3+逻辑门电路.ppt

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1、第第3 3章章 逻辑门电路逻辑门电路3.1 3.1 分立元件逻辑门电路分立元件逻辑门电路3.1.1 3.1.1 二极管二极管“与门与门”电路电路3.1.2 3.1.2 二极管二极管“或门或门”电路电路 3.1.3 “3.1.3 “非门非门”电路（反相器）电路（反相器）1/20/20231门电路的概念：门电路的概念：实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑逻辑门电路门电路。实现与运算的叫与门，实现或运算的叫。实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或或门门，实现非运算的叫非门，也叫做，实现非运算的叫非门，也叫做反相器反相器，等等。，等等。分立元件门电路和集成门电路分

2、立元件门电路和集成门电路:分立元件门电路分立元件门电路：用分立的元件和导线连接起：用分立的元件和导线连接起来构成的门电路。简单、经济、功耗低，负载差。来构成的门电路。简单、经济、功耗低，负载差。集成门电路：集成门电路：把构成门电路的元器件和连线都把构成门电路的元器件和连线都制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了集成门电路。现在使用最多的是集成门电路。现在使用最多的是CMOSCMOS和和TTLTTL集成门集成门电路。电路。1/20/202323.1.1 3.1.1 二极管与门电路二极管与门电路 1.1.1.1.电路电路2.2.2.2.工作原理工作

3、原理A、B为输入信号为输入信号 （+3V或或0V）F 为输出信号为输出信号 VCC+12V表3-1电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V1/20/20233用逻辑用逻辑1 1表示高电平（此例为表示高电平（此例为+3V+3V）用逻辑用逻辑0 0表示低电平（此例为表示低电平（此例为0.7V0.7V）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3.3.逻辑赋值并规定高低电平逻辑赋值并规定高低电平4.4.真值表真值表ABF000010100111表3-2 二极管与门的真值表A A、B B全1，F F才为1。可见实现了与逻

4、辑1/20/202345.5.5.5.逻辑符号逻辑符号6.6.6.6.工作波形工作波形(又一种表示逻辑功能的方法）又一种表示逻辑功能的方法）7.7.7.7.逻辑表达式逻辑表达式F FA BA B二极管与门二极管与门（a a）电路）电路 （b b）逻辑符号）逻辑符号 （c c）工作波形）工作波形1/20/20235 3.1.2 3.1.2 二极管或门电路二极管或门电路 1.1.1.1.电路电路2.2.2.2.工作原理工作原理电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VA、B为输入信号为输入信号（+3V或或0V）F 为输出信号为输出信号 1/20/20

5、2364.4.真值表真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可见实现了或逻辑3.3.逻辑赋值并规定高低电平逻辑赋值并规定高低电平用逻辑用逻辑1 1表示高电平（此例为表示高电平（此例为+2.3V+2.3V）用逻辑用逻辑0 0表示低电平（此例为表示低电平（此例为0V0V）ABF000011101111A A、B B有1，F F就1。表3-3 二极管或门的真值表1/20/20237二极管或门（a）电路（b）逻辑符号（c）工作波形5.5.5.5.逻辑符号逻辑符号6.6.6.6.工作波形工作波形7.7.7.7.逻辑表达式逻辑表达式FA+B1/20/20238 3.1.3

6、3.1.3 非门电路（反相器）非门电路（反相器）非门(a)电路 （b）逻辑符号1.1.1.1.电路电路2.2.2.2.工作原理工作原理A、B为输入信号为输入信号 （+3.6V或或0.3V）F 为输出信号为输出信号 AF0.3V+VCC3.6V0.3V1/20/202393.3.逻辑赋值并规定高低电平逻辑赋值并规定高低电平用逻辑用逻辑1 1表示高电平（此例为表示高电平（此例为+3.6V+3.6V）用逻辑用逻辑0 0表示低电平（此例为表示低电平（此例为0.3V0.3V）4.4.真值表真值表AF0.3V+VCC3.6V0.3VAF0110 三极管非门的真值表A与F相反可见实现了非逻辑Y=A1/20/

