数字电子技术学习教案

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1、会计学1数字数字(shz)电子技术电子技术第一页，共76页。负逻辑负逻辑10高电平高电平低电平低电平第 2 章 门电路门电路：门电路： 常用常用(chn yn)的门电路：的门电路：实现基本运算、复合运算的单元实现基本运算、复合运算的单元(dnyun)电电路。路。与门、或门、非门、与非门、或非门、与门、或门、非门、与非门、或非门、 与或非门、异或门等。与或非门、异或门等。门电路中以高、低电平表示门电路中以高、低电平表示(biosh)二值逻辑的二值逻辑的0、1两种逻辑状态。两种逻辑状态。高、低电平都允许有一定的变化范围。高、低电平都允许有一定的变化范围。正逻辑：用高电平表示正逻辑：用高电平表示逻辑

2、逻辑1、低电平表示、低电平表示逻辑逻辑0 。负逻辑：用高电平表示负逻辑：用高电平表示逻辑逻辑0、低电平表示、低电平表示逻辑逻辑1。正逻辑正逻辑10低电平低电平高电平高电平第1页/共76页第二页，共76页。电路和图形符号电路和图形符号=5V第 2 章 门电路2.2.1 二极管与门二极管与门1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号输出输出(shch)端端电源电压电源电压 VCC = 5VA、B 输入端的电压输入端的电压 二极管工作状态二极管工作状态 导通、截止导通、截止二极管导通时二极管导通时 VDF 输输入入端端VIH=3V 、VIL=0V第2页/共76页第三页，共76页。电路和图形符号电

3、路和图形符号=5V第 2 章 门电路2.2.1 二极管与门二极管与门1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号电源电源(dinyun)电压电压 VCC = 5VA、B 输入端的电压输入端的电压 二极管工作状态二极管工作状态 导通、截止导通、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 0V 0V D1导通导通 D2导通导通 0.7V0.7V第3页/共76页第四页，共76页。电路和图形符号电路和图形符号=5V第 2 章 门电路2.2.1 二极管与门二极管与门1、电路、电路

4、(dinl)和图形和图形符号符号电源电源(dinyun)电压电压 VCC = 5VA、B 输入端的电压输入端的电压 二极管工作状态二极管工作状态 导通、截止导通、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 D1导通导通 D2导通导通 0 3 0V 3V D1导通导通 0.7V D2截止截止 第4页/共76页第五页，共76页。电路和图形符号电路和图形符号=5V第 2 章 门电路2.2.1 二极管与门二极管与门1、电路、电路(dinl)和图形和图形符号符号电源电源(dinyu

5、n)电压电压 VCC = 5VA、B 输入端的电压输入端的电压 二极管工作状态二极管工作状态 导通、截止导通、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 D1导通导通 D2导通导通 0 3 D1导通导通 D2截止截止 3 0 3V 0V D2导通导通 0.7VD1截止截止 第5页/共76页第六页，共76页。电路和图形符号电路和图形符号=5V第 2 章 门电路2.2.1 二极管与门二极管与门1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号电源电源(dinyun)电压电压 VC

6、C = 5VA、B 输入端的电压输入端的电压 二极管工作状态二极管工作状态 导通、截止导通、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 D1导通导通 D2导通导通 0 3 D1导通导通 D2截止截止 3 0 3V 3V D1截止截止 D2导通导通 3 3 D1导通导通 D2导通导通 0.7V0.7V第6页/共76页第七页，共76页。电路和图形符号电路和图形符号=5V第 2 章 门电路2.2.1 二极管与门二极管与门1、电路、电路(dinl)和图形和图形符号符号电源电源(d

7、inyun)电压电压 VCC = 5VA、B 输入端的电压输入端的电压 二极管工作状态二极管工作状态 导通、截止导通、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 D1导通导通 D2导通导通 0 3 D1导通导通 D2截止截止 3 0 D1截止截止 D2导通导通 3 3 D1导通导通 D2导通导通 3V 以上为逻辑以上为逻辑 1以下为逻辑以下为逻辑0A B Y真真 值值 表表010100110001第7页/共76页第八页，共76页。第 2 章 门电路2.2.2 二极管或门二

8、极管或门1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号电路和图形符号电路和图形符号输输入入(shr)端端输出输出(shch)端端A、B 输入端的电压输入端的电压 二极管工作状态二极管工作状态 导通、截止导通、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V第8页/共76页第九页，共76页。第 2 章 门电路2.2.2 二极管或门二极管或门1、电路、电路(dinl)和图形和图形符号符号电路和图形符号电路和图形符号A、B 输入输入(shr)端的电压端的电压 二极管工作二极管工作(gngzu)状态状态 导通、导通、截止截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0

9、V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 0V 0V D1截止截止 D2截止截止 0第9页/共76页第十页，共76页。第 2 章 门电路2.2.2 二极管或门二极管或门1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号电路和图形符号电路和图形符号A、B 输入输入(shr)端的电端的电压压 二极管工作状态二极管工作状态(zhungti) 导通导通、截止、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 0V 3V D1截止

