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1、1,电子技术,数字电路部分,第二章 门电路,2,第二章 门电路,2.1 概述,2.2 分离元件门电路,2.3 TTL集成门电路,2.4 其它类型的TTL门电路,2.5 MOS门电路,3,门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，门电路是具有多输入端和单输出端的开关电路，可以独立地完成各种逻辑功能，与我们所讲过的基本逻辑关系相对应，门电路主要有：与门、或门、与非门、或非门、异或门等。,在数字电路中，一般用高电平代表1、低点平代表0，即所谓的正逻辑系统。,2.1 概述,门电路是数字电路中最基本的单元电路,4,只要能判断高低电平即可,K开-Vo=1,输出高电平K合-Vo=0,输出低电平,可用三极管代替,5
2、,三极管的开关特性：,6,逻辑门电路分类：分立元件门电路 集成逻辑门电路,2.2 分立元件门电路,7,二极管与门,一、二极管与门电路,结构组成,8,二极管与门电路,工作过程：,设二极管的饱和压降为0.3伏。,9,工作特点：全高出高，有低出低,二极管与门电路,应用：画输出波形,A,B,F,10,二极管或门,二、二极管或门电路,电路组成,11,二极管或门电路,工作过程,12,二极管或门电路,工作特点：,全低出低，有高出高,应用：画输出波形,13,三极管非门,嵌位二极管,三、三极管非门电路,电路组成,14,（三极管的饱和压降假设为0.3付）,三极管非门电路,工作过程,15,三极管非门电路,电路特点：
3、它只工作在三极管的饱和区和截止区,工作特点：有低出高，有高出低,16,与非门,四、与非门电路,电路组成,17,与非门电路,特点：1、先与后非 2、全高出低，有低出高,18,五、或非门电路,电路组成,19,或非门电路,特点：1、先或后非 2、全低出高，有高出低,20,1.体积大、工作不可靠。,2.需要不同电源。,3.各种门的输入、输出电平不匹配。,分立元件门电路的缺点,4.功耗大。,21,与分立元件电路相比，集成电路具有体积小、可靠性高、速度快的特点，而且输入、输出电平匹配，所以早已广泛采用。根据电路内部的结构，可分为DTL、TTL、HTL、MOS管集成门电路等。,2.3 TTL集成门电路,集成
4、电路：把电容、电阻、二极管、三极管以及电路的连线都集成在一块硅半导体的基片上，组成了一个具有一定逻辑功能的完整电路，并封装在一个管壳内，这就是集成电路。,22,集成电路,优点：体积小、重量轻、功耗小。分类：1、按用途：线性集成电路 数字集成电路 2、按结构：双极型（TTL，ECL，I2L）单极型（MOS）3、按集成度：小规模集成电路（1-10）中规模集成电路（10-100）大规模集成电路（=100）超大规模集成电路（=10000）超超大规模集成电路（=100000）4、按速度：低速集成电路（Tpot40ns）中速集成电路（Tpot16ns）高速集成电路（Tpot6ns）超高速集成电路（Tpot
5、6ns）,23,一、TTL与非门的内部结构,2.3.1 TTL与非门的基本原理,24,TTL与非门的基本原理,1、输入级：R1和一个多发射级晶体管 组成。作用：完成与的逻辑功能。2、中间级：R2和R3、T2组成。作用；完成放大、倒相的功能3、输出级：由R4、R5和T3、T4、T5组成。作用：用来完成非的功能。工作特点：T4、T5一管导通，另一管截止，推拉式工作方式。,25,预备知识,一、晶体三极管的工作状态,26,主要参数,导通条件：Ube0.5v饱和条件：Ubes0.7v,Uces,深饱和,浅饱和,27,1.任一输入为低电平（0.3V）时,1V,不足以让T2、T5导通,TTL与非门的基本原理
6、,工作过程分析,28,1.任一输入为低电平（0.3V）时,1V,uo=5-uR2-ube3-ube43.4V高电平！,29,2.输入全为高电平（3.4V）时,电位被嵌在2.1V,全反偏,1V,30,2.输入全为高电平（3.4V）时,全反偏,uF=0.3V,31,一、电压传输特性,2.3.2 TTL与非门的特性和技术参数,测试电路,32,UOL,(0.3V),传输特性曲线,UOL,(0.3V),阈值UT=1.4V,理想的传输特性,输出高电平,输出低电平,33,1.输出高电平UOH、输出低电平UOL,UOH2.4V UOL 0.4V 便认为合格。,典型值UOH=3.4V UOL 0.3V。,2.阈
7、值电压UT,uiUT时，认为ui是低电平。,uiUT时，认为ui是高电平。,UT=1.4V,34,二、输入、输出负载特性,1.前后级之间电流的联系,35,前级输出为 高电平时,前级,后级,前级流出电流IOH（拉电流）,36,前级输出为 低电平时,前级,后级,流入前级的电流IOL 约 1.4mA(灌电流),37,灌电流的计算,38,关于电流的技术参数,39,2.扇出系数,与门电路输出驱动同类门的个数,前级输出为 高电平时,例如：,40,前级,前级输出为 低电平时,41,输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：,输出高电平时，前级流出的电流（拉电流）：,一般与非门的扇出系数为10。,由于IOL、I
8、OH的限制，每个门电路输出端所带门电路的个数，称为扇出系数。,42,3.输入端通过电阻R接地的情况,输入端“1”,“0”？,43,R较小时,R较小时，uiUT 相当输入低电平，所以输出为高电平。,44,R增大,RuiuiUT时，输入变高，输出变低电平。,R临界=1.45K,45,1.悬空的输入端相当于接高电平。,2.为了防止干扰，可将悬空的输入端接高电平。,说明,46,4.平均传输时间,tpd1,tpd2,平均传输时间,47,2.4.1 集电极开路的与非门（OC门）,2.4 其它类型的TTL门电路,48,符号,！,49,应用时输出端要接一上拉负载电阻RL,50,1.OC门可以实现“线与”功能,
9、F=F1F2F3,RL,51,F=F1F2F3?,52,F=F1F2F3?,所以：F=F1F2F3,53,2.负载电阻RL和电源 UCC可以根据情况选择,如RL用继电器线圈（J）替代，可以实现对其它电路的控制。,54,问题,1.如何确定上拉电阻RL?（RL(max)RL(min)）,参考：阎石数字电子技术基础P80,2.一般的TTL与非门能否线与？,参考：杨福生电子技术P320,55,2.4.2 三态门,E-控制端,56,57,58,&,A,B,F,符号,功能表,59,&,A,B,F,符号,功能表,60,61,62,63,2.5.2 CMOS反相器,64,ui=0,u=“”,工作原理：,65,ui=,u=“”,工作原理：,66,2.5.2 CMOS电路的优点,1.静态功耗小。,2.允许电源电压范围宽（318V）。,3.扇出系数大，抗噪容限大。,
