數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路課件

數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路2022/12/17數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路2022/12/13數(shù)字電子技術(shù)第31退出3.1概述3.3CMOS門電路3.2半導(dǎo)體二極管門電路*

3.4其他類型MOS集成電路3.5TTL門電路青島科技大學(xué)電工電子教研室*

3.6其他類型的雙極性數(shù)字集成電路*

3.8TTL電路與MOS電路的接口2.門電路*

3.7Bi-MOS電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路退出3.1概述3.3CMOS門電路3.2半導(dǎo)體二極管門2§3-1概述門電路用于實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。常用：與門、或門、非門、或非門、與非門的 電路等。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路§3-1概述門電路用于實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的3

(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端呈現(xiàn)的電阻為無(wú)窮大。vo=VCC

(2)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端呈現(xiàn)的電阻為零,開(kāi)關(guān)兩端的電壓vO=0S開(kāi)關(guān)用晶體管組成用vI控制三極管工作在截止和導(dǎo)同兩個(gè)狀態(tài)

(3)單開(kāi)關(guān)電路功率損耗大 PR=V2CC/R。單開(kāi)關(guān)電路雙開(kāi)關(guān)電路S1、S1開(kāi)關(guān)狀態(tài)相反數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端呈現(xiàn)的電阻為無(wú)窮大。vo=V4非特別說(shuō)明用正邏輯。本書中一律采用正邏輯。高電平用邏輯1表示，低電平用邏輯0表示正邏輯與負(fù)邏輯高電平用邏輯0表示，低電平用邏輯1表示高低電平的允許范圍圖3.1.2正邏輯與負(fù)邏輯高←→1；低←→0。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路非特別說(shuō)明用正邏輯。高電平用邏輯1表示，低電平用邏輯0表示5半導(dǎo)體二極管幾種外形構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼=二極管(Diode)符號(hào)：陰極陽(yáng)極3.2半導(dǎo)體二極管和三機(jī)關(guān)的開(kāi)關(guān)特性3.2.1半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性單向?qū)щ?。特性：二極管的伏安特性

外加正向電壓時(shí)導(dǎo)通。外加反向電壓時(shí)截止。PN數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路半導(dǎo)體二極管幾種外形構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼=63.2.1二極管的開(kāi)關(guān)特性：VI=VIH

D截止，VO=VOH=VCCVI=VIL

D導(dǎo)通，VO=VOL=0.7V高電平：VIH=VCC低電平：VIL=0數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路3.2.1二極管的開(kāi)關(guān)特性：VI=VIH高電平：VIH=V70V工作原理:A、B中有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平0V時(shí)，只有A、B全為高電平3V，0.7V3.7VABY3.7V3V3V3V0V0V0V3V0V0.7V0.7V0.7V則輸出Y就為低電平0.7V則輸出Y才為高電平3.7V3.2.2二極管與門電路ABY000010100111圖3.2.5二極管與門3V3V設(shè)VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二極管導(dǎo)通時(shí)VDF=0.7V數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路0V工作原理:A、B中有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平0V時(shí)，83.2.3二極管或門加到A,B的VIH=3VVIL=0V二極管導(dǎo)通時(shí)VDF=0.7ABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111規(guī)定2.3V以上為10V以下為0數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路3.2.3二極管或門加到A,B的VIH=3VABY9二極管構(gòu)成的門電路的缺點(diǎn)電平有偏移帶負(fù)載能力差只用于IC內(nèi)部電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路二極管構(gòu)成的門電路的缺點(diǎn)電平有偏移數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路10體積大、工作不可靠。2.需要不同電源。3.各種門的輸入、輸出電平不匹配。分立元件門電路的缺點(diǎn):本節(jié)小結(jié)1、二極管開(kāi)關(guān)特性（恒壓降）2、與、或、非門電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路體積大、工作不可靠。分立元件門電路的缺點(diǎn):本節(jié)小結(jié)數(shù)字電子技11第三節(jié)TTL門電路TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理TTL反相器的靜態(tài)輸入、輸出特性TTL反相器的動(dòng)態(tài)特性其他類型的TTL門電路TTL門電路的改進(jìn)系列半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路第三節(jié)TTL門電路TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理TT12下頁(yè)返回上頁(yè)vBE>VON

時(shí)三極管導(dǎo)通vBE<VON

時(shí)三極管截止1.三極管的輸入特性vBE+-iBUBE/ViB/μAO實(shí)際特性理想特性VON一、半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)vBE>VON時(shí)三極管導(dǎo)通1.三極管的13下頁(yè)返回上頁(yè)飽和區(qū)：UCE很小深度飽和時(shí)在0.3V以下iC/mAOuCE/ViB=80μA60402002.三極管的輸出特性放大區(qū)截止區(qū)：iC幾乎為零ICEO通常在1μA以下放大區(qū)：iC隨iB成正比地變化幾乎不受vCE變化的影響vce+-icvBE+-iB數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)飽和區(qū)：UCE很小iC/mAOuCE/ViB=814三、雙極型三極管的基本開(kāi)關(guān)電路只要參數(shù)合理：VI=VIL時(shí)，T截止，VO=VOHVI=VIH時(shí)，T導(dǎo)通，VO=VOL數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路三、雙極型三極管的基本開(kāi)關(guān)電路只要參數(shù)合理：數(shù)字電子技術(shù)第315四.雙極性三極管的基本開(kāi)關(guān)電路當(dāng)VI=0時(shí),T截止：

IB=0

IC=ICEO0vo=voH=vcc

當(dāng)VI>Von時(shí),T導(dǎo)通：vo=vCE=vcc-icRc=vcc-βiBRc(3.5.1)

(3.5.2)

電壓放大倍數(shù)：數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路四.雙極性三極管的基本開(kāi)關(guān)電路當(dāng)VI=0時(shí),T截止：v16工作狀態(tài)分析：

飽和基極電流：飽和時(shí)應(yīng)保證：iB≧IBS(3.5.4)

iC≦βiB結(jié)論：只要合適的選擇電路參數(shù)，保證:當(dāng)vi為低電平VIL時(shí)VBE<Von，三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)vi為高電平VIH時(shí)IB>IBS

，三極管工作在飽和狀態(tài)。三極管就相當(dāng)于一個(gè)受vi控制的開(kāi)關(guān)。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路工作狀態(tài)分析：飽和基極電流：飽和時(shí)應(yīng)保證：iB≧IBS17五、動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性從二極管已知，PN結(jié)存在電容效應(yīng)。在飽和與截止兩個(gè)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，iC的變化將滯后于VI，則VO的變化也滯后于VI。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路五、動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性從二極管已知，PN結(jié)存在電容效應(yīng)。數(shù)字電子技18六、三極管反相器三極管的基本開(kāi)關(guān)電路就是非門 實(shí)際應(yīng)用中，為保證 VI=VIL時(shí)T可靠截止，常在 輸入接入負(fù)壓。

參數(shù)合理？VI=VIL時(shí)，T截止，VO=VOHVI=VIH時(shí)，T截止，VO=VOL數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路六、三極管反相器三極管的基本開(kāi)關(guān)電路就是非門參數(shù)合理？數(shù)字19T深度飽和T截止邏輯符號(hào)為保證在輸入低電平時(shí),三極管可靠截止，接入了電阻R2和負(fù)電源VEE。5.三極管反相器三極管非門（反相器）-VEEVccRC

R1

Y（vo）TR2A（vI）AY仿真數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路T深度飽和T截止邏輯符號(hào)為保證在輸入低電平時(shí),5.三極管反20下頁(yè)返回1961年美國(guó)德克薩斯儀器公司率先制成了集成電路。集成電路體積小、重量輕、可靠性好，因而在大多數(shù)領(lǐng)域里迅速取代了分立器件電路。按照集成度（即每一片硅片中所含元器件數(shù)）的高低，3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理上頁(yè)根據(jù)制造工藝的不同，集成電路又分成雙極型和單極型兩類。TTL電路是目前雙極型數(shù)字集成電路中用得最多的一種。小規(guī)模集成電路（SmallScaleIntegration,簡(jiǎn)稱SSI）中規(guī)模集成電路（MediumScaleIntegration,簡(jiǎn)稱MSI）大規(guī)模集成電路（LargeScaleIntegration,簡(jiǎn)稱LSI）超大規(guī)模集成電路（VeryLargeScaleIntegration,簡(jiǎn)稱VLSI）集成電路分成數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回1961年美國(guó)德克薩斯儀器公司率先制成了集成電路。集21設(shè)：電源電壓