10、截止 D2截止截止 00 3 D2导通导通 D1截止截止0.7V2.3V 第10页/共76页第十一页，共76页。第 2 章 门电路2.2.2 二极管或门二极管或门1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号电路和图形符号电路和图形符号A、B 输入输入(shr)端的电压端的电压 二极管工作状态二极管工作状态(zhungti) 导通导通、截止、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 3V 0V D1截止截止 D2截止截止 00 3 D2导通导通 D1截止截止2.3V 3

11、 0 D1导通导通 D2截止截止0.7V第11页/共76页第十二页，共76页。第 2 章 门电路2.2.2 二极管或门二极管或门1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号电路和图形符号电路和图形符号A、B 输入端的输入端的(dund)电压电压 二极管工作状态二极管工作状态(zhungti) 导通导通、截止、截止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 3V 3V D1截止截止 D2截止截止 00 3 D2导通导通 D1截止截止2.3V 3 0 D1导通导通 D2截止截止

12、0.7V3 3 D1导通导通 D2导通导通 0.7V第12页/共76页第十三页，共76页。第 2 章 门电路2.2.2 二极管或门二极管或门1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号电路和图形符号电路和图形符号A、B 输入输入(shr)端的电端的电压压 二极管工作二极管工作(gngzu)状态状态 导通、截导通、截止止二极管导通时二极管导通时 VDF VIH=3V 、VIL=0V2、逻辑功能分析、逻辑功能分析A/V B/V 二极管状态二极管状态 Y/V逻辑电平表逻辑电平表0 0 D1截止截止 D2截止截止 00 3 D2导通导通 D1截止截止3 0 D1导通导通 D2截止截止3 3 D1导通

13、导通 D2导通导通 以上为逻辑以上为逻辑 1 0V 以下为逻辑以下为逻辑0A B Y真真 值值 表表010100110111第13页/共76页第十四页，共76页。第 2 章 门电路二极管构成二极管构成(guchng)的门电路的缺点的门电路的缺点电平电平(din pn)有偏移有偏移只用于只用于IC内部内部(nib)电电路路带负载能力差带负载能力差第14页/共76页第十五页，共76页。第 2 章 门电路2.2.3 三极管非门（反相器）三极管非门（反相器）电路和图形符号电路和图形符号VCCVEE1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号2、逻辑、逻辑(lu j)功能分功能分析析 vI 三极管状态

14、三极管状态 vo 逻辑电平表逻辑电平表第15页/共76页第十六页，共76页。第 2 章 门电路2.2.3 三极管非门（反相器）三极管非门（反相器）电路和图形符号电路和图形符号VCCVEE1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号2、逻辑、逻辑(lu j)功能分功能分析析 vI 三极管状态三极管状态 vo 逻辑电平表逻辑电平表第16页/共76页第十七页，共76页。第 2 章 门电路2.2.3 三极管非门（反相器）三极管非门（反相器）电路和图形符号电路和图形符号VCCVEE1、电路、电路(dinl)和图形符和图形符号号2、逻辑、逻辑(lu j)功能分功能分析析 vI 三极管状态三极管状态 vo

15、 逻辑电平表逻辑电平表第17页/共76页第十八页，共76页。第 2 章 门电路2.2.3 三极管非门（反相器）三极管非门（反相器）电路和图形符号电路和图形符号VCCVEE1、电路、电路(dinl)和图形和图形符号符号2、逻辑、逻辑(lu j)功能分析功能分析 vI 三极管状态三极管状态 vo 逻辑电平表逻辑电平表输入、输出输入、输出 高电平为逻辑高电平为逻辑 1低电平为逻辑低电平为逻辑 0A Y真真 值值 表表0110第18页/共76页第十九页，共76页。第 2 章 门电路2.3.1 TTL反相器的电路结构反相器的电路结构(jigu)和工作原理和工作原理一、电路一、电路(dinl)结构和逻辑关

16、系结构和逻辑关系TTL反相器电路反相器电路VCC = 5V VIL VIH PN结导通压降结导通压降VON 第19页/共76页第二十页，共76页。第 2 章 门电路2.3.1 TTL反相器的电路结构反相器的电路结构(jigu)和工作原理和工作原理一、电路一、电路(dinl)结构和逻辑关系结构和逻辑关系TTL反相器电路反相器电路VCC = 5V VIL VIH PN结导通压降结导通压降VON (1) vI =VIL= 0.2V( A=0 )1V截截 止止截截 止止5V导通导通导通导通 vO 50.7 = 3.4V( Y=1 )第20页/共76页第二十一页，共76页。第 2 章 门电路2.3.1

17、TTL反相器的电路结构反相器的电路结构(jigu)和工作原理和工作原理一、电路一、电路(dinl)结构和逻辑关系结构和逻辑关系TTL反相器电路反相器电路VCC = 5V VIL VIH PN结导通压降结导通压降VON (1) vI =VIL= 0.2V( A=0 ) vO 50.7 = 3.4V( Y=1 )(2) vI =VIH= 3.4V( A=1 )导通导通1V导通导通截止截止(jizh)截止截止 vO 0.2V( Y=0 )第21页/共76页第二十二页，共76页。第 2 章 门电路2.3.1 TTL反相器的电路结构反相器的电路结构(jigu)和工作原理和工作原理一、电路一、电路(din

