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社三極管的輸出特性三極管的輸出特性 10 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社三極管的基本開關(guān)電路三極管的基本開關(guān)電路 +VALT123RRbCCC（ +5V）11 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.2 2.2 簡單門電路簡單門電路l 二極管與門二極管與門l 二極管或門二極管或門l 二極管非門二極管非門l DTLDTL與非門電路與非門電路12 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.2.1 2.2.1 二極管與門二極管與門二極管與門二極管與門 LAB+VDD(a)(b)3k（ +5V）RCC2&ABL=AB113 數(shù)字

5、電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.2.2 2.2.2 二極管或門二極管或門二極管或門二極管或門 ABLDD12RABL=A+B1(b)(a)3k14 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.2.1 2.2.1 二極管非門二極管非門二極管非門二極管非門 +VALT123RRbCCC（ +5V）AL=AL=AA11(b)(a)15 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.2.4 DTL2.2.4 DTL與非門與非門DTL與非門與非門 ABCL+VDDD123DD1R23CC（+5V）R1RcT45P3k1k4.7k16 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.3 TTL2.3 TTL邏輯門電路邏輯門電路

6、l TTL TTL與非門與非門l 集電極開路的與非門和三態(tài)邏輯門集電極開路的與非門和三態(tài)邏輯門l 其他類型的其他類型的TTLTTL門電路門電路l TTLTTL門電路的改進系列門電路的改進系列17 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.3.1 TTL2.3.1 TTL與非門與非門主要研究對象有：主要研究對象有：1.TTL與非門的邏輯關(guān)系與非門的邏輯關(guān)系 2.TTL與非門的靜態(tài)輸入特性與非門的靜態(tài)輸入特性和輸出特性和輸出特性 3.TTL與非門的動態(tài)特性與非門的動態(tài)特性 18 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社TTL與非門的電路圖與非門的電路圖 +VV123123D12313CC（ +5V）R130

7、ABCTTTRT4kRb11243c2c4Re2oVVc2e2輸入級中間級輸出級1.6k1k19 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社TTL與非門的電壓傳輸特性曲線與非門的電壓傳輸特性曲線 &VVVoVi0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.0A BCDE2.4V0.4VOL（max）VOH（min）VVoViOFFVONV(V)(V)A(0V,3.6V)B(0.6V,3.6V)C(1.3V,2.48V)D(1.4V,0.3V)E(3.6V,0.3V)20 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.3.2 2.3.2 集電極開路的與非門

8、和三態(tài)邏輯門集電極開路的與非門和三態(tài)邏輯門 主要研究對象有：主要研究對象有：1.集電極開路的門電路（集電極開路的門電路（OC門）門）2.三態(tài)輸出門電路三態(tài)輸出門電路 21 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社普通的普通的TTL門電路輸出并聯(lián)使用門電路輸出并聯(lián)使用 +V+V+VL123D123123D123123123133導(dǎo)通截止TT4導(dǎo)通3飽和TT截止4CC（+5V）CCRc4截止LGG12LAe2R1c2b11KRB3R4KT21.6KTTBA（+5V）（b）（a）&CC22 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門 +VL123123D123D13ABT1b1R3TR

9、4CCTTc2R2VRc2e2c4pEN11&ENABL&ENABL（a）（b）（c）G23 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.3.3 2.3.3 其他類型的其他類型的TTL門電路門電路 主要研究對象有：主要研究對象有：1.非門非門2.或非門或非門3.與或非門與或非門 24 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社TTL非門電路非門電路L+V123123D12313ATTT123Re21AL=A(a)(b)Rc2RCCRTc4b1425 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社TTL或非門電路或非門電路L+V12312313D13 123123AL=A+B(a)(b)CC4TR3TT1

10、AT2AT1BT2BR1BR1AR2R43ABB126 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社TTL與或非門電路與或非門電路+VL12312313D13 123123CC4TR3T1AT2AT1BT2BTR1BR1AR24R3AB11A2B21AA21BB2L1&（a ）（b ）27 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.3.4 2.3.4 TTL門電路的改進系列門電路的改進系列 主要研究對象有：主要研究對象有：74系列、系列、74L系列、系列、74H系列系列74S系列、系列、74LS系列、系列、74AS系列系列74ALS系列系列 28 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.4 CMOS2

11、.4 CMOS門電路門電路l CMOS CMOS反相器的工作原理反相器的工作原理l CMOSCMOS反相器的靜態(tài)電壓傳輸特性反相器的靜態(tài)電壓傳輸特性l CMOSCMOS反相器的動態(tài)特性反相器的動態(tài)特性l 其他類型的其他類型的MOSMOS電路簡介電路簡介29 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.4.1 CMOS2.4.1 CMOS反相器的工作原理反相器的工作原理主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)2.2.電壓傳輸特性和電流傳輸特性電壓傳輸特性和電流傳輸特性3.3.輸入噪聲容限輸入噪聲容限 30 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器反相器31 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出

12、版社CMOS反相器的電壓傳輸特性反相器的電壓傳輸特性32 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的電流傳輸特性反相器的電流傳輸特性33 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器輸入端噪聲容限與的關(guān)系反相器輸入端噪聲容限與的關(guān)系 34 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.4.2 CMOS2.4.2 CMOS反相器的靜態(tài)電壓傳輸特性反相器的靜態(tài)電壓傳輸特性主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：1.輸入特性輸入特性2.2.輸出特性輸出特性35 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的輸入保護電路反相器的輸入保護電路 36 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.4.3 CMOS2.4.

13、3 CMOS反相器的動態(tài)特性反相器的動態(tài)特性主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：1.傳輸延遲時間傳輸延遲時間2.2.交流噪聲容限交流噪聲容限3.3.動態(tài)功耗動態(tài)功耗37 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的傳輸延遲時間反相器的傳輸延遲時間 38 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的交流噪聲容限反相器的交流噪聲容限 39 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的瞬間導(dǎo)通電流反相器的瞬間導(dǎo)通電流 40 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社2.4.3 CMOS2.4.3 CMOS反相器的動態(tài)特性反相器的動態(tài)特性主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：1.其他邏輯功能的其他邏輯功能的CMOS門

14、電路門電路 2.帶緩沖級的帶緩沖級的CMOS門電路門電路 3.漏極開路的門電路（漏極開路的門電路（OD門）門）4.CMOS傳輸門的雙向模擬開關(guān)傳輸門的雙向模擬開關(guān) 5.三態(tài)輸出的三態(tài)輸出的CMOS門電路門電路 41 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 冶金工業(yè)出版社本章小結(jié)本章小結(jié) 門電路是構(gòu)成各種復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)的基本單門電路是構(gòu)成各種復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)的基本單元，掌握各種門電路的特性和功能，對于使用和設(shè)計元，掌握各種門電路的特性和功能，對于使用和設(shè)計數(shù)字集成電路是十分必要的。數(shù)字集成電路是十分必要的。 本章主要介紹了目前運用廣泛的本章主要介紹了目前運用廣泛的TTL和和CMOS兩兩種集成門電路。本章從這些門電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部種集成門