VCC=5V輸入高電平VIH=3.4V輸入低電平VIL=0.2V開(kāi)啟電壓

VON=0.7V1.電路結(jié)構(gòu)反相器是TTL電路中電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。因電路輸入端和輸出端均為三極管結(jié)構(gòu)，所以稱做三極管-三極管邏輯電路，簡(jiǎn)稱TTL電路。TTL反相器的典型電路輸入級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路設(shè)：1.電路結(jié)構(gòu)反相器是TTL電路中電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。T22vI=VIL=0.2V時(shí)vB1=VIL+VON

=0.9VT2、T5截止,T4、D2導(dǎo)通,輸出為高電平。工作原理T1工作在深度飽和狀態(tài)，TTL反相器的典型電路輸入級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路vI=VIL=0.2V時(shí)vB1=VIL+VO23vI=VIH=3.4V時(shí)vB1=VIH+VON

=4.1VT2、T5導(dǎo)通，vB1被鉗位在2.1V，T4、D2截止，T5飽和，輸出為低電平。輸入輸出之間是反相關(guān)系，即TTL反相器的典型電路輸入級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路vI=VIH=3.4V時(shí)vB1=VIH+VO24需要說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題：

數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路需要說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題：數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路252、電壓傳輸特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路2、電壓傳輸特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路26圖3.5.10TTL反相器的電壓傳輸特性曲線V0Vi123450.5123.2.10.61.43.4ABCDE截止區(qū)線性區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)飽和區(qū)閾值電壓：1.4V2、電壓傳輸特性輸出高電平輸出低電平輸入低電平輸入高電平數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路圖3.5.10TTL反相器的電壓傳輸特性曲線V0Vi12273.輸入躁聲容限定義：在保證輸出高、低電平基本不變（或者說(shuō)變化的大小不超過(guò)允許限度）的條件下，輸入電平的允許波動(dòng)范圍，稱為輸入噪聲容限。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路3.輸入躁聲容限定義：在保證輸出高、低電平基本不變數(shù)字電子技28輸入為高電平時(shí)的噪聲容限為：輸入為低電平時(shí)的噪聲容限為：VNHVIH（min）VIL（max）VNLvoviVOH（min）VOL（max）0輸出1輸出0輸入1輸入vovi數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路輸入為高電平時(shí)的噪聲容限為：輸入為低電平時(shí)的噪聲容限為：VN29下頁(yè)上頁(yè)74系列門電路的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為可得返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)74系列門電路的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為可得返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章30下頁(yè)上頁(yè)輸入低電平電流為：三、TTL反相器的靜態(tài)輸入、輸出特性當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)T1處于倒置狀態(tài)1.輸入特性返回TTL反相器的輸入端等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)輸入低電平電流為：三、TTL反相器的靜態(tài)輸入、輸31TTL反相器的輸入特性曲線-1.0-0.50.51.01.52.00-0.5-1.0-1.5-2.0vI/ViI/mATTL反相器的輸入特性下頁(yè)上頁(yè)返回TTL反相器的輸入端等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路TTL反相器的輸入特性曲線-1.0-0.532拉電流負(fù)載受功耗的限制，74系列規(guī)定iL不能超過(guò)0.4mA。2.輸出特性(1)高電平輸出特性-15-10-503.02.01.0VOH/ViL/mATTL反相器高電平輸出特性下頁(yè)上頁(yè)返回R4T4D2VCCR2RLvOiL1.6kΩ130ΩTTL反相器高電平輸出等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路拉電流負(fù)載受功耗的限制，74系列規(guī)定iL不能超過(guò)0.4mA。33下頁(yè)上頁(yè)TTL反相器低電平輸出特性1051.02.0015（2）低電平輸出特性帶灌電流負(fù)載能力IOL可達(dá)16mA。灌電流負(fù)載返回TTL反相器低電平輸出等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)TTL反相器低電平輸出特性1051.02.0015（34下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.2]計(jì)算門G1最多可驅(qū)動(dòng)多少個(gè)同樣的門電路負(fù)載。G1最多可驅(qū)動(dòng)10個(gè)同樣的門電路負(fù)載，這個(gè)數(shù)值叫做門電路的扇出系數(shù)。解：返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.2]G1最多可驅(qū)動(dòng)10個(gè)同樣的門電路負(fù)35若RP較小，相當(dāng)于輸入一個(gè)低電平信號(hào)。若RP較大，相當(dāng)于輸入一個(gè)高電平信號(hào)。3.輸入端負(fù)載特性TTL反相器輸入端負(fù)載特性2.01.01.02.003.0下頁(yè)上頁(yè)返回VCCR1be2be5vIT14kΩRPTTL反相器輸入端經(jīng)電阻接地時(shí)的等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路若RP較小，相當(dāng)于輸入一個(gè)低電平信號(hào)。3.輸入端負(fù)載特性T36下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.3]為保證門G1輸出的高、低電平能正確地傳送到門G2的輸入端，要求vo1=VOH時(shí)vI2≥VIH(min),vO1=VOL時(shí)vI2≤

VIL(max)，試計(jì)算Rp的最大允許值是多少。已知G1、G2均為74系列反相器。解：vo1=VOH，vI2≥VIH(min)時(shí)返回例3.3.3的電路Rp數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.3]為保證門G1輸出的高、低電平能正確37下頁(yè)上頁(yè)vO1=VOL，Vi2≤

VIL(max)時(shí)應(yīng)取返回VOLVCCR1be2be5T14kΩRP數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)vO1=VOL，Vi2≤VIL(max)時(shí)應(yīng)取38下頁(yè)上頁(yè)四、TTL反相器的動(dòng)態(tài)特性返回1.傳輸延遲時(shí)間在TTL電路中，由于二極管和三極管從導(dǎo)通變?yōu)榻刂够驈慕刂棺優(yōu)閷?dǎo)通都需要一定的時(shí)間，且有二極管、三極管以及電阻、連接線等的寄生電容存在，所以把理想的矩形電壓信號(hào)加到TTL反相器的輸入端時(shí)，輸出電壓的波形不僅要比輸入信號(hào)滯后，而且波形的上升沿和下降沿也將變壞。把輸出電壓波形滯后于輸入電壓波形的時(shí)間，做傳輸延遲時(shí)間。通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定傳輸延遲時(shí)間的數(shù)值。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)四、TTL反相器的動(dòng)態(tài)特性返回1.傳輸延遲時(shí)間數(shù)字39下頁(yè)上頁(yè)2.交流噪聲容限將輸出高電平降至2.0V時(shí)輸入正脈沖的幅度，定義為正脈沖噪聲容限。將輸出低電平上升至0.8V時(shí)輸入負(fù)脈沖的幅度，定義為負(fù)脈沖噪聲容限。當(dāng)輸入脈沖的寬度達(dá)到微秒的數(shù)量級(jí)時(shí)，應(yīng)將輸入信號(hào)按直流信號(hào)處理。返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)2.交流噪聲容限將輸出高電平降至2.0V時(shí)輸入正脈沖40下頁(yè)上頁(yè)3.電源的動(dòng)態(tài)尖峰電流輸出由低電平突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降倪^(guò)渡過(guò)程中，出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)T4和T5同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)，有很大的瞬時(shí)電流流經(jīng)T4和T5，使電源電流出現(xiàn)尖峰脈沖。返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)3.電源的動(dòng)態(tài)尖峰電流輸出由低電平突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?1下頁(yè)上頁(yè)1.增加了電源的平均電流。

