戴蓓倩《电子线路》-27

《戴蓓倩《电子线路》-27》由会员分享，可在线阅读，更多相关《戴蓓倩《电子线路》-27（40页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 组合逻辑电路组合逻辑电路 -门电路门电路 数字电子电路根数字电子电路根底底12.1 概述概述门电路的作用：是用以实现逻辑关系的电子电门电路的作用：是用以实现逻辑关系的电子电路，与根本逻辑关系相对应。路，与根本逻辑关系相对应。门电路的主要类型：门电路的主要类型：与门、或门、与非门、或与门、或门、与非门、或非门、异或门等。非门、异或门等。门电路的输出状态与赋值对应关系：门电路的输出状态与赋值对应关系：正逻辑：高电位对应正逻辑：高电位对应“1；低电位对应；低电位对应“0。混合逻辑：混合逻辑：输入用正逻辑、输出用负逻辑；或者输输入用正逻辑、输出用负逻辑；或者输入用负逻辑、输出用正逻辑。入用负逻辑、输

2、出用正逻辑。一般采用一般采用正逻辑正逻辑负逻辑：高电位对应负逻辑：高电位对应“0；低电位对应；低电位对应“1。2100VVcc在数字电路中，对电压值为多少并不重要，在数字电路中，对电压值为多少并不重要，只要能判断上下电平即可。只要能判断上下电平即可。K开开-VO输出高电平，对应输出高电平，对应“1。K合合-VO输出低电平，对应输出低电平，对应“0。VOKVccR V V3门门(电子开关电子开关)满足一定条件时，电路允满足一定条件时，电路允 许信号通过许信号通过 开关接通开关接通。开门状态：开门状态：关门状态：关门状态：条件不满足时，信号通不条件不满足时，信号通不过过 开关断开开关断开。4开关开

3、关作用作用二极管二极管反向截止：反向截止：开关接通开关接通开关断开开关断开三极管三极管C,E)饱和区：饱和区：截止区：截止区：开关接通开关接通CEB开关断开开关断开 正向导通：正向导通：CEB5R1R2AF+uccuAtuFt+ucc0.3V三极管的开关特性：三极管的开关特性：62.2 别离元件门电路别离元件门电路 一、二极管与门一、二极管与门FD1D2AB+12VuAuBuF0V0V0.3V0V3V0.3V3V0V0.3V3V3V3.3V逻辑变量逻辑变量逻辑函数逻辑函数(uD=0.3V )7uAuBuF0V0V0.3V0V3V0.3V3V0V0.3V3V3V3.3V0 0 00 1 0 A

4、B F1 0 01 1 1逻辑式：逻辑式：F=A B逻辑符号：逻辑符号：&ABF8二、二极管或门二、二极管或门uAuBuF0V0V-0.3V0V3V2.7V3V0V2.7V3V3V2.7VFD1D2AB-12V9uAuBuF0V0V-0.3V0V3V2.7V3V0V2.7V3V3V2.7V0 0 00 1 1 A B F1 0 11 1 1逻辑式：逻辑式：F=A+B逻辑符号：逻辑符号：1ABF10R1DR2AF+12V+3V三、三极管非门三、三极管非门uAuF3V0.30V3.3嵌位二极管嵌位二极管11uAuF3V0.30V3.3AF0110逻辑式：逻辑式：AF 逻辑符号：逻辑符号：1AF12

5、R1DR2F+12V+3V三极管非门三极管非门D1D2AB+12V二极管与门二极管与门四、与非门四、与非门逻辑式：逻辑式：BAF&ABF逻辑符号：逻辑符号：131.体积大、工作不可靠。体积大、工作不可靠。2.需要不同电源。需要不同电源。3.各种门的输入、输出电平不匹配。各种门的输入、输出电平不匹配。分立元件门电路的缺点：分立元件门电路的缺点：采用类似的方法还可以构成或非门、异采用类似的方法还可以构成或非门、异或门等。或门等。142.3 TTL门门数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。完整的逻辑电路所需要的全部元

6、件和连线。使用时接：电源、输入和输出。数字集成电使用时接：电源、输入和输出。数字集成电路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价格廉价的特点。格廉价的特点。TTL型电路：型电路：输入和输出端结构都采用了半导体晶输入和输出端结构都采用了半导体晶体管，称之为体管，称之为:Transistor Transistor Logic。15100个以下：个以下：小规模小规模集成电路集成电路 (Small Scale Integration:SSI)几百个：中规模集成电路几百个：中规模集成电路 Medium Scale Integration:MSI)几千个：大规模集成电路几

7、千个：大规模集成电路 Large Scale Integration:LSI)一万个以上：超大规模集成电路一万个以上：超大规模集成电路 Very Large Scale Integration:VLSI)名称名称16CBAF TTL与非门的内部结构与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC360 3k750 100 17一、电压传输特性一、电压传输特性2.3.1 TTL与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数uo(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)传输特性曲线传输特性曲线uo(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)阈