18、l)结构和逻辑关系结构和逻辑关系TTL反相器电路反相器电路VCC = 5V VIL VIH PN结导通压降结导通压降VON (1) vI =VIL= 0.2V( A=0 ) vO 50.7 = 3.4V( Y=1 )(2) vI =VIH= 3.4V( A=1 ) vO 0.2V( Y=0 )第22页/共76页第二十三页，共76页。第 2 章 门电路几点说明几点说明(shumng)：TTL反相器电路反相器电路(1) 二极管二极管 D1 用于抑制用于抑制(yzh) (2) 二极管二极管 D2 使使 T5导通导通负向干扰负向干扰(gnro)；时时T4可靠截止。可靠截止。(3) 输入端悬空时，相当输

19、入端悬空时，相当输入逻辑输入逻辑1、输入电压、输入电压vI 。第23页/共76页第二十四页，共76页。第 2 章 门电路几点说明几点说明(shumng)：TTL反相器电路反相器电路(1) 二极管二极管 D1 用于抑制用于抑制(yzh) (2) 二极管二极管 D2 使使 T5导通导通负向干扰负向干扰(gnro)；时时T4可靠截止。可靠截止。(3) 输入端悬空时，相当输入端悬空时，相当输入逻辑输入逻辑1、输入电压、输入电压vI 。T1 射射 结结正偏导通正偏导通D1 反偏截止反偏截止 电电 阻阻 很很 大大 端电压很大端电压很大 VB1很大很大T1集电集电结导通结导通导通导通导通导通1V截止截止截

20、止截止第24页/共76页第二十五页，共76页。第 2 章 门电路二、电压传输二、电压传输(chun sh)特性特性TTL反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性输出电压输出电压 v0 随输入电压随输入电压 vI 变化变化(binhu)曲线。曲线。(1) AB段段 截止截止(jizh)区区 vI 0.6V 截止区截止区vI VB1 T1导通导通T2 截止截止T5 截止截止T4导通导通D2导通导通 vO = VOH = VCCVR2VBE4VD2第25页/共76页第二十六页，共76页。第 2 章 门电路二、电压传输二、电压传输(chun sh)特性特性TTL反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性

21、输出电压输出电压 v0 随输入随输入(shr)电压电压 vI 变化曲线。变化曲线。(1) AB段段 截止截止(jizh)区区 vI 0.6V 截止区截止区 vO = VOH = VCCVR2VBE4VD2(2) BC段段 线性区线性区 线性区线性区 vI T2导通导通 （放大区）（放大区）T5截止截止vI vovIVB12VT1导通导通 T4导通导通 （放大区）（放大区）D2导通导通第26页/共76页第二十七页，共76页。第 2 章 门电路二、电压二、电压(diny)传输特性传输特性TTL反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性输出电压输出电压 v0 随输入电压随输入电压 vI 变化变化(bi

22、nhu)曲线。曲线。(1) AB段段 截止截止(jizh)区区 vI 0.6V 截止区截止区 vO = VOH = VCCVR2VBE4VD2(2) BC段段 线性区线性区 线性区线性区 vIvI vo(3) CD段段 转折区转折区 转转折折区区vI = VTH 1.4V VTH 阈值电压阈值电压（转折区中点对应的输入电压）（转折区中点对应的输入电压）vI 1.4V VB1=2.1V T4截止截止T2导通导通T5导通导通vO 迅速迅速VOL第27页/共76页第二十八页，共76页。第 2 章 门电路二、电压二、电压(diny)传输特性传输特性TTL反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性输出电压

23、输出电压 v0 随输入随输入(shr)电压电压 vI 变化曲线。变化曲线。(1) AB段段 截止截止(jizh)区区 vI 0.6V 截止区截止区 vO = VOH = VCCVR2VBE4VD2(2) BC段段 线性区线性区 线性区线性区 vIvI vo(3) CD段段 转折区转折区 转转折折区区vI = VTH 1.4V VTH 阈值电压阈值电压（转折区中点对应的输入电压）（转折区中点对应的输入电压）vO 迅速迅速VOL(4) DE段段 饱和区饱和区 饱和区饱和区vI 1.4V vI 继续继续， vO =VOL不变不变第28页/共76页第二十九页，共76页。第 2 章 门电路二、电压二、电

24、压(diny)传输特性传输特性TTL反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性输出电压输出电压 v0 随输入电压随输入电压 vI 变化变化(binhu)曲线。曲线。(1) AB段段 截止截止(jizh)区区 vI 0.6V 截止区截止区 vO = VOH = VCCVR2VBE4VD2(2) BC段段 线性区线性区 线性区线性区 vIvI vo(3) CD段段 转折区转折区 转转折折区区vI = VTH 1.4V VTH 阈值电压阈值电压（转折区中点对应的输入电压）（转折区中点对应的输入电压）vO 迅速迅速VOL(4) DE段段 饱和区饱和区 饱和区饱和区vI 1.4V vI 继续继续， vO