7、2023103.2.13.2.1TTLTTL与非门与非门 3.2.2 3.2.2 集电极开路门（集电极开路门（OCOC门）门）3.2 TTL3.2 TTL集成门电路集成门电路3.2.4 TTL3.2.4 TTL集成电路系列简介集成电路系列简介 3.2.33.2.3三态门（三态门（TSTS门）门）1/20/2023113.2.1 TTL3.2.1 TTL与非门与非门TTLTTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管半导体三极管，所以称晶体管晶体管逻辑门电路，晶体管逻辑门电路，简称简称TTLTTL电路。电路。1/20/2023121.电路

8、结构电路结构TTL与非门的内部结构与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC360 3k750 100 1/20/202313输入级输入级输出级输出级中间级中间级+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5T1 多发射极晶多发射极晶体管：体管：实现实现“与与”运算。运算。1/20/202314+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5“非非”复合管形式复合管形式与非门与非门输出级输出级“与与”1/20/2023151)1)任一输入为低电平（任一输入为低电平（0.3V0.3V）时）时“0”1.0V不足以让不足以让T2、T5导通导通+5

9、VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC360 3k750 100 2.2.逻辑功能逻辑功能三个三个PN结结导通需导通需2.1V1/20/202316+5VFR4R2R13kR5R3T3T4T1T5b1c1ABC1.0V“0”uouo=5-ube3-ube4 3.6V 高电平！高电平！逻辑关系：逻辑关系：任任0 0则则1 1。1/20/202317+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC“1”全导通全导通电位被嵌电位被嵌在在2.1V2.1V全反偏全反偏 1V截止截止2)2)输入全为高电平（输入全为高电平（3.6V3.6V）时）时1/20/2023

10、18+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏全反偏“1”饱和饱和uF=0.3V输入、输出的逻辑关系式：输入、输出的逻辑关系式：逻辑关系：逻辑关系：全全1 1则则0 0。1/20/2023193.电气特性电气特性（1）电压传输特性）电压传输特性测试电路测试电路&+5Vuiuo1/20/202320uo(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1/20/202321输入负载特性曲线（a）测试电路 （

11、b）输入负载特性曲线 TTL反相器的输入端对地接上电阻反相器的输入端对地接上电阻RI 时，时，uI随随RI 的变化而变化的关系曲线。的变化而变化的关系曲线。（2 2）输入负载特性）输入负载特性1/20/202322在一定范围内，在一定范围内，uI随随RI的增大而升的增大而升高。但当输入电压高。但当输入电压uI达到达到1.4V以后，以后，uB1=2.1V，RI增大，增大，由于由于uB1不变，故不变，故uI=1.4V也不变。这也不变。这时时VT2和和VT4饱和导饱和导通，输出为低电平。通，输出为低电平。虚框内为TTL反相器的部分内部电路 1/20/202323RI 不大不小时，工作在线性区或转折区

12、。不大不小时，工作在线性区或转折区。RI 较小时，关门，输出高电平；较小时，关门，输出高电平；RI 较大时，开门，输出低电平；较大时，开门，输出低电平；ROFFRONRI 悬空时？1/20/202324（3 3）输出负责特性输出负责特性 指输出电压与输出电流之间的关系曲线。指输出电压与输出电流之间的关系曲线。输出高电平时的输出特性输出高电平时的输出特性负载电流负载电流iL不可过大，否则输出高电平会降低。不可过大，否则输出高电平会降低。输出高电平时的输出特性（a）电路 （b）特性曲线拉电流负载1/20/202325图2-14输出低电平时的输出特性（a）电路 （b）特性曲线输出低电平时的输出特性输

13、出低电平时的输出特性负载电流iL不可过大，否则输出低电平会升高。一般灌电流在一般灌电流在20 20 mAmA以下时，电路可以正常工作。以下时，电路可以正常工作。典型典型TTLTTL门电路的灌电流负载为门电路的灌电流负载为12.8 12.8 mAmA。灌电流负载1/20/202326（4）传输时间传输时间平均传输延迟时间平均传输延迟时间tpd表征了门电路的开关速度。表征了门电路的开关速度。tpd=（tpLH+tpHL）/2 TTL反相器的平均延迟时间 1/20/2023274.4.主要参数主要参数 (1)输出高电平输出高电平UOH 典型值为典型值为3.6V。(2)输出低电平输出低电平UOL 典型

