清華大學(xué)數(shù)電3門(mén)電路

1、1vcc0v第三章第三章 門(mén)門(mén) 電電 路路第一節(jié)第一節(jié) 概述概述門(mén)電路：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。門(mén)電路：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。 門(mén)電路的兩種輸入，輸出電平：高電平、低電平。它們分別對(duì)應(yīng)門(mén)電路的兩種輸入，輸出電平：高電平、低電平。它們分別對(duì)應(yīng)邏輯電路的邏輯電路的1,0狀態(tài)。狀態(tài)。正邏輯：正邏輯：1代表高電平；代表高電平；0代表低電平。代表低電平。負(fù)邏輯：負(fù)邏輯：0代表代表高電平；高電平；1代表代表低電平。低電平。vcc0v高電平高電平低電平低電平2 根據(jù)制造工藝不同可分為根據(jù)制造工藝不同可分為單極型單極型和和雙極型雙極型兩大類(lèi)。兩大類(lèi)。門(mén)電路中晶體管均工作在

2、門(mén)電路中晶體管均工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)關(guān)狀態(tài)。其中包括介紹晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的其中包括介紹晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)特性開(kāi)關(guān)特性。本章介紹兩類(lèi)門(mén)電路。本章介紹兩類(lèi)門(mén)電路。要點(diǎn)：各種門(mén)電路的工作原理，只要求要點(diǎn)：各種門(mén)電路的工作原理，只要求一般掌握一般掌握； 而各種門(mén)電路的而各種門(mén)電路的外部特性外部特性和和應(yīng)用應(yīng)用是要求是要求重點(diǎn)重點(diǎn)。當(dāng)代門(mén)電路（所有數(shù)字電路）均已集成化。當(dāng)代門(mén)電路（所有數(shù)字電路）均已集成化?！绢}【題3.12】，【題】，【題3.16】 ，【題，【題3.18】，】，【題【題3.19】，【題】，【題3.20】，【題】，【題3.29】3第二節(jié)第二節(jié) 半導(dǎo)體二極管門(mén)電路半導(dǎo)體二極管門(mén)電路一、二極管

3、的開(kāi)關(guān)特性一、二極管的開(kāi)關(guān)特性1.開(kāi)關(guān)電路舉例開(kāi)關(guān)電路舉例2.靜態(tài)特性靜態(tài)特性伏安特性伏安特性等效電路等效電路 在數(shù)字電路中重點(diǎn)在在數(shù)字電路中重點(diǎn)在判斷二極管開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因判斷二極管開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因此必須把特性曲線(xiàn)簡(jiǎn)化。此必須把特性曲線(xiàn)簡(jiǎn)化。（見(jiàn)右側(cè)電路圖）（見(jiàn)右側(cè)電路圖）有三種簡(jiǎn)化方法：有三種簡(jiǎn)化方法：輸入信號(hào)慢變化時(shí)的特性。輸入信號(hào)慢變化時(shí)的特性。4第第三三種種+-第二種第二種von 0.7v第第一一種種 0.5v53.動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性 當(dāng)外加電壓突然由正向當(dāng)外加電壓突然由正向變?yōu)榉聪驎r(shí)，二極管會(huì)短時(shí)變?yōu)榉聪驎r(shí)，二極管會(huì)短時(shí)間導(dǎo)通。間導(dǎo)通。tre這段時(shí)間用這段時(shí)間用tre表示，稱(chēng)為表示，稱(chēng)為反向

4、恢復(fù)時(shí)間反向恢復(fù)時(shí)間。輸入信號(hào)快變化時(shí)的特性。輸入信號(hào)快變化時(shí)的特性。 它是由于二極管正它是由于二極管正向?qū)〞r(shí)向?qū)〞r(shí)pn結(jié)兩側(cè)的多結(jié)兩側(cè)的多數(shù)載流子擴(kuò)散到對(duì)方形數(shù)載流子擴(kuò)散到對(duì)方形成電荷存儲(chǔ)引起的。成電荷存儲(chǔ)引起的。drli6 由于二極管門(mén)電路有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，在集成電路由于二極管門(mén)電路有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，在集成電路中并不使用，但可幫助理解集成門(mén)的工作原理。中并不使用，但可幫助理解集成門(mén)的工作原理。二、二極管與門(mén)二、二極管與門(mén)設(shè)：設(shè)：vcc=5v, vih=3v, vil=0vva=vb=0v d1,d2導(dǎo)通，導(dǎo)通，vy=0.7vva=vb=3vd1,d2導(dǎo)通，導(dǎo)通，vy=3.7v+_+_va=3v

5、,vb=0v d2導(dǎo)通，導(dǎo)通，d1截止，截止，vy=0.7vva=0v,vb=3vd1導(dǎo)通，導(dǎo)通，d2截止，截止，vy=0.7vvavbvy000.7030.7300.7333.7aby000010100111缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.電平偏移；電平偏移； 2.負(fù)載能力差。負(fù)載能力差。bay7三、二極管或門(mén)三、二極管或門(mén)a b y000011101111vavbvy000032.3302.3332.3d1,d2截止截止d1,d2導(dǎo)通導(dǎo)通d1截止截止,d2導(dǎo)通導(dǎo)通d1導(dǎo)通導(dǎo)通