25、=VOL不变不变第29页/共76页第三十页，共76页。第 2 章 门电路三、输入三、输入(shr)端噪声容限端噪声容限电压传输特性电压传输特性(txng)表明：表明：TTL反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性当输入当输入(shr)信号信号vI偏离正常的偏离正常的VIH和和VIL的一定范围内，的一定范围内， 信号信号 vO 基本不变。基本不变。 输出输出 在输出信号在输出信号 vO 允许变化允许变化 的范围内，的范围内， 输入信号输入信号 vI 的允的允 许变化范围称为输入噪声容限。许变化范围称为输入噪声容限。 第30页/共76页第三十一页，共76页。第 2 章 门电路输入噪声容限示意图输入

26、噪声容限示意图输入输入(shr)低电平噪声容限低电平噪声容限VNL= VIL(max) VOL(max) 输入输入(shr)高电平噪声容限高电平噪声容限VNH= VOH(min) VIH(min) 第31页/共76页第三十二页，共76页。第 2 章 门电路2.3.2 TTL反相器的静态反相器的静态(jngti)输入特性和输出特性输入特性和输出特性一、输入一、输入(shr)特性特性TTL反相器的输入端等效电路反相器的输入端等效电路TTL反相器反相器第32页/共76页第三十三页，共76页。第 2 章 门电路2.3.2 TTL反相器的静态输入反相器的静态输入(shr)特性和输出特性特性和输出特性一、

27、输入一、输入(shr)特性特性TTL反相器的输入端等效电路反相器的输入端等效电路输入电流输入电流 iI 随输入电压随输入电压 vI 变化变化(binhu)的曲线。的曲线。TTL反相器的输入特性反相器的输入特性(1) 输入短路电流输入短路电流 IIS 输入电压输入电压vI = 0时的输入电流时的输入电流 。方向：从输入端流出方向：从输入端流出 。近似分析时，用近似分析时，用 IIS表示输入低电平时的电流。表示输入低电平时的电流。IIS (2) 高电平输入电流高电平输入电流 IIH 输入电压输入电压vI VTH时的输入电流时的输入电流 。方向：流入输入端方向：流入输入端 。IIH 第33页/共76

28、页第三十四页，共76页。第 2 章 门电路二、输出特性二、输出特性1、输出、输出(shch)高电平特性高电平特性TTL反相器高电平输出等效电路反相器高电平输出等效电路输出电压输出电压(diny) v0 随负载电流随负载电流iL 变化的曲线。变化的曲线。TTL反相器反相器第34页/共76页第三十五页，共76页。第 2 章 门电路二、输出特性二、输出特性1、输出、输出(shch)高电平特性高电平特性TTL反相器高电平输出等效电路反相器高电平输出等效电路输出输出(shch)电压电压 v0 随输出随输出(shch)负载电流负载电流iL 变变化的曲线。化的曲线。TTL反相器高电平输出特性反相器高电平输出

29、特性(1) 负载负载(fzi)电流电流iL方向：从输出端流出方向：从输出端流出(拉电流拉电流)。(2) 负载电流负载电流iL 增大，输出高电平增大，输出高电平VOH下降。下降。(3) 对负载电流对负载电流iL最大值有限制。最大值有限制。第35页/共76页第三十六页，共76页。第 2 章 门电路2、输出、输出(shch)低电平特性低电平特性TTL反相器反相器TTL反相器低电平输出等效电路反相器低电平输出等效电路第36页/共76页第三十七页，共76页。第 2 章 门电路2、输出、输出(shch)低电平特性低电平特性TTL反相器低电平输出等效电路反相器低电平输出等效电路TTL反相器低电平输出特性反相

30、器低电平输出特性(1) 负载电流负载电流(dinli)iL方向：流入输出端方向：流入输出端 (灌电流灌电流(dinli)。(2) 负载负载(fzi)电流电流iL 增大，输出低电平增大，输出低电平VOL上升。上升。(3) 对负载电流对负载电流iL最大值有限制。最大值有限制。第37页/共76页第三十八页，共76页。第 2 章 门电路门电路的扇出系数门电路的扇出系数(xsh)N ： 一个一个(y )门，能驱动同类门电路的个数。门，能驱动同类门电路的个数。 例例 在图示电路中，计算在图示电路中，计算(j sun)门门G1最多可以驱动最多可以驱动 多少个同样的门多少个同样的门电电路负载。要求路负载。要求

31、G1输出高、低电平满足输出高、低电平满足 VOH， VOL。门的输入特性、输出特性如前图所示。门的输入特性、输出特性如前图所示。第38页/共76页第三十九页，共76页。第 2 章 门电路TTL反相器低电平输出特性反相器低电平输出特性解：解： 计算保证计算保证 VOL时可以驱动时可以驱动(q dn)的门电路数目的门电路数目N1。在低电平输出特性上查出：在低电平输出特性上查出： VOL= 时的负载时的负载(fzi)电流电流 iL= 16mA。0.2 16 TTL反相器的输入特性反相器的输入特性在输入在输入(shr)特性上查出：特性上查出：0.2 vI= 时门的输入电流时门的输入电流 iI= 1mA