14、值为典型值为0.3V。1/20/202328(3)开门电平开门电平UON一般要求一般要求UON1.8V(4)关门电平关门电平UOFF一般要求一般要求UOFF0.8V 在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小输入高电平的数值，称为输入高电平的数值，称为开门电平开门电平UON。在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大输入低电平的数值，称为输入低电平的数值，称为关门电平关门电平UOFF。UOFFUON1/20/202329(5)阈值电压阈值电压UTH 电压传输特性曲线转折区中点所对应的电压传输特性曲线转折区中点所

15、对应的uI值称为值称为阈值电压阈值电压UTH（又称门槛电平）。通常（又称门槛电平）。通常UTH1.4V。(6)噪声容限（噪声容限（UNL和和UNH）噪声容限也称噪声容限也称抗干扰能力抗干扰能力，它反映门电路在多大，它反映门电路在多大的干扰电压下仍能正常工作。的干扰电压下仍能正常工作。UNL和和UNH越大，电路的抗干扰能力越强。越大，电路的抗干扰能力越强。1/20/202330UOFFUNLUILUONUNHUIHUOFFUNLUILUONUNHUIH1/20/202331 低电平噪声容限（低电平正向干扰范围）低电平噪声容限（低电平正向干扰范围）U UNLNL=U=UOFFOFF-U-UILIL

16、 U UILIL为电路输入低电平的典型值（为电路输入低电平的典型值（0.3V0.3V）若若U UOFFOFF=0.8V=0.8V，则有，则有 U UNLNL=0.8-0.3=0.5(V)=0.8-0.3=0.5(V)高电平噪声容限（高电平负向干扰范围）高电平噪声容限（高电平负向干扰范围）UNH=UIH-UON UIH为电路输入高电平的典型值（为电路输入高电平的典型值（3V）若若UON=1.8V，则有，则有 UNH=3-1.8=1.2(V)1/20/2023323.2.2 3.2.2 集电极开路门（集电极开路门（OCOC门）门）为何要采用集电极开路门呢？推拉式输出电路结构存在局限性。推拉式输出电

17、路结构存在局限性。首先，首先，输出端不能并联使用输出端不能并联使用。若两个门的输出。若两个门的输出一高一低，当两个门的输出端并联以后，必然有很一高一低，当两个门的输出端并联以后，必然有很大的电流同时流过这两个门的输出级，而且电流的大的电流同时流过这两个门的输出级，而且电流的数值远远超过正常的工作电流，数值远远超过正常的工作电流，可能使门电路损坏可能使门电路损坏。而且，输出端也而且，输出端也呈现不高不低的电平呈现不高不低的电平，不能实现应，不能实现应有的逻辑功能。有的逻辑功能。1/20/202333推拉式输出级并联的情况01很大的电流不高不低的不高不低的电平：电平：1/0?1/20/202334

18、 其其次次，在在采采用用推推拉拉式式输输出出级级的的门门电电路路中中，电电源源一一经经确确定定（通通常常规规定定为为5V），输输出出的的高高电电平平也也就就固固定定了了（不不可可能能高高于于电电源源电电压压5V），因因而而无无法法满足对不同输出高电平的需要。满足对不同输出高电平的需要。集电极开路门（简称集电极开路门（简称OC门）就是为克服以上门）就是为克服以上局限性而设计的一种局限性而设计的一种TTL门电路。门电路。1/20/202335 (1)(1)电路结构：电路结构：输出级是集电极开路的。输出级是集电极开路的。1.1.电路结构电路结构 (2)(2)逻辑符号逻辑符号：用：用“”“”表示集电极