計(jì)算系統(tǒng)電源容量時(shí)需注意。2.系統(tǒng)中有許多門電路同時(shí)轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)時(shí)，形成一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲源。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將噪聲抑制在允許的限度內(nèi)。尖峰電流帶來(lái)的影響：返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)1.增加了電源的平均電流。尖峰電流帶來(lái)的影響：返回42下頁(yè)上頁(yè)五、其他類型的TTL門電路（1）與非門1.其他邏輯功能的門電路返回多發(fā)射極三極管可看作兩個(gè)發(fā)射極獨(dú)立而基極和集電極分別并聯(lián)在一起的三極管。把兩個(gè)輸入端并聯(lián)使用時(shí)，低電平輸入電流和反相器相同。輸入接高電平時(shí)，輸入端分別為兩倒置三極管的等效集電極，總的輸入電流為單個(gè)輸入端的高電平輸入電流的兩倍。TTL與非門電路仿真數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)五、其他類型的TTL門電路（1）與非門1.其他邏輯43下頁(yè)上頁(yè)（2）或非門返回TTL或非門電路仿真數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)（2）或非門返回TTL或非門電路仿真數(shù)字電子技術(shù)第344下頁(yè)上頁(yè)（3）與-或非門返回TTL與-或非門數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)（3）與-或非門返回TTL與-或非門數(shù)字電子技術(shù)第345下頁(yè)上頁(yè)（4）異或門返回TTL異或門數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)（4）異或門返回TTL異或門數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路46推拉式輸出電路結(jié)構(gòu)使用時(shí)有一定的局限性：a)不能把它們的輸出端并聯(lián)使用。b)在采用推拉式輸出級(jí)的門電路中，電源一徑確定，輸出的高電平也就固定了，因而無(wú)法滿足對(duì)不同輸出高低電平的需要。c)推拉式電路結(jié)構(gòu)也不能滿足驅(qū)動(dòng)較大電流，較高電壓的負(fù)載的要求。2.集電極開(kāi)路的門電路（OC門）下頁(yè)上頁(yè)返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路推拉式輸出電路結(jié)構(gòu)使用時(shí)有一定的局限性：a)不能把它們的輸47下頁(yè)上頁(yè)為克服上述局限性，輸出級(jí)改為集電極開(kāi)路的三極管結(jié)構(gòu)。工作時(shí)需外接負(fù)載電阻和電源返回集電極開(kāi)路與非門圖形符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)為克服上述局限性，工作時(shí)需外接負(fù)載電阻和電源返回集電48下頁(yè)上頁(yè)線與OC門輸出并聯(lián)的接法及邏輯圖返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)線與OC門輸出并聯(lián)的接法及邏輯圖返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第349所有OC門同時(shí)截止時(shí)，輸出為高電平。為保證高電平不低于規(guī)定的VOH值，RL取值應(yīng)滿足：外接負(fù)載電阻RL的計(jì)算下頁(yè)上頁(yè)返回nm計(jì)算OC門負(fù)載電阻最大值的工作狀態(tài)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路所有OC門同時(shí)截止時(shí)，為保證高電平不低于規(guī)定的VOH值，RL50當(dāng)OC門中只有一個(gè)導(dǎo)時(shí)，負(fù)載電流全部都流入那個(gè)導(dǎo)通的OC門，RL值不可能太小，以確保流入導(dǎo)通OC門的電流不至超過(guò)最大的負(fù)載電流ILM。下頁(yè)上頁(yè)返回計(jì)算OC門負(fù)載電阻最小值的工作狀態(tài)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路當(dāng)OC門中只有一個(gè)導(dǎo)時(shí)，負(fù)載電流全部都流入那個(gè)導(dǎo)通的OC門，51下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.4]為電阻RL選定合適的阻值。G1、G2為OC門，IOH=200μA，ILM=16mAG3、G4和G5為74系列，IIL=200mA，IIH=40μA要求OC門輸出的VOH≥3.0V，VOL≤0.4V。返回nYABCD例2.3.4的電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.4]為電阻RL選定合適的阻值。返回n52下頁(yè)上頁(yè)選定的

RL值應(yīng)在2.63kΩ與0.35kΩ之間。解：返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)選定的RL值應(yīng)在2.63kΩ與0.35kΩ之53下頁(yè)上頁(yè)（a）控制端高電平有效3.三態(tài)輸出門電路（TS）門EN=1時(shí)EN=0時(shí)，輸出呈高阻態(tài)?？刂贫朔祷谼PENYABEN圖形符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)（a）控制端高電平有效3.三態(tài)輸出門電路（TS）54下頁(yè)上頁(yè)EN=0時(shí)EN=1時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。（b）控制端低電平有效返回DPYABEN圖形符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)EN=0時(shí)EN=1時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。（b）控制端低電55下頁(yè)上頁(yè)返回六、TTL電路的改進(jìn)系列1.74H系列74H系列又稱高速系列。為了提高電路的開(kāi)關(guān)速度，減小傳輸延遲時(shí)間，電路采取了兩項(xiàng)改進(jìn)措施。一是在輸出級(jí)采用了達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，二是將所有電阻的阻值普遍降低了一倍。減小電阻阻值帶來(lái)的不利影響是增加了電路的靜態(tài)功耗。74H系列與非門(74H00)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)返回六、TTL電路的改進(jìn)系列1.74H系列74H系56下頁(yè)上頁(yè)返回2.74S系列74S系列又稱肖特基系列。在74S系列的門電路中，采用了抗飽和三極管（或稱為肖特基三極管）?？癸柡腿龢O管是由普通的雙極型三極管和肖特基勢(shì)壘二極管組合而成的。肖特基二極管是由金屬和半導(dǎo)體接觸而形成的。bececb數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)返回2.74S系列74S系列又稱肖特基系列?？癸柡?7下頁(yè)上頁(yè)返回電路結(jié)構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)是:為T5管提供了一個(gè)有源泄放電路，減少了T5的基極電流，也就減輕了T5的飽和程度，有利于加快T5從導(dǎo)通變?yōu)榻刂沟倪^(guò)程。有源泄放回路的存在縮短了門電路的傳輸延遲時(shí)間。還改善了門電路的電壓傳輸特性。電路的缺點(diǎn)：電路的功耗加大了。輸出低電平升高了。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)返回電路結(jié)構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)是:數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路58下頁(yè)上頁(yè)返回3.74LS系列性能比較理想的門電路應(yīng)該工作速度既快，功耗又小。只有用傳輸延遲時(shí)間和功耗的乘積（延遲-功耗積），才能全面評(píng)價(jià)門電路性能的優(yōu)劣。延遲-功耗積越小，電路的綜合性能越好。為了得到更小的延遲-功耗積，在兼顧功耗與速度兩方面的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了74LS系列（稱為低功耗肖特基系列）。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)返回3.74LS系列性能比較理想的門電路應(yīng)該工作速59下頁(yè)上頁(yè)返回4.74AS和74ALS系列74AS系列是為了進(jìn)一步縮短傳輸延遲時(shí)間。它的電路結(jié)構(gòu)和74LS系列相似，但是電路中采用了很低的電阻阻值，從而提高了工作速度，但功耗較大。74ALS系列是為了獲得更小的延遲-功耗積，它的延遲-功耗積是TTL電路所有系列中最小的。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)返回4.74AS和74ALS系列74AS系列是為了60返回5.54、54H、54S、54LS系列54系列的TTL電路和74系列電路，具有完全相同的電路結(jié)構(gòu)和電器性能參數(shù)。所不同的是54系列比74系列的工作溫度范圍更寬，電源允許的工作范圍也更大。74系列的工作環(huán)境溫度規(guī)定為0~700C，電源電壓工作范圍為5V±5%；54系列的工作環(huán)境溫度為-55~+1250C，電源電壓工作范圍為5V±10%。下頁(yè)上頁(yè)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路返回5.54、54H、54S、54LS系列54系列的TT61返回上頁(yè)課堂練習(xí)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路返回上頁(yè)課堂練習(xí)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路623.3CMOS門電路CMOS反相器的工作原理CMOS反相器的靜態(tài)輸入、輸出特性CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性其他類型的CMOS門電路下頁(yè)總目錄MOS管的開(kāi)關(guān)特性CMOS電路的正確使用數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路3.3CMOS門電路CMOS反相器的工作原理CMOS63下頁(yè)返回上頁(yè)一、MOS管的開(kāi)關(guān)特性1.MOS管的結(jié)構(gòu)和工作原理SGDBP型襯底(B)N+N+SGD+-+-iD當(dāng)vGS=0時(shí)，D-S間不導(dǎo)通，iD=0。當(dāng)vGS>vGS(th)(MOS管的開(kāi)啟電壓）時(shí)，柵極下面的襯底表面形成一個(gè)N型反型層。這個(gè)反型層構(gòu)成了D-S間的導(dǎo)電溝道，有iD流通。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)一、MOS管的開(kāi)關(guān)特性1.MOS管的結(jié)構(gòu)和64下頁(yè)返回上頁(yè)2.MOS管的輸入特性和輸出特性+-+-vGSvDSiD共源接法vGS=UTiD/mAvDS/VO輸出特性曲線共源接法下的輸出特性曲線又稱為MOS管的漏極特性曲線。表示iD與vGS關(guān)系的曲線稱為MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線。vGS/ViD/mAO轉(zhuǎn)移特性曲線數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)2.MOS管的輸入特性和輸出特性+-+-vG65下頁(yè)返回上頁(yè)可變電阻區(qū)恒流區(qū)vGS=UTiD/mAvDS/VO輸出特性曲線截止區(qū)截止區(qū)漏極和源極之間沒(méi)有導(dǎo)電溝道，iD≈0。漏極特性曲線分為三個(gè)工作區(qū)?？勺冸娮鑵^(qū)當(dāng)vGS一定時(shí)，iD與vDS之比近似等于一個(gè)常數(shù)，具有類似于線性電阻的性質(zhì)。恒流區(qū)iD的大小基本上由vGS決定，vDS的變化對(duì)iD的影響很小。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)可變電阻區(qū)恒流區(qū)vGS=UTiD/mAvDS/V66下頁(yè)返回上頁(yè)3.MOS管的基本開(kāi)關(guān)電路若參數(shù)選擇合理輸入低電平時(shí)MOS管截止，輸出高電平。輸入高電平時(shí)MOS管導(dǎo)通，輸出低電平。+-+-vIvOiDVDDRD當(dāng)vI=vGS<vGS(th)時(shí)，VOH≈VDD，D-S間相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。當(dāng)vI>vGS(th)并繼續(xù)升高，VOL≈0，D-S間相當(dāng)于一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān)。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)3.MOS管的基本開(kāi)關(guān)電路若參數(shù)選擇合理+-+67返回CIGDS截止?fàn)顟B(tài)4.MOS管的開(kāi)關(guān)等效電路CI代表柵極的輸入電容，CI的數(shù)值約為幾皮法。RON為MOS管導(dǎo)通狀態(tài)下的內(nèi)阻，約在1k?以內(nèi)。下頁(yè)上頁(yè)CIGDSRON導(dǎo)通狀態(tài)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路返回CIGDS截止?fàn)顟B(tài)4.MOS管的開(kāi)關(guān)等效電路CI代表柵68返回二、CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理CMOS反相器的電路圖當(dāng)vI=VIL=0時(shí)，輸出為高電平VOH