32、。由由 N1 |iI | iL有有 N1 iL|iI |= = 16 161第39页/共76页第四十页，共76页。第 2 章 门电路TTL反相器高电平输出特性反相器高电平输出特性TTL反相器的输入特性反相器的输入特性计算计算(j sun)保证保证 VOH时可以驱动的门电路数目时可以驱动的门电路数目N2 。在高电平输出特性上查出：在高电平输出特性上查出：VOH = 时的负载时的负载(fzi)电流电流 iL= 。在输入在输入(shr)特性上查出：特性上查出：器件手册规定：器件手册规定： IOH，取负载电流取负载电流 iL 。高电平输入电流高电平输入电流 IIH= 40A。IIH由由 N2 IIH

33、| iL |N2 IIH|iL |= = 10 0.40.04有有 第40页/共76页第四十一页，共76页。第 2 章 门电路取取N1、N2中数值小者为门中数值小者为门G1可以可以(ky)驱动同类门的最大数目。驱动同类门的最大数目。即即G1门的扇出系数门的扇出系数(xsh) N = N2 = 10 。第41页/共76页第四十二页，共76页。第 2 章 门电路三、输入三、输入(shr)端负载特性端负载特性输入电压输入电压 vI 随输入端负载随输入端负载 RP 变化变化(binhu)的曲线的曲线。 TTL反相器输入端经反相器输入端经电阻接地时的等效电路电阻接地时的等效电路TTL反相器反相器第42页

34、/共76页第四十三页，共76页。第 2 章 门电路三、输入三、输入(shr)端负载特性端负载特性输入电压输入电压 vI 随输入端负载电阻随输入端负载电阻 RP 变化变化(binhu)的曲线。的曲线。 TTL反相器输入端经反相器输入端经电阻接地时的等效电路电阻接地时的等效电路(1) 输入端负载输入端负载(fzi) RP 较小时，输入电压较小时，输入电压 vI VTH ， (2) 输入端负载输入端负载 RP 很大时，输入电压很大时，输入电压 vI = VTH ，TTL反相器输入端负载特性反相器输入端负载特性VTH =1.4V 相当相当于输入逻辑于输入逻辑0； 相当相当于输入逻辑于输入逻辑1。第43

35、页/共76页第四十四页，共76页。第 2 章 门电路2.3.4 其他其他(qt)类型的类型的TTL 门电路门电路一、其他一、其他(qt)逻辑功能的门电路逻辑功能的门电路1、与非门、与非门TTL与非门电路与非门电路(1) T1为多发射极三极管，为多发射极三极管， 实现逻辑实现逻辑(lu j)与运算：与运算： AB等等 效效当当A、B 有低电平时，有低电平时，VB1，T2、T5截止，截止，T4、D3导通，导通，输出输出VOH，Y = 1。当当 A、B 都为时，都为时，VB1，T2、T5导通，导通，T4、D3截止，截止，输出输出VOL，Y = 0。逻辑表达式逻辑表达式Y = A B第44页/共76页

36、第四十五页，共76页。第 2 章 门电路2、或非门、或非门TTL或非门电路或非门电路(1) 2个完全相同的输入个完全相同的输入(shr)电路电路(dinl)。 T1、 T1 的输出并联，的输出并联，为高电平为高电平3.2V(逻辑逻辑(lu j)1)时时，输入输入 A、B 有一个或均有一个或均 使使 T5 导通、导通、T4 截止，截止， 输出为输出为低电平低电平VOL ( Y=0 )；输入输入 A、B 同为低电平同为低电平0.2V(逻辑逻辑0)时，时， 使使 T5 截止、截止、 T4导通，导通， 输出为高电平输出为高电平VOH ( Y=1 )。逻辑表达式逻辑表达式Y = AB第45页/共76页第

37、四十六页，共76页。第 2 章 门电路3、与或非门、与或非门TTL与与或非门或非门(1) 2个完全相同的输入个完全相同的输入(shr)电路电路(dinl) , 输入端为多发输入端为多发射极三射极三极管。极管。(2) 当输入当输入(shr) A、B 同同为高为高 电平电平3.2V(逻辑逻辑1)时，时， 使使T2 、T5 导通而导通而T4截止截止 ， 输出为低电平输出为低电平 VOL ( Y=0 )； 当输入当输入 C、D 同为高电同为高电平平3.2V (逻辑逻辑1) 时，时， 使使T2 、T5 导通而导通而T4截止截止 ， 输出为低电平输出为低电平 VOL ( Y=0 )； 当输入当输入A、B和

38、和 C、D 每每一组不同为高电平时，一组不同为高电平时， 使使T2 、T2 、T5 截止，截止，输出为高电平输出为高电平 VOH ( Y=1 )。逻辑表达式逻辑表达式Y = ABCD第46页/共76页第四十七页，共76页。第 2 章 门电路4、 异或门异或门TTL异异或门或门第47页/共76页第四十八页，共76页。第 2 章 门电路二、二、 集电极开路集电极开路(kil)的门电路的门电路 ( OC门门 )1、推拉式输出、推拉式输出(shch)电路结构的局限电路结构的局限性性 输出输出(shch)电平不可调电平不可调; 输出端不能并联使用。输出端不能并联使用。 负载能力不强，尤其是高电平输出负载