19、开路。表示集电极开路。集电极开路的TTL与非门（a）电路 （b）逻辑符号集电极集电极开路开路1/20/202336(3)(3)工作原理：工作原理：当当VT3饱和，输出低电平饱和，输出低电平UOL0.3V；当当VT3截止，由外接电源截止，由外接电源E通过外接上拉电阻通过外接上拉电阻提供高电平提供高电平UOHE。因此，因此，OC门电路必须外接电源和负载电阻，门电路必须外接电源和负载电阻，才能提供高电平输出信号。才能提供高电平输出信号。1/20/202337(1)OC门的输出端并联，实现门的输出端并联，实现线与线与功能。功能。RL为外接负载电阻。为外接负载电阻。图2-20 OC门的输出端并联实现线与

20、功能 Y1Y2Y000010100111Y Y1 1=AB=AB Y Y2 2=CD=CD2.OC2.OC门的应用门的应用1/20/202338用OC门实现电平转换的电路（2 2）用）用OC门实现电平转换门实现电平转换1/20/2023393.2.3 3.2.3 三态门（三态门（TSTS门）门）三态门电路的输出有三种可能出现的状态：三态门电路的输出有三种可能出现的状态：高电平、低电平、高阻。高电平、低电平、高阻。何为高阻状态？悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。测电阻为测电阻为，故称为高阻状态。，故称为高阻状态。测电压为测电压为0V，但不是接地。，但不是接地。因为悬

21、空，所以测其电流为因为悬空，所以测其电流为0A。1/20/202340(1)电路结构：增加了控制输入端（Enable）。1.1.电路结构电路结构(2)工作原理：01截止YAB EN=0时，电路为正常的与非工作状态，时，电路为正常的与非工作状态，所以称控制端低电平有效。所以称控制端低电平有效。1/20/20234110导通1.0V1.0V截止截止悬空当当EN=1时，门电路输出端处于悬空的高阻状态。时，门电路输出端处于悬空的高阻状态。1/20/202342控制端高电平有效的三态门逻辑符号逻辑符号控制端低电平有效的三态门用用“”“”表示输出表示输出为三态。为三态。高电平有效高电平有效低电平有效低电平

22、有效1/20/2023432.2.三态门的应用三态门的应用(1)(1)总线传输总线传输要求各门的控制端要求各门的控制端EN轮流为高电平，轮流为高电平，且在任何时刻只有一且在任何时刻只有一个门的控制端为高电个门的控制端为高电平。平。用三态门实现总线传输 如有如有8个门，则个门，则8个个EN端的波形应依端的波形应依次为高电平。次为高电平。1/20/2023441/20/202345 为了提高工作速度，降低功耗，提高抗干扰能力，为了提高工作速度，降低功耗，提高抗干扰能力，各生产厂家对门电路作了多次改进。各生产厂家对门电路作了多次改进。7474系列与系列与5454系列的电路具有完全相同的电路结构系列的

23、电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。其不同之处见下表所示。和电气性能参数。其不同之处见下表所示。系列系列参数参数74系列系列54系列系列工作环境温度工作环境温度070OC-55125OC电源电压工作范围电源电压工作范围5V5%5V10%3.2.4 TTL集成电路系列简介集成电路系列简介1/20/202346不同系列TTL门电路的比较系列参数54/74标准54H/74H高速54S/74S肖特基tpd/ns1064P/门/mw1022.520系列参数54LS/74LS低功耗肖特基54ALS/74ALS低功耗肖特基高速tpd/ns104P/门/mw21其中LS系列的综合性能(功耗延迟积)较优，

24、价格较ALS系列优越，因此得到了较广的应用。1/20/202347对于不同系列的TTL器件，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。例如，7420、74H20、74S20、74LS20都是四输入双与非门，都采用14条引脚双列直插式封装，而且各引脚的位置也是相同的。1/20/2023483.3.1 CMOS反相器反相器 3.3.2 CMOS传输门传输门 3.3 CMOS 3.3 CMOS 门电路门电路3.4.2 CMOS电路的操作保护措施电路的操作保护措施 3.4.1 TTL逻辑电路的使用逻辑电路的使用3.4 3.4 集成门电路使用中应注意的问题集成门电路使