≈VDD。當(dāng)vI=VIH=VDD時(shí)，輸出為低電平VOL

≈0。

輸入與輸出之間為邏輯非的關(guān)系。CMOS反相器的靜態(tài)功耗極小1.電路結(jié)構(gòu)下頁(yè)上頁(yè)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路返回二、CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理CMOS反相器的電69T2的開(kāi)啟電壓T1的開(kāi)啟電壓閾值電壓VTHAB段：T1導(dǎo)通，T2截止，VO=VOH≈VDD。CD段：T2導(dǎo)通，T1截止，VO=VOL≈0。BC段：T1、T2同時(shí)導(dǎo)通，為轉(zhuǎn)折區(qū)。2.電壓傳輸特性下頁(yè)返回上頁(yè)VDDVDDOvIvOVGH(th)NVGH(th)PABCDCMOS反相器的電壓傳輸特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路T2的開(kāi)啟電壓T1的開(kāi)啟電壓閾值電壓VTHAB段：CD段：B70下頁(yè)返回上頁(yè)3.電流傳輸特性AB段：T2截止漏極電流幾乎為0CD段：T1截止漏極電流幾乎為0BC段：閾值電壓附近電流很大CMOS電路不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間工作在BC段。CBAD數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)3.電流傳輸特性AB段：T2截止CD段：T1截71OIvOVDD=10VVDD=15V適當(dāng)VDD提高，可提高CMOS反相器的輸入噪聲容限。4.輸入噪聲容限下頁(yè)返回上頁(yè)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路OIvOVDD=10VVDD=15V適當(dāng)VDD提高，可提高C72下頁(yè)返回上頁(yè)三、CMOS反相器的靜態(tài)輸入、輸出特性1.輸入特性因?yàn)镸OS管的柵極和襯底之間存在輸入電容，絕緣介質(zhì)又非常薄，極易被擊穿，所以必須采取保護(hù)措施。CC400系列的輸入保護(hù)電路C1RSC2輸入保護(hù)電路C1RSC274HC系列的輸入保護(hù)電路輸入保護(hù)電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)三、CMOS反相器的靜態(tài)輸入、輸出特性1.輸入73下頁(yè)返回上頁(yè)74HC系列的輸入特性iI-0.7VOVDD+0.7VvI輸入特性曲線CC400系列的輸入特性iI-0.7VOVDD+0.7VvI數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)74HC系列的輸入特性iI-0.7VOVDD74下頁(yè)返回上頁(yè)2.輸出特性低電平輸出特性當(dāng)輸出為低電平時(shí)，工作狀態(tài)如下圖所示。VDD=5V10V15VIOLVOLOCMOS反相器的低電平輸出特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)2.輸出特性低電平輸出特性VDD=5V75下頁(yè)返回上頁(yè)高電平輸出特性當(dāng)輸出為高電平時(shí)，工作狀態(tài)如下圖所示。VDD=5V15VIOHVOHOCMOS反相器的高電平輸出特性10VVDD數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)高電平輸出特性VDD=5V15VIOHVOHOC76下頁(yè)返回上頁(yè)四、CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性tPHLtPLHOtOtvovI1.傳輸延遲時(shí)間50%VIH50%VOH一般情況下，tPHL、tPLH主要是由于負(fù)載電容的充放電所產(chǎn)生的，所以為了縮短傳輸延遲時(shí)間，必須減小負(fù)載電容和MOS管的導(dǎo)通電阻。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)四、CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性tPHLtPLHO77下頁(yè)返回上頁(yè)2.交流噪聲容限當(dāng)噪聲電壓的作用時(shí)間小于或接近于CMOS電路的傳輸延遲時(shí)間時(shí)，輸入噪聲容限將明顯提高。傳輸延遲時(shí)間越長(zhǎng)，交流噪聲容限也越大。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)2.交流噪聲容限當(dāng)噪聲電壓的作用時(shí)間小于或接近于78下頁(yè)返回上頁(yè)3.動(dòng)態(tài)功耗定義：當(dāng)CMOS反相器從一種穩(wěn)定工作狀態(tài),突然轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程中，將產(chǎn)生附加的功耗，稱之為動(dòng)態(tài)功耗。動(dòng)態(tài)功耗

PD=PT+PC其中PT：T1和T2在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)導(dǎo)通所產(chǎn)生的瞬時(shí)導(dǎo)通功耗。