39、能力不强，尤其是高电平输出;推拉式输出级并联的情况推拉式输出级并联的情况解决的方法解决的方法OC门门第48页/共76页第四十九页，共76页。集电极开路集电极开路与非门的电路和图形符号与非门的电路和图形符号第 2 章 门电路2、OC门的结构门的结构(jigu)特点特点 (1) 输出级为输出级为OC三极管三极管T5， T5可承受较大电压可承受较大电压(diny)、电流。、电流。 (2) 使用时，输出端需外接电阻使用时，输出端需外接电阻 RL和电压源和电压源 VCC。 VCCRL(3) 输入输入(shr) A、B 同为高电平同为高电平3.2V (逻辑逻辑1) 时，时， T5饱和，饱和， 输出为输出为

40、 低电平低电平VOL0.2V ( Y=0 )； 输入输入 A、B 有低电平有低电平0.2V (逻辑逻辑0) 时，时， T5截止，截止，输出为输出为 高电平高电平VOH = VCC ( Y=1 )。 逻辑表达式逻辑表达式Y = A BVCCRL第49页/共76页第五十页，共76页。OC门输出并联的接法及逻辑图门输出并联的接法及逻辑图第 2 章 门电路3、OC门实现门实现(shxin)的线与的线与(1) 几个几个OC门的输出端并联门的输出端并联(bnglin)，共用一个外接电阻、电压源。，共用一个外接电阻、电压源。 (2) Y1、Y2 中有低电平输出中有低电平输出(shch)(逻辑逻辑0)，Y 即

41、为低电平输出即为低电平输出(shch)(逻辑逻辑0)；Y1、Y2 只有同为高电平输出只有同为高电平输出(逻辑逻辑1)，Y 即为高电平输出即为高电平输出(逻辑逻辑1)。Y = Y1 Y2 C D A B= AB + CD线与线与 连线实现总输出连线实现总输出Y和每个和每个 门输出门输出Y1 、Y2之间的与逻辑关系。之间的与逻辑关系。总输出总输出Y和和输入输入A、B、C、D为与或非逻辑关系。为与或非逻辑关系。第50页/共76页第五十一页，共76页。第 2 章 门电路三、三、 三态输出三态输出(shch)门电路门电路 ( TS门门 )输出输出(shch)有三种状态有三种状态 输出输出(shch)高电

42、平高电平VOH输出低电平输出低电平VOL输出高阻态输出高阻态 Z输出、输入之间有逻辑关系输出、输入之间有逻辑关系,输出、输入之间没有逻辑关系。输出、输入之间没有逻辑关系。三态三态输出门的电路图和图形符号输出门的电路图和图形符号 ( 控制端低电平有效控制端低电平有效 )为工作状态。为工作状态。(1) 控制端控制端 EN =0 时时 P = 1 , D截止，截止， 状态，状态，(2) 控制端控制端 EN =1 时时 P = 0 , D导通，导通， 为工作为工作T4、T5 均截止，均截止， 为高阻状态，为高阻状态， Y = Z 。逻辑表达式逻辑表达式Y = A B EN =0 Z EN =1 Y =

43、 A B 。第51页/共76页第五十二页，共76页。第 2 章 门电路三态门的应用三态门的应用(yngyng)(1) 用三态输出用三态输出(shch)门接成总线结构门接成总线结构用三态用三态输出门接成总线结构输出门接成总线结构工作工作(gngzu)时，各三态门控时，各三态门控制端制端EN 轮流为轮流为1，各个门的输出信号各个门的输出信号轮流通过总线传输。轮流通过总线传输。第52页/共76页第五十三页，共76页。第 2 章 门电路(2) 用三态输出门实现数据用三态输出门实现数据(shj)的双向的双向传输传输用三态用三态输出门实现数据的双向传输输出门实现数据的双向传输EN=1时，时， 三态门三态门

44、 G1处于处于(chy) 工作工作(gngzu)状态、状态、 G2处于高阻状处于高阻状态，态， 数据数据 DO 经经 G1 门反相后送到门反相后送到 总线上；总线上； 第53页/共76页第五十四页，共76页。第 2 章 门电路(2) 用三态输出门实现用三态输出门实现(shxin)数据的双向数据的双向传输传输用三态用三态输出门实现数据的双向传输输出门实现数据的双向传输EN=1时，时， 三态门三态门 G1处于处于(chy) 工作状态工作状态(zhungti)、 G2处于处于高阻状态高阻状态(zhungti)， 数据数据 DO 经经 G1 门反相后送到门反相后送到 总线上；总线上； EN=0时，时，

45、 三态门三态门 G2处于处于 工作状态、工作状态、 G1处于高阻状态，处于高阻状态， 来自总线上的数据经来自总线上的数据经 G2 门反门反 相后由相后由 DI 送出。送出。第54页/共76页第五十五页，共76页。第 2 章 门电路 一、电路一、电路(dinl)结构结构2.4.1 CMOS反相器及工作反相器及工作(gngzu)原理原理 T1为增强型为增强型PMOS管，管， T1、T2栅极栅极(shn j)接一起做输入端，接一起做输入端， 漏极接一起做漏极接一起做 输出端。输出端。 T2为增强型为增强型NMOS管，管， 为负载管为负载管(有源负载有源负载)。为工作管。为工作管。 MOS管的工作状态