8、值阈值UT=1.4V理想的传输特性理想的传输特性输出高电平输出高电平输出低电平输出低电平181.输出高电平输出高电平UOH、输出低电平、输出低电平UOL UOH 2.4V UOL 0.4V 便认为合格。便认为合格。典型值典型值UOH=3.4V UOL=0.3V。2.阈值电压阈值电压UTuiUT时，认为时，认为ui是高电平。是高电平。UT=1.4V19二、二、扇出系数扇出系数 与非门电路输出能驱动同类门的个数，与非门电路输出能驱动同类门的个数，与非与非门的扇出系数一般是门的扇出系数一般是10。三、三、TTL与非门在使用时多余输入端处理：与非门在使用时多余输入端处理：1.接接+5V。2.假设悬空，

9、假设悬空，UI=“1。为了防止干扰，。为了防止干扰，一般将悬空的输入端接高电平。一般将悬空的输入端接高电平。3.输入端并联使用。输入端并联使用。20四四 平均传输时间平均传输时间tui0tuo050%50%输出下降延迟时间输出下降延迟时间tpd1输出上升延迟时间输出上升延迟时间tpd2)(2121pdpdpdttt典型值：典型值：3 10 ns212.3.2 各种逻辑门的相互转换各种逻辑门的相互转换转换方法：转换方法：采用反演定理。采用反演定理。例：例：与非门可以转换成其他各种逻辑门。与非门可以转换成其他各种逻辑门。BABABA BABABABABABABA 把与非门的输入端连接在一起，就转换

10、成非门。把与非门的输入端连接在一起，就转换成非门。BABABABABABABA 显然，与非门、或非门等也很容易得到。显然，与非门、或非门等也很容易得到。22RLUCC集电极悬空集电极悬空+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC&符号符号应用时输出端要接一上拉负载电阻应用时输出端要接一上拉负载电阻 RL。特点：特点：RL 和和UCC 可以外接。可以外接。F=ABC 2.4 其它类型的其它类型的TTL门电路门电路2.4.1 集电极开路的与非门集电极开路的与非门OC门门231.OC门可以实现门可以实现“线与功能。线与功能。&UCCF1F2F3F分析：分析：F1、F2、F3任一导通，如此任一

11、导通，如此F=0。F1、F2、F3全截止，如此全截止，如此F=1。输出级输出级RLUCCRLT5T5T5F=F1F2F3242.负载电阻负载电阻RL和电源和电源 UCC可以根据情况选择。可以根据情况选择。&J+30V 220VJD252.4.2 三态门三态门E 控制端控制端+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE一、结构一、结构26+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE二、工作原理二、工作原理1.控制端控制端E=0时的工作情况：时的工作情况：01截止截止ABF 27+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDE

12、E2.控制端控制端E=1时的工作情况：时的工作情况：10导通导通截止截止截止截止高阻态高阻态28&ABFE符号符号输输出出高高阻阻0E 1E ABF 功能表功能表三、三态门的符号及功能表三、三态门的符号及功能表&ABFE符号符号输输出出高高阻阻1E0EABF 功能表功能表使能端使能端高电平高电平起作用起作用使能端使能端低电平低电平起作用起作用29E1E2E3公用总线公用总线三态门主要作为三态门主要作为TTL电路与电路与总线总线间的间的接口电路接口电路。四、三态门的用途四、三态门的用途工作时，工作时，E1、E2、E3分时分时接入高电接入高电平。平。302.5 MOS门电路门电路MOS电路的特点：

13、电路的特点：2.是电压控制元件，静态功耗小。是电压控制元件，静态功耗小。3.允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽318V。4.扇出系数大，抗噪声容限大。扇出系数大，抗噪声容限大。优点优点1.工艺简单，集成度高。工艺简单，集成度高。缺点：缺点：工作速度比工作速度比TTL低低。312.5.1 MOS反相器反相器0UDSID负载线负载线ui=“1ui=“0uo=“0”uo=“1”UCCuiuo32等效结构等效结构UCCuiuoT2负载管负载管T1 (驱动管驱动管UGS=UDS UT导通导通有源有源负载负载(非线性电阻非线性电阻)实际结构实际结构UCCuiuo332.5.2 CMOS反相器反相器NMO

14、S管管PMOS管管CMOS电路电路工作原理：工作原理：ui=0时：时：ugs2=UCC，T2导通、导通、T1截止，截止，uo=“；ui=1时：时：T1导通、导通、T2截止，截止，uo=“0。UCCST2DT1uiuoDSComplementary-Symmetry MOS互补对称式互补对称式MOST1:ONT2:OFF同一电平同一电平:OFFON342.5.3 CMOS与非门与非门&ABF工作原理工作原理:+UDDAFT2T1BT3T4SSSSGG结构结构0 0 10 1 11 0 11 1 0A B T1 T2 T3 T4 FBAF 35A B T1 T2 T3 T4 F ABF工作原理工作

15、原理:+UDDFAT2T1BT3T4GGSSS结构结构0 0 10 1 0 1 0 0 1 1 0 2.5.4 CMOS或非门或非门BAF 36附附:门电路的常见逻辑符号门电路的常见逻辑符号 与门与门 或门或门 非门非门F=AB F=A+BAF&ABFABFABFABF ABFABF A1FAFAFAF37 与非门与非门 或非门或非门 OC门门 (两输入与非两输入与非)BAF BAF&ABFABFABF ABFABF ABF&ABFABFABF 国标国标38ABE&ABE&ABE国家标准国家标准 三态门三态门(两输入与非两输入与非)与或非门与或非门CDAB+ABCDFABCDF&39演讲完毕，谢谢观看！