PC：對(duì)負(fù)載電容充、放電所消耗的功率。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)3.動(dòng)態(tài)功耗定義：數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路79下頁(yè)返回上頁(yè)五、其他類型的CMOS門電路在CMOS門電路的系列產(chǎn)品中，除反相器外常用的還有：與非門、或非門、與門、或門、與或非門、異或門等幾種。1.其他邏輯功能的CMOS門電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)五、其他類型的CMOS門電路在CMOS門電路的系80當(dāng)A，B兩個(gè)輸入端全為“1”時(shí)，T1和T2都導(dǎo)通，T3和T4都截止，輸出端為“0”。

當(dāng)輸入端有一個(gè)或全為“0”時(shí)，T1或T2（或都）截止，T3或T4（或都）導(dǎo)通，輸出端Y為“1”。（1）CMOS“與非”門電路

下頁(yè)返回上頁(yè)CMOS與非門ABT3T4T2T1YVDD缺點(diǎn)：1.輸入端的工作狀態(tài)不同時(shí)影響電壓傳輸特性。2.輸出的高、低電平受輸入端數(shù)目的影響。3.它的輸出電阻受輸入狀態(tài)的影響。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路當(dāng)A，B兩個(gè)輸入端全為“1”時(shí)，當(dāng)輸入端有一個(gè)或全為“0”時(shí)81當(dāng)A，B兩個(gè)輸入端全為“1”或其中一個(gè)為“1”時(shí)，輸出端為“0”。只有當(dāng)輸入端全為“0”時(shí)，輸出端才為“1”。

（2）CMOS“或非”門電路

下頁(yè)返回上頁(yè)BAVDDT3T4T2T1YCMOS或非門存在和與非門類似的問(wèn)題。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路當(dāng)A，B兩個(gè)輸入端全為“1”（2）CMOS“或非”門電路下82下頁(yè)返回上頁(yè)2.帶緩沖級(jí)的CMOS門電路電路構(gòu)成：在門電路的每個(gè)輸入端、輸出端各增設(shè)一級(jí)反相器，加進(jìn)的這些反相器具有標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，所以稱為緩沖器。優(yōu)點(diǎn)：這些帶緩沖級(jí)的門電路，其輸出電阻、輸出的高、低電平以及電壓傳輸特性將不受輸入端狀態(tài)的影響，電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)也變得更陡。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)2.帶緩沖級(jí)的CMOS門電路電路構(gòu)成：數(shù)字電子技83下頁(yè)返回上頁(yè)3.漏極開(kāi)路的門電路（OD門）用途：輸出緩沖/驅(qū)動(dòng)器；輸出電平的變換；滿足大功率負(fù)載電流的需要；實(shí)現(xiàn)線與邏輯。RLVDD2CC40107VDD1ABVSSABY數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)3.漏極開(kāi)路的門電路（OD門）用途：輸出緩沖/84下頁(yè)返回上頁(yè)線與連接方法RLVDDG1ABY2G2CDY1YABYABRLVDDY2Y1G1G2線與邏輯符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)線與連接方法RLVDDG1ABY2G2CDY1Y85下頁(yè)返回上頁(yè)4.CMOS傳輸門和雙向模擬開(kāi)關(guān)TG時(shí)，傳輸門導(dǎo)通。時(shí)，傳輸門截止。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)4.CMOS傳輸門和雙向模擬開(kāi)關(guān)TG時(shí)，傳輸門86下頁(yè)返回上頁(yè)利用CMOS傳輸門和CMOS反相器可以組合成各種復(fù)雜的邏輯電路，

如異或門、數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、計(jì)數(shù)器等。TG1TG2用反相器和傳輸門構(gòu)成異或門電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)利用CMOS傳輸門和CMOS反相器可以組合成各87下頁(yè)返回上頁(yè)傳輸門的另一個(gè)用途是作模擬開(kāi)關(guān)，用來(lái)傳輸連續(xù)變化的模擬電壓信號(hào)。TGSWSWC=0時(shí)開(kāi)關(guān)截止。C=1時(shí)開(kāi)關(guān)接通。模擬開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻為RTG。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)傳輸門的另一個(gè)用途是作模擬開(kāi)關(guān)，用來(lái)傳輸連續(xù)變化88下頁(yè)返回5.三態(tài)輸出的CMOS門電路時(shí)，輸出呈現(xiàn)高阻態(tài)。時(shí)，反相器正常工作。上頁(yè)三態(tài)輸出的CMOS反相器動(dòng)畫數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回5.三態(tài)輸出的CMOS門電路時(shí)，輸出呈現(xiàn)高阻態(tài)。89下頁(yè)返回上頁(yè)用三態(tài)輸出反相器接成總線結(jié)構(gòu)………總線總線用三態(tài)輸出反相器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)用三態(tài)輸出反相器接成總線結(jié)構(gòu)………總總用三態(tài)輸出90下頁(yè)返回6.改進(jìn)的CMOS門電路(1)高速CMOS電路由于在MOS管中存在著一些寄生電容，因而降低了MOS管的開(kāi)關(guān)速度。為了減小這些寄生電容，在高速M(fèi)OS電路中從工藝上作了改進(jìn)。首先盡量減小溝道的長(zhǎng)度，縮小整個(gè)MOS管的尺寸。其次采用了硅柵自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)減小了柵極和漏極、柵極和源極的重疊區(qū)，使CGD和CGS的數(shù)值減小。上頁(yè)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回6.改進(jìn)的CMOS門電路(1)高速CMOS電路91下頁(yè)返回上頁(yè)用短溝道、硅柵自對(duì)準(zhǔn)工藝生產(chǎn)的高速CMOS門電路，其平均傳輸延遲時(shí)間小于10ns，高速CMOS門電路的通用系列為54HC/74HC系列。該系列產(chǎn)品使用+5V電源，輸出的高、低電平與TTL電路兼容。54HC/74HC×××與54LS/74LS×

×

×

，只要最后×××表示的數(shù)字相同，則兩種器件的邏輯功能、外形尺寸、引腳排列順序也完全相同。但兩種器件不能簡(jiǎn)單地互換使用。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)用短溝道、硅柵自對(duì)準(zhǔn)工藝生產(chǎn)的高速CMOS門電路92下頁(yè)返回(2)Bi-CMOS電路Bi-CMOS是雙極型-CMOS(Bipolar-CMOS)電路的簡(jiǎn)稱。這種門電路的特點(diǎn)是邏輯部分采用CMOS結(jié)構(gòu)，輸出極采用雙極型三極管。因此，它兼有CMOS電路的低功耗，和雙極型電路低輸出內(nèi)阻的優(yōu)點(diǎn)。目前Bi-CMOS反相器的傳輸延遲時(shí)間可減小到1ns以下。上頁(yè)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回(2)Bi-CMOS電路Bi-CMOS是雙極型-93下頁(yè)返回六、CMOS電路的正確使用1.輸入電路的靜電防護(hù)為防止靜電電壓造成的損壞，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）在存儲(chǔ)和運(yùn)輸CMOS器件時(shí)，不要使用易產(chǎn)生靜電高壓的化工材料和化纖織物包裝，最好采用金屬屏蔽層作包裝材料。2）組裝、調(diào)試時(shí)，應(yīng)使電烙鐵和其他工具、儀表、工作臺(tái)臺(tái)面等良好接地。操作人員的服裝和手套等應(yīng)選用無(wú)靜電的原料制作。上頁(yè)3）不用的輸入端不應(yīng)懸空。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回六、CMOS電路的正確使用1.輸入電路的靜電防護(hù)為94下頁(yè)返回2.輸入電路的過(guò)流保護(hù)由于輸入保護(hù)電路中的鉗位二極管電流容量有限，所以在可能出現(xiàn)較大輸入電流的場(chǎng)合，必須采取以下保護(hù)措施：1）輸入端接低內(nèi)阻信號(hào)源時(shí)，應(yīng)在輸入端與信號(hào)源之間串進(jìn)保護(hù)電阻，保證輸入保護(hù)電路中的二極管導(dǎo)通時(shí)電流不超過(guò)1mA。2）輸入端接有大電容時(shí)，應(yīng)在輸入端和電容之間接入保護(hù)電阻。上頁(yè)3）輸入端接長(zhǎng)線時(shí)，應(yīng)在門電路的輸入端接入保護(hù)電阻。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回2.輸入電路的過(guò)流保護(hù)由于輸入保護(hù)電路中的鉗位二極95返回3.CMOS電路鎖定效應(yīng)的防護(hù)鎖定效應(yīng)，或稱為可控硅效應(yīng)，是CMOS電路中的一個(gè)特有問(wèn)題。發(fā)生鎖定效應(yīng)以后往往會(huì)造成器件的永久失效，為防止發(fā)生鎖定效應(yīng)，可以采取以下防護(hù)措施：1）在輸入端和輸出端設(shè)置鉗位電路。2）在VDD可能出現(xiàn)瞬時(shí)高電壓時(shí),在CMOS電路的電源輸入端加去耦電路。3）當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源分別供電時(shí)，各電源的開(kāi)關(guān)順序必須合理。下頁(yè)上頁(yè)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路返回3.CMOS電路鎖定效應(yīng)的防護(hù)鎖定效應(yīng)，或稱為可控硅效96演講完畢，謝謝聽(tīng)講!再見(jiàn)，seeyouagain3rew2022/12/17數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路演講完畢，謝謝聽(tīng)講!再見(jiàn)，seeyouagain3rew97數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路2022/12/17數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路2022/12/13數(shù)字電子技術(shù)第398退出3.1概述3.3CMOS門電路3.2半導(dǎo)體二極管門電路*