46、：管的工作状态： 导通、截止。导通、截止。 输入电平：输入电平：VIL=0V 、 VIH= VDD MOS管的开启电压：管的开启电压：VGS(th)N = |VGS(th)P | 电源电压：电源电压： VDD VGS(th)N + |VGS(th)P |CMOS反相器电路反相器电路GGDDSS( A )( Y )第55页/共76页第五十六页，共76页。第 2 章 门电路 一、电路一、电路(dinl)结构结构2.4.1 CMOS反相器及工作反相器及工作(gngzu)原理原理 二、逻辑二、逻辑(lu j)功能分析功能分析 vI MOS 管状态管状态 vo 逻辑电平表逻辑电平表CMOS反相器电路反相

47、器电路GGDDSS( A )( Y )第56页/共76页第五十七页，共76页。第 2 章 门电路 一、电路一、电路(dinl)结构结构2.4.1 CMOS反相器及工作反相器及工作(gngzu)原理原理 二、逻辑二、逻辑(lu j)功能分析功能分析 vI MOS 管状态管状态 vo 逻辑电平表逻辑电平表CMOS反相器电路反相器电路GGDDSS( A )( Y )第57页/共76页第五十八页，共76页。第 2 章 门电路 一、电路一、电路(dinl)结构结构2.4.1 CMOS反相器及工作反相器及工作(gngzu)原理原理 二、逻辑二、逻辑(lu j)功能分析功能分析 vI MOS 管状态管状态

48、vo 逻辑电平表逻辑电平表输入输入 、 输出输出 高电平为逻辑高电平为逻辑 1 1低电平为逻辑低电平为逻辑 0 0A Y真真 值值 表表0110CMOS反相器电路反相器电路GGDDSS( A )( Y )逻辑表达式逻辑表达式Y = A第58页/共76页第五十九页，共76页。第 2 章 门电路2.4.4 其他其他(qt)类型的类型的CMOS门电路门电路 一、其他一、其他(qt)逻辑功能的逻辑功能的CMOS门电路门电路 1、 CMOS与非门与非门 T1、 T3 两个两个(lin )PMOS管并联，管并联，CMOS与非门与非门GGGGSSSSDDDD T2、 T4 两个两个NMOS管串联。管串联。

49、MOS管的工作状态：管的工作状态： 导通、截止。导通、截止。 输入电平：输入电平： VIL=0V 、 VIH= VDD MOS管的开启电压：管的开启电压：VGS(th)N = |VGS(th)P | (1) 电路结构电路结构第59页/共76页第六十页，共76页。第 2 章 门电路2.4.4 其他其他(qt)类型的类型的CMOS门电路门电路 一、其他一、其他(qt)逻辑功能的逻辑功能的CMOS门电路门电路 1、 CMOS与非门与非门CMOS与非门与非门GGGGSSSSDDDD (1) 电路电路(dinl)结构结构 (2) 逻辑功能分析逻辑功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表第60页/共

50、76页第六十一页，共76页。第 2 章 门电路2.4.4 其他其他(qt)类型的类型的CMOS门电路门电路 一、其他逻辑一、其他逻辑(lu j)功能的功能的CMOS门电路门电路 1、 CMOS与非门与非门CMOS与非门与非门GGGGSSSSDDDD (1) 电路电路(dinl)结构结构 (2) 逻辑功能分析逻辑功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表第61页/共76页第六十二页，共76页。第 2 章 门电路2.4.4 其他其他(qt)类型的类型的CMOS门电路门电路 一、其他逻辑一、其他逻辑(lu j)功能的功能的CMOS门电路门电路 1、 CMOS与非门与非门CMOS与非门与非门GGG

51、GSSSSDDDD (1) 电路电路(dinl)结构结构 (2) 逻辑功能分析逻辑功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表第62页/共76页第六十三页，共76页。第 2 章 门电路2.4.4 其他其他(qt)类型的类型的CMOS门电路门电路 一、其他一、其他(qt)逻辑功能的逻辑功能的CMOS门电门电路路 1、 CMOS与非门与非门CMOS与非门与非门GGGGSSSSDDDD (1) 电路电路(dinl)结构结构 (2) 逻辑功能分析逻辑功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表第63页/共76页第六十四页，共76页。第 2 章 门电路2.4.4 其他其他(qt)类型的类型的CMOS

52、门电路门电路 一、其他一、其他(qt)逻辑功能的逻辑功能的CMOS门电路门电路 1、 CMOS与非门与非门CMOS与非门与非门GGGGSSSSDDDD (1) 电路电路(dinl)结构结构 (2) 逻辑功能分析逻辑功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表输入、输出高电平为输入、输出高电平为 逻辑逻辑1 低电平为逻辑低电平为逻辑00101A B Y真值表真值表00111110逻辑表达式逻辑表达式Y = A B第64页/共76页第六十五页，共76页。第 2 章 门电路 2、 CMOS或非门或非门 (1) 电路电路(dinl)结构结构CMOS或非门或非门GGGGSSSSDDDD T1、 T3