25、用中应注意的问题3.4.3 CMOS与与TTL电路接口电路接口 1/20/202349MOS门电路：以门电路：以MOS管作为开关元件构成的管作为开关元件构成的门电路。门电路。MOS门电路，尤其是门电路，尤其是CMOS门电路具有制造门电路具有制造工艺简单、集成度高、抗干扰能力强、功耗低、工艺简单、集成度高、抗干扰能力强、功耗低、价格便宜等优点，得到了十分迅速的发展。价格便宜等优点，得到了十分迅速的发展。3.3 CMOS 门电路1/20/2023503.3.1 CMOS3.3.1 CMOS反相器反相器1MOS管的开关特性管的开关特性 MOSMOS管有管有NMOSNMOS管和管和PMOSPMOS管两

26、种。管两种。当当NMOSNMOS管和管和PMOSPMOS管成对出现在电路中，且管成对出现在电路中，且二者在工作中互补，称为二者在工作中互补，称为CMOSCMOS管管(意为互补意为互补)。MOSMOS管有增强型和耗尽型两种。管有增强型和耗尽型两种。在数字电路中，多采用增强型。在数字电路中，多采用增强型。1/20/202351NMOS管的电路符号及转移特性(a)电路符号（b）转移特性D接正电源接正电源截止导通导通电阻相当小 （1 1）NMOSNMOS管的开关特性管的开关特性 1/20/202352PMOS管的电路符号及转移特性(a)电路符号（b）转移特性D接负电源接负电源 （2 2）PMOSPMO

27、S管的开关特性管的开关特性 导通导通电阻相当小导通电阻相当小截止1/20/202353CMOSCMOS反相器反相器 PMOS管管负载管负载管NMOS管管驱动管驱动管 开启电压开启电压|UTP|=UTN，且小于，且小于VDD。2 2CMOSCMOS反相器的工作原理反相器的工作原理（1 1）基本电路结构）基本电路结构1/20/202354 （2 2）工作原理）工作原理CMOS反相器UIL=0V截止截止导通导通UOHVDD当当uI=UIL=0V时，时，VTN截止，截止，VTP导导通通:uO=UOHVDD 1/20/202355CMOSCMOS反相器反相器 UIH=VDD截止截止UOL 0V当当uI=

28、UIH=VDD，VTN导通，导通，VTP截止，截止，uO=UOL0V导通导通1/20/202356 （3 3）逻辑功能）逻辑功能实现反相器功能（非逻辑）。实现反相器功能（非逻辑）。（4 4）工作特点）工作特点VTVTP P和和VTVTN N总是一管导通而另一管截止，流过总是一管导通而另一管截止，流过VTVTP P和和VTVTN N的静态电流极小（纳安数量级），因而的静态电流极小（纳安数量级），因而CMOSCMOS反反相器的相器的静态功耗极小静态功耗极小。这是。这是CMOSCMOS电路最突出的优点电路最突出的优点之一。之一。1/20/202357 （1 1）电路结构）电路结构C和和C是一对互补的

29、控制信号。是一对互补的控制信号。由于由于VTP和和VTN在结构上对称，所以图中的在结构上对称，所以图中的输入和输出端可以互换，又称双向开关。输入和输出端可以互换，又称双向开关。3.3.2 3.3.2 CMOS传输门传输门CMOS传输门传输门（a a）电路）电路 （b b）逻辑符号）逻辑符号1/20/202358若若 C=1（接（接VDD)、C=0（接地），（接地），当当0uI(VDD|UT|)时，时，VTN导通；导通；当当|UT|uIVDD 时，时，VTP导通；导通；uI在在0VDD之间变化时，之间变化时，VTP和和VTN至少有一至少有一管导通，使传输门管导通，使传输门TG导通导通。（2）工作

30、原理（了解）工作原理（了解）若若 C=0（接地（接地)、C =1（接（接VDD），），uI在在0VDD 之间变化时，之间变化时，VTP和和VTN均截止，均截止，即传输门即传输门TG截止截止。1/20/202359 （3）应用举例应用举例CMOS模拟开关 CMOS模拟开关：实现单刀双掷开关的功能。模拟开关：实现单刀双掷开关的功能。C=0时，时，TG1导通、导通、TG2截止，截止，uO=uI1；C=1时，时，TG1截止、截止、TG2导通，导通，uO=uI2。1/20/202360CMOS三态门三态门(a)(a)电路电路 (b)(b)逻辑符号逻辑符号 当当EN=0时，时，TG导通，导通，F=A；当当