3.4其他類型MOS集成電路3.5TTL門電路青島科技大學(xué)電工電子教研室*

3.6其他類型的雙極性數(shù)字集成電路*

3.8TTL電路與MOS電路的接口2.門電路*

3.7Bi-MOS電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路退出3.1概述3.3CMOS門電路3.2半導(dǎo)體二極管門99§3-1概述門電路用于實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。常用：與門、或門、非門、或非門、與非門的 電路等。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路§3-1概述門電路用于實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的100

(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端呈現(xiàn)的電阻為無(wú)窮大。vo=VCC

(2)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端呈現(xiàn)的電阻為零,開(kāi)關(guān)兩端的電壓vO=0S開(kāi)關(guān)用晶體管組成用vI控制三極管工作在截止和導(dǎo)同兩個(gè)狀態(tài)

(3)單開(kāi)關(guān)電路功率損耗大 PR=V2CC/R。單開(kāi)關(guān)電路雙開(kāi)關(guān)電路S1、S1開(kāi)關(guān)狀態(tài)相反數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端呈現(xiàn)的電阻為無(wú)窮大。vo=V101非特別說(shuō)明用正邏輯。本書中一律采用正邏輯。高電平用邏輯1表示，低電平用邏輯0表示正邏輯與負(fù)邏輯高電平用邏輯0表示，低電平用邏輯1表示高低電平的允許范圍圖3.1.2正邏輯與負(fù)邏輯高←→1；低←→0。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路非特別說(shuō)明用正邏輯。高電平用邏輯1表示，低電平用邏輯0表示102半導(dǎo)體二極管幾種外形構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼=二極管(Diode)符號(hào)：陰極陽(yáng)極3.2半導(dǎo)體二極管和三機(jī)關(guān)的開(kāi)關(guān)特性3.2.1半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性單向?qū)щ?。特性：二極管的伏安特性

外加正向電壓時(shí)導(dǎo)通。外加反向電壓時(shí)截止。PN數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路半導(dǎo)體二極管幾種外形構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼=1033.2.1二極管的開(kāi)關(guān)特性：VI=VIH

D截止，VO=VOH=VCCVI=VIL

D導(dǎo)通，VO=VOL=0.7V高電平：VIH=VCC低電平：VIL=0數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路3.2.1二極管的開(kāi)關(guān)特性：VI=VIH高電平：VIH=V1040V工作原理:A、B中有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平0V時(shí)，只有A、B全為高電平3V，0.7V3.7VABY3.7V3V3V3V0V0V0V3V0V0.7V0.7V0.7V則輸出Y就為低電平0.7V則輸出Y才為高電平3.7V3.2.2二極管與門電路ABY000010100111圖3.2.5二極管與門3V3V設(shè)VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二極管導(dǎo)通時(shí)VDF=0.7V數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路0V工作原理:A、B中有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平0V時(shí)，1053.2.3二極管或門加到A,B的VIH=3VVIL=0V二極管導(dǎo)通時(shí)VDF=0.7ABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111規(guī)定2.3V以上為10V以下為0數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路3.2.3二極管或門加到A,B的VIH=3VABY106二極管構(gòu)成的門電路的缺點(diǎn)電平有偏移帶負(fù)載能力差只用于IC內(nèi)部電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路二極管構(gòu)成的門電路的缺點(diǎn)電平有偏移數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路107體積大、工作不可靠。2.需要不同電源。3.各種門的輸入、輸出電平不匹配。分立元件門電路的缺點(diǎn):本節(jié)小結(jié)1、二極管開(kāi)關(guān)特性（恒壓降）2、與、或、非門電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路體積大、工作不可靠。分立元件門電路的缺點(diǎn):本節(jié)小結(jié)數(shù)字電子技108第三節(jié)TTL門電路TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理TTL反相器的靜態(tài)輸入、輸出特性TTL反相器的動(dòng)態(tài)特性其他類型的TTL門電路TTL門電路的改進(jìn)系列半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路第三節(jié)TTL門電路TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理TT109下頁(yè)返回上頁(yè)vBE>VON

時(shí)三極管導(dǎo)通vBE<VON

時(shí)三極管截止1.三極管的輸入特性vBE+-iBUBE/ViB/μAO實(shí)際特性理想特性VON一、半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)vBE>VON時(shí)三極管導(dǎo)通1.三極管的110下頁(yè)返回上頁(yè)飽和區(qū)：UCE很小深度飽和時(shí)在0.3V以下iC/mAOuCE/ViB=80μA60402002.三極管的輸出特性放大區(qū)截止區(qū)：iC幾乎為零ICEO通常在1μA以下放大區(qū)：iC隨iB成正比地變化幾乎不受vCE變化的影響vce+-icvBE+-iB數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回上頁(yè)飽和區(qū)：UCE很小iC/mAOuCE/ViB=8111三、雙極型三極管的基本開(kāi)關(guān)電路只要參數(shù)合理：VI=VIL時(shí)，T截止，VO=VOHVI=VIH時(shí)，T導(dǎo)通，VO=VOL數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路三、雙極型三極管的基本開(kāi)關(guān)電路只要參數(shù)合理：數(shù)字電子技術(shù)第3112四.雙極性三極管的基本開(kāi)關(guān)電路當(dāng)VI=0時(shí),T截止：

IB=0

IC=ICEO0vo=voH=vcc

當(dāng)VI>Von時(shí),T導(dǎo)通：vo=vCE=vcc-icRc=vcc-βiBRc(3.5.1)

(3.5.2)

電壓放大倍數(shù)：數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路四.雙極性三極管的基本開(kāi)關(guān)電路當(dāng)VI=0時(shí),T截止：v113工作狀態(tài)分析：

飽和基極電流：飽和時(shí)應(yīng)保證：iB≧IBS(3.5.4)

iC≦βiB結(jié)論：只要合適的選擇電路參數(shù)，保證:當(dāng)vi為低電平VIL時(shí)VBE<Von，三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)vi為高電平VIH時(shí)IB>IBS