53、两个两个(lin )PMOS管串联，管串联， T2、 T4 两个两个(lin )NMOS管并联。管并联。 MOS管的工作状态：管的工作状态： 导通、截止。导通、截止。 输入电平：输入电平：VIL=0V 、 VIH= VDD MOS管的开启电压：管的开启电压：VGS(th)N = |VGS(th)P |第65页/共76页第六十六页，共76页。第 2 章 门电路 2、 CMOS或非门或非门 (1) 电路电路(dinl)结构结构CMOS或非门或非门GGGGSSSSDDDD (2) 逻辑逻辑(lu j)功能分析功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表第66页/共76页第六十七页，共76页。第 2

54、 章 门电路 2、 CMOS或非门或非门 (1) 电路电路(dinl)结构结构CMOS或非门或非门GGGGSSSSDDDD (2) 逻辑逻辑(lu j)功能分析功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表第67页/共76页第六十八页，共76页。第 2 章 门电路 2、 CMOS或非门或非门 (1) 电路电路(dinl)结构结构CMOS或非门或非门GGGGSSSSDDDD (2) 逻辑逻辑(lu j)功能分功能分析析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表第68页/共76页第六十九页，共76页。第 2 章 门电路 2、 CMOS或非门或非门 (1) 电路电路(dinl)结构结构CMOS或非门或非

55、门GGGGSSSSDDDD (2) 逻辑逻辑(lu j)功能分析功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表第69页/共76页第七十页，共76页。第 2 章 门电路 2、 CMOS或非门或非门 (1) 电路电路(dinl)结构结构CMOS或非门或非门GGGGSSSSDDDD (2) 逻辑逻辑(lu j)功能分析功能分析vA vB vo 逻辑电平表逻辑电平表输入、输出高电平为输入、输出高电平为 逻辑逻辑1 低电平为逻辑低电平为逻辑00101A B Y真值表真值表00111000逻辑表达式逻辑表达式Y = A+B第70页/共76页第七十一页，共76页。第 2 章 门电路 三、三、 漏极开路漏极开

56、路(kil)的门电路（的门电路（OD门）门）漏极开路输出的与非门漏极开路输出的与非门1、使用、使用(shyng)时，需外接电阻时，需外接电阻RL、电压源、电压源VDD2 (VDD2可以不等于可以不等于VDD1)。2、可实现电平转换、可实现电平转换(zhunhun)、提高驱动能力。、提高驱动能力。3、可将几个、可将几个OD门的输出并联使用，实现线与门的输出并联使用，实现线与 。第71页/共76页第七十二页，共76页。CMOS传输门的电路结构和逻辑符号传输门的电路结构和逻辑符号第 2 章 门电路 四、四、CMOS传输门及双向模拟传输门及双向模拟(mn)开关开关其高电平为其高电平为 VDD ，低电平

57、为，低电平为0；输入电压输入电压(diny) vI的变化范围为的变化范围为 0 VDD ； T1为增强型为增强型NMOS管，管， T2为增强型为增强型PMOS管；管； T1、 T2的源极接一起做输入的源极接一起做输入(shr)端，输入端，输入(shr)电压为电压为vI ； T1、 T2的漏极接一起做输出端，输出电压为的漏极接一起做输出端，输出电压为vO ；输入端、输出端可互换使用；输入端、输出端可互换使用；输入信号可为数字信号，可为模拟信号。输入信号可为数字信号，可为模拟信号。 C、 C 为互反的控制信号，为互反的控制信号， T1、 T2的栅极做控制端，的栅极做控制端，1、CMOS传输门传输门

58、第72页/共76页第七十三页，共76页。第 2 章 门电路 四、四、CMOS传输门及双向模拟传输门及双向模拟(mn)开关开关工作工作(gngzu)过程分过程分析：析：(1) 当当C = 0、C = 1 时时输入输入(shr)电压电压 vI = 0 VDD ，T1、T2均截止，均截止，输出端与输入端之间呈高阻态，输出端与输入端之间呈高阻态，vI传输门截止。传输门截止。1、CMOS传输门传输门0 VDD第73页/共76页第七十四页，共76页。第 2 章 门电路 四、四、CMOS传输门及双向模拟传输门及双向模拟(mn)开关开关工作过程工作过程(guchng)分析：分析：(1) 当当C = 0、C =

59、 1 时时输入输入(shr)电压电压 vI = 0 VDD ，T1、T2均截止，均截止，输出端与输入端之间呈高阻态，输出端与输入端之间呈高阻态，vI传输门截止。传输门截止。1、CMOS传输门传输门(2) 当当C = 1、C = 0 时时0 vI VDD VGS(th)N , T1导通，导通，| VGS(th)p| vI VDD , T2导通，导通， 输入电压输入电压vI 在在 0VDD 范围，范围，T1和和T2至少有至少有 一个导通。一个导通。 所以所以 vO = vI 。 输出表达式输出表达式 vO = vI |高阻态高阻态|C = 1、C = 0C = 0、C = 1第74页/共76页第七十五页，共76页。第 2 章 门电路2. 双向模拟双向模拟(mn)开关开关CMOS双向模拟开关的电路结构和逻辑符号双向模拟开关的电路结构和逻辑符号输出输出(shch)表达式表达式 vO = vI |高阻态高阻态|C = 1C = 0由由CMOS传输传输(chun sh)门、反相器构成，是双向传输门、反相器构成，是双向传输(chun sh)器件。器件。第75页/共76页第七十六页，共76页。