31、EN=1时，时，TG截止，截止，F为高阻输出。为高阻输出。CMOS三态门三态门1/20/2023613.4.1 TTL逻辑电路的使用逻辑电路的使用3.4 3.4 集成门电路使用中应注意的问题集成门电路使用中应注意的问题多余或暂时不用的输入端不能悬空，可按以多余或暂时不用的输入端不能悬空，可按以下方法处理：下方法处理：（1 1）与其它输入端并联使用。）与其它输入端并联使用。（2 2）将不用的输入端按照电路功能要求接）将不用的输入端按照电路功能要求接电源或接地。比如将与门、与非门的多余输入端电源或接地。比如将与门、与非门的多余输入端接电源，将或门、或非门的多余输入端接地。接电源，将或门、或非门的多

32、余输入端接地。1/20/2023623.4.2 CMOS3.4.2 CMOS电路的操作保护措施电路的操作保护措施 1 1输入电路的静电保护输入电路的静电保护 CMOS电路的输入端设置了保护电路，给使用电路的输入端设置了保护电路，给使用者带来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由者带来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由于于CMOS电路的输入阻抗高，极易产生感应较高的电路的输入阻抗高，极易产生感应较高的静电电压，从而击穿静电电压，从而击穿MOS管栅极极薄的绝缘层，造管栅极极薄的绝缘层，造成器件的永久损坏。为避免静电损坏，应注意以下成器件的永久损坏。为避免静电损坏，应注意以下几点：几点：1/20

33、/202363 （1 1）所有与）所有与CMOS电路直接接触的工具、仪电路直接接触的工具、仪表等必须可靠接地。表等必须可靠接地。（2 2）存储和运输）存储和运输CMOS电路，最好采用金属电路，最好采用金属屏蔽层做包装材料。屏蔽层做包装材料。2 2多余的输入端不能悬空多余的输入端不能悬空输入端悬空极易产生感应较高的静电电压，输入端悬空极易产生感应较高的静电电压，造成器件的永久损坏。对多余的输入端，可以按造成器件的永久损坏。对多余的输入端，可以按功能要求接电源或接地，或者与其它输入端并联功能要求接电源或接地，或者与其它输入端并联使用。使用。1/20/202364 TTL和和CMOS电路的电压和电流

34、参数各不相同，电路的电压和电流参数各不相同，需要采用接口电路。需要采用接口电路。一般要考虑两个问题：一般要考虑两个问题：一是要求一是要求电平匹配电平匹配，即驱动门要为负载门提供符，即驱动门要为负载门提供符合标准的输出高电平和低电平；合标准的输出高电平和低电平；二是要求二是要求电流匹配电流匹配，即驱动门要为负载门提供足，即驱动门要为负载门提供足够大的驱动电流。够大的驱动电流。3.4.3 CMOS与与TTL电路接口电路接口 1/20/2023651 1）TTL门输出驱动高速门输出驱动高速CMOS输入输入 （1）电平不匹配）电平不匹配TTL门作为驱动门，它的门作为驱动门，它的UOH2.4V,UOL0

35、.5V；CMOS门作为负载门，它的门作为负载门，它的UIH3.5V，UIL1V。可见，可见，TTL门的门的UOH不符合要求。不符合要求。（2）电流匹配）电流匹配CMOS电路输入电流几乎为零，所以不存在问题。电路输入电流几乎为零，所以不存在问题。1/20/202366 （3）解决电平匹配问题）解决电平匹配问题 TTL门驱动门驱动CMOS门门 外接上拉电阻外接上拉电阻RP在在TTL门电路的输出端外接一个上拉电阻门电路的输出端外接一个上拉电阻RP，使，使TTL门电路的门电路的UOH5V。（当电源电压相同时）。（当电源电压相同时）1/20/202367选用电平转换电路选用电平转换电路(如如CC4010