，三極管工作在飽和狀態(tài)。三極管就相當(dāng)于一個(gè)受vi控制的開(kāi)關(guān)。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路工作狀態(tài)分析：飽和基極電流：飽和時(shí)應(yīng)保證：iB≧IBS114五、動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性從二極管已知，PN結(jié)存在電容效應(yīng)。在飽和與截止兩個(gè)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，iC的變化將滯后于VI，則VO的變化也滯后于VI。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路五、動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性從二極管已知，PN結(jié)存在電容效應(yīng)。數(shù)字電子技115六、三極管反相器三極管的基本開(kāi)關(guān)電路就是非門 實(shí)際應(yīng)用中，為保證 VI=VIL時(shí)T可靠截止，常在 輸入接入負(fù)壓。

參數(shù)合理？VI=VIL時(shí)，T截止，VO=VOHVI=VIH時(shí)，T截止，VO=VOL數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路六、三極管反相器三極管的基本開(kāi)關(guān)電路就是非門參數(shù)合理？數(shù)字116T深度飽和T截止邏輯符號(hào)為保證在輸入低電平時(shí),三極管可靠截止，接入了電阻R2和負(fù)電源VEE。5.三極管反相器三極管非門（反相器）-VEEVccRC

R1

Y（vo）TR2A（vI）AY仿真數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路T深度飽和T截止邏輯符號(hào)為保證在輸入低電平時(shí),5.三極管反117下頁(yè)返回1961年美國(guó)德克薩斯儀器公司率先制成了集成電路。集成電路體積小、重量輕、可靠性好，因而在大多數(shù)領(lǐng)域里迅速取代了分立器件電路。按照集成度（即每一片硅片中所含元器件數(shù)）的高低，3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理上頁(yè)根據(jù)制造工藝的不同，集成電路又分成雙極型和單極型兩類。TTL電路是目前雙極型數(shù)字集成電路中用得最多的一種。小規(guī)模集成電路（SmallScaleIntegration,簡(jiǎn)稱SSI）中規(guī)模集成電路（MediumScaleIntegration,簡(jiǎn)稱MSI）大規(guī)模集成電路（LargeScaleIntegration,簡(jiǎn)稱LSI）超大規(guī)模集成電路（VeryLargeScaleIntegration,簡(jiǎn)稱VLSI）集成電路分成數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)返回1961年美國(guó)德克薩斯儀器公司率先制成了集成電路。集118設(shè)：電源電壓

VCC=5V輸入高電平VIH=3.4V輸入低電平VIL=0.2V開(kāi)啟電壓

VON=0.7V1.電路結(jié)構(gòu)反相器是TTL電路中電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。因電路輸入端和輸出端均為三極管結(jié)構(gòu)，所以稱做三極管-三極管邏輯電路，簡(jiǎn)稱TTL電路。TTL反相器的典型電路輸入級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路設(shè)：1.電路結(jié)構(gòu)反相器是TTL電路中電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。T119vI=VIL=0.2V時(shí)vB1=VIL+VON

=0.9VT2、T5截止,T4、D2導(dǎo)通,輸出為高電平。工作原理T1工作在深度飽和狀態(tài)，TTL反相器的典型電路輸入級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路vI=VIL=0.2V時(shí)vB1=VIL+VO120vI=VIH=3.4V時(shí)vB1=VIH+VON

=4.1VT2、T5導(dǎo)通，vB1被鉗位在2.1V，T4、D2截止，T5飽和，輸出為低電平。輸入輸出之間是反相關(guān)系，即TTL反相器的典型電路輸入級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路vI=VIH=3.4V時(shí)vB1=VIH+VO121需要說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題：

數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路需要說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題：數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路1222、電壓傳輸特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路2、電壓傳輸特性數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路123圖3.5.10TTL反相器的電壓傳輸特性曲線V0Vi123450.5123.2.10.61.43.4ABCDE截止區(qū)線性區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)飽和區(qū)閾值電壓：1.4V2、電壓傳輸特性輸出高電平輸出低電平輸入低電平輸入高電平數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路圖3.5.10TTL反相器的電壓傳輸特性曲線V0Vi121243.輸入躁聲容限定義：在保證輸出高、低電平基本不變（或者說(shuō)變化的大小不超過(guò)允許限度）的條件下，輸入電平的允許波動(dòng)范圍，稱為輸入噪聲容限。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路3.輸入躁聲容限定義：在保證輸出高、低電平基本不變數(shù)字電子技125輸入為高電平時(shí)的噪聲容限為：輸入為低電平時(shí)的噪聲容限為：VNHVIH（min）VIL（max）VNLvoviVOH（min）VOL（max）0輸出1輸出0輸入1輸入vovi數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路輸入為高電平時(shí)的噪聲容限為：輸入為低電平時(shí)的噪聲容限為：VN126下頁(yè)上頁(yè)74系列門電路的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為可得返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)74系列門電路的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為可得返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章127下頁(yè)上頁(yè)輸入低電平電流為：三、TTL反相器的靜態(tài)輸入、輸出特性當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)T1處于倒置狀態(tài)1.輸入特性返回TTL反相器的輸入端等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)輸入低電平電流為：三、TTL反相器的靜態(tài)輸入、輸128TTL反相器的輸入特性曲線-1.0-0.50.51.01.52.00-0.5-1.0-1.5-2.0vI/ViI/mATTL反相器的輸入特性下頁(yè)上頁(yè)返回TTL反相器的輸入端等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路TTL反相器的輸入特性曲線-1.0-0.5129拉電流負(fù)載受功耗的限制，74系列規(guī)定iL不能超過(guò)0.4mA。2.輸出特性(1)高電平輸出特性-15-10-503.02.01.0VOH/ViL/mATTL反相器高電平輸出特性下頁(yè)上頁(yè)返回R4T4D2VCCR2RLvOiL1.6kΩ130ΩTTL反相器高電平輸出等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路拉電流負(fù)載受功耗的限制，74系列規(guī)定iL不能超過(guò)0.4mA。130下頁(yè)上頁(yè)TTL反相器低電平輸出特性1051.02.0015（2）低電平輸出特性帶灌電流負(fù)載能力IOL可達(dá)16mA。灌電流負(fù)載返回TTL反相器低電平輸出等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)TTL反相器低電平輸出特性1051.02.0015（131下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.2]計(jì)算門G1最多可驅(qū)動(dòng)多少個(gè)同樣的門電路負(fù)載。G1最多可驅(qū)動(dòng)10個(gè)同樣的門電路負(fù)載，這個(gè)數(shù)值叫做門電路的扇出系數(shù)。解：返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.2]G1最多可驅(qū)動(dòng)10個(gè)同樣的門電路負(fù)132若RP較小，相當(dāng)于輸入一個(gè)低電平信號(hào)。若RP較大，相當(dāng)于輸入一個(gè)高電平信號(hào)。3.輸入端負(fù)載特性TTL反相器輸入端負(fù)載特性2.01.01.02.003.0下頁(yè)上頁(yè)返回VCCR1be2be5vIT14kΩRPTTL反相器輸入端經(jīng)電阻接地時(shí)的等效電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路若RP較小，相當(dāng)于輸入一個(gè)低電平信號(hào)。3.輸入端負(fù)載特性T133下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.3]為保證門G1輸出的高、低電平能正確地傳送到門G2的輸入端，要求vo1=VOH時(shí)vI2≥VIH(min),vO1=VOL時(shí)vI2≤

VIL(max)，試計(jì)算Rp的最大允許值是多少。已知G1、G2均為74系列反相器。解：vo1=VOH，vI2≥VIH(min)時(shí)返回例3.3.3的電路Rp數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.3]為保證門G1輸出的高、低電平能正確134下頁(yè)上頁(yè)vO1=VOL，Vi2≤

VIL(max)時(shí)應(yīng)取返回VOLVCCR1be2be5T14kΩRP數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)vO1=VOL，Vi2≤VIL(max)時(shí)應(yīng)取135下頁(yè)上頁(yè)四、TTL反相器的動(dòng)態(tài)特性返回1.傳輸延遲時(shí)間在TTL電路中，由于二極管和三極管從導(dǎo)通變?yōu)榻刂够驈慕刂棺優(yōu)閷?dǎo)通都需要一定的時(shí)間，且有二極管、三極管以及電阻、連接線等的寄生電容存在，所以把理想的矩形電壓信號(hào)加到TTL反相器的輸入端時(shí)，輸出電壓的波形不僅要比輸入信號(hào)滯后，而且波形的上升沿和下降沿也將變壞。把輸出電壓波形滯后于輸入電壓波形的時(shí)間，做傳輸延遲時(shí)間。通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定傳輸延遲時(shí)間的數(shù)值。數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)四、TTL反相器的動(dòng)態(tài)特性返回1.傳輸延遲時(shí)間數(shù)字136下頁(yè)上頁(yè)2.交流噪聲容限將輸出高電平降至2.0V時(shí)輸入正脈沖的幅度，定義為正脈沖噪聲容限。將輸出低電平上升至0.8V時(shí)輸入負(fù)脈沖的幅度，定義為負(fù)脈沖噪聲容限。當(dāng)輸入脈沖的寬度達(dá)到微秒的數(shù)量級(jí)時(shí)，應(yīng)將輸入信號(hào)按直流信號(hào)處理。返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)2.交流噪聲容限將輸出高電平降至2.0V時(shí)輸入正脈沖137下頁(yè)上頁(yè)3.電源的動(dòng)態(tài)尖峰電流輸出由低電平突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降倪^(guò)渡過(guò)程中，出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)T4和T5同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)，有很大的瞬時(shí)電流流經(jīng)T4和T5，使電源電流出現(xiàn)尖峰脈沖。返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)3.電源的動(dòng)態(tài)尖峰電流輸出由低電平突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?38下頁(yè)上頁(yè)1.增加了電源的平均電流。

計(jì)算系統(tǒng)電源容量時(shí)需注意。2.系統(tǒng)中有許多門電路同時(shí)轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)時(shí)，形成一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲源。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將噪聲抑制在允許的限度內(nèi)。尖峰電流帶來(lái)的影響：返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)1.增加了電源的平均電流。尖峰電流帶來(lái)的影響：返回139下頁(yè)上頁(yè)五、其他類型的TTL門電路（1）與非門1.其他邏輯功能的門電路返回多發(fā)射極三極管可看作兩個(gè)發(fā)射極獨(dú)立而基極和集電極分別并聯(lián)在一起的三極管。把兩個(gè)輸入端并聯(lián)使用時(shí)，低電平輸入電流和反相器相同。輸入接高電平時(shí)，輸入端分別為兩倒置三極管的等效集電極，總的輸入電流為單個(gè)輸入端的高電平輸入電流的兩倍。TTL與非門電路仿真數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)五、其他類型的TTL門電路（1）與非門1.其他邏輯140下頁(yè)上頁(yè)（2）或非門返回TTL或非門電路仿真數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)（2）或非門返回TTL或非門電路仿真數(shù)字電子技術(shù)第3141下頁(yè)上頁(yè)（3）與-或非門返回TTL與-或非門數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)（3）與-或非門返回TTL與-或非門數(shù)字電子技術(shù)第3142下頁(yè)上頁(yè)（4）異或門返回TTL異或門數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)（4）異或門返回TTL異或門數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路143推拉式輸出電路結(jié)構(gòu)使用時(shí)有一定的局限性：a)不能把它們的輸出端并聯(lián)使用。b)在采用推拉式輸出級(jí)的門電路中，電源一徑確定，輸出的高電平也就固定了，因而無(wú)法滿足對(duì)不同輸出高低電平的需要。c)推拉式電路結(jié)構(gòu)也不能滿足驅(qū)動(dòng)較大電流，較高電壓的負(fù)載的要求。2.集電極開(kāi)路的門電路（OC門）下頁(yè)上頁(yè)返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路推拉式輸出電路結(jié)構(gòu)使用時(shí)有一定的局限性：a)不能把它們的輸144下頁(yè)上頁(yè)為克服上述局限性，輸出級(jí)改為集電極開(kāi)路的三極管結(jié)構(gòu)。工作時(shí)需外接負(fù)載電阻和電源返回集電極開(kāi)路與非門圖形符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)為克服上述局限性，工作時(shí)需外接負(fù)載電阻和電源返回集電145下頁(yè)上頁(yè)線與OC門輸出并聯(lián)的接法及邏輯圖返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)線與OC門輸出并聯(lián)的接法及邏輯圖返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3146所有OC門同時(shí)截止時(shí)，輸出為高電平。為保證高電平不低于規(guī)定的VOH值，RL取值應(yīng)滿足：外接負(fù)載電阻RL的計(jì)算下頁(yè)上頁(yè)返回nm計(jì)算OC門負(fù)載電阻最大值的工作狀態(tài)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路所有OC門同時(shí)截止時(shí)，為保證高電平不低于規(guī)定的VOH值，RL147當(dāng)OC門中只有一個(gè)導(dǎo)時(shí)，負(fù)載電流全部都流入那個(gè)導(dǎo)通的OC門，RL值不可能太小，以確保流入導(dǎo)通OC門的電流不至超過(guò)最大的負(fù)載電流ILM。下頁(yè)上頁(yè)返回計(jì)算OC門負(fù)載電阻最小值的工作狀態(tài)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路當(dāng)OC門中只有一個(gè)導(dǎo)時(shí)，負(fù)載電流全部都流入那個(gè)導(dǎo)通的OC門，148下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.4]為電阻RL選定合適的阻值。G1、G2為OC門，IOH=200μA，ILM=16mAG3、G4和G5為74系列，IIL=200mA，IIH=40μA要求OC門輸出的VOH≥3.0V，VOL≤0.4V。返回nYABCD例2.3.4的電路數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)[例3.3.4]為電阻RL選定合適的阻值。返回n149下頁(yè)上頁(yè)選定的

RL值應(yīng)在2.63kΩ與0.35kΩ之間。解：返回?cái)?shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)選定的RL值應(yīng)在2.63kΩ與0.35kΩ之150下頁(yè)上頁(yè)（a）控制端高電平有效3.三態(tài)輸出門電路（TS）門EN=1時(shí)EN=0時(shí)，輸出呈高阻態(tài)?？刂贫朔祷谼PENYABEN圖形符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)（a）控制端高電平有效3.三態(tài)輸出門電路（TS）151下頁(yè)上頁(yè)EN=0時(shí)EN=1時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。（b）控制端低電平有效返回DPYABEN圖形符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)EN=0時(shí)EN=1時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。（b）控制端低電152下頁(yè)上頁(yè)返回六、TTL電路的改進(jìn)系列1.74H系列74H系列又稱高速系列。為了提高電路的開(kāi)關(guān)速度，減小傳輸延遲時(shí)間，電路采取了兩項(xiàng)改進(jìn)措施。一是在輸出級(jí)采用了達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，二是將所有電阻的阻值普遍降低了一倍。減小電阻阻值帶來(lái)的不利影響是增加了電路的靜態(tài)功耗。74H系列與非門(74H00)數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)返回六、TTL電路的改進(jìn)系列1.74H系列74H系153下頁(yè)上頁(yè)返回2.74S系列74S系列又稱肖特基系列。在74S系列的門電路中，采用了抗飽和三極管（或稱為肖特基三極管）。抗飽和三極管是由普通的雙極型三極管和肖特基勢(shì)壘二極管組合而成的。肖特基二極管是由金屬和半導(dǎo)體接觸而形成的。bececb數(shù)字電子技術(shù)第3章門電路下頁(yè)上頁(yè)返回2.74S系列74S系列又稱肖特基系列。抗飽和154下頁(yè)上頁(yè)返回電路結(jié)構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)是:為T5管提供了一個(gè)有源泄放電路，減少了T5的基極電流，也就減輕了T5的飽和程度，有利于加快T5從導(dǎo)通變?yōu)榻刂沟倪^(guò)程。有源泄放回路的存在縮短了門電路的傳輸延遲時(shí)間。還改善了門電路的電壓傳輸特性。電路的缺點(diǎn)：電路的功耗加大了。輸出低電平升高了。數(shù)