36、9)CC40109)若电源电压不一致时可选用电平转换电路。若电源电压不一致时可选用电平转换电路。CMOSCMOS电路的电源电压可选电路的电源电压可选3 3 18V18V；而而TTLTTL电路的电源电压只能为电路的电源电压只能为5V5V。采用采用TTLTTL的的OCOC门实现电平转换。门实现电平转换。若电源电压不一致时也可选用若电源电压不一致时也可选用OCOC门实现电平转换。门实现电平转换。1/20/2023682 2）高速高速CMOS输出驱动输出驱动TTL输入输入（1 1）电平匹配）电平匹配 CMOSCMOS门电路作为驱动门，门电路作为驱动门，U UOHOH5V5V，U UOLOL0V0V；T

37、TLTTL门电路作为负载门，门电路作为负载门，U UIHIH2.0V2.0V，U UILIL0.8V0.8V。电平匹配是符合要求的。电平匹配是符合要求的。（2 2）电流不匹配）电流不匹配 C CMOSMOS门电路门电路40004000系列最大允许灌电流为系列最大允许灌电流为0.4mA0.4mA，TTLTTL门电路的门电路的I IISIS1.4 1.4 mAmA，C CMOS4000MOS4000系列驱动电流不足系列驱动电流不足。1/20/202369 （3）解决电流匹配问题）解决电流匹配问题 CMOSCMOS电路常用的是电路常用的是40004000系列和系列和54HC/74HC54HC/74H

38、C系列系列产品，后几位的序号不同，逻辑功能也不同。产品，后几位的序号不同，逻辑功能也不同。选用选用CMOSCMOS缓冲器缓冲器 比如，比如，CC4009CC4009的驱动电流可达的驱动电流可达4 4 mAmA。选用选用高速高速CMOSCMOS系列产品系列产品选用选用CMOSCMOS的的54HC/74HC54HC/74HC系列产品可以直接驱动系列产品可以直接驱动TTLTTL电路。电路。1/20/202370常用集成门电路(TTL系列）型号名称主要功能74LS00四2输入与非门74LS02四2输入或非门74LS04六反相器74LS05六反相器OC门74LS08四2输入与门74LS13双4输入与非门

39、施密特触发74LS308输入与非门74LS32四2输入或门74LS644-2-3-2输入与或非门74LS13313输入与非门74LS136四异或门OC输出74LS365六总线驱动器同相、三态、公共控制74LS368六总线驱动器反相、三态、两组控制1/20/202371 常用集成门电路(CMOS系列）型号名称主要功能CC4001四2输入或非门CC4011四2输入与非门CC4030四异或门CC4049六反相器CC4066四双向开关CC4071四2输入或门CC4073三3输入与门CC4077四异或非门CC40788输入或/或非门CC40862-2-2-2输入与或非门可扩展CC4097双8选1模拟开关

40、CC4502六反相器/缓冲器三态、有选通端1/20/202372本章小结本章小结 门门电电路路是是构构成成各各种种复复杂杂数数字字电电路路的的基基本本逻逻辑辑单单元元，掌掌握握各各种种门门电电路路的的逻逻辑辑功功能能和和电电气气特特性性，对对于于正正确确使使用用数数字字集成电路是十分必要的。集成电路是十分必要的。本本章章介介绍绍了了目目前前应应用用最最广广泛泛的的TTLTTL和和CMOSCMOS两两类类集集成成逻逻辑辑门门电电路路。在在学学习习这这些些集集成成电电路路时时，应应把把重重点点放放在在它它们们的的外外部部特特性性上上。外外部部特特性性包包含含两两个个内内容容，一一个个是是输输出出与与输输入入间间的的逻逻辑辑关关系系，即即所所谓谓逻逻辑辑功功能能；另另一一个个是是外外部部的的电电气气特特性性，包包括括电电压压传传输输特特性性、输输入入特特性性、输输出出特特性性等等。本本章章也也讲讲一一些些集集成成电电路路内内部部结结构构和和工工作作原原理理，但但目目的的是是帮帮助助读读者者加深对器件外特性的理解，以便更好地利用这些器件。加深对器件外特性的理解，以便更好地利用这些器件。1/20/202373作业作业3 31 31 33 33 35 35 36 63 37 37 38 81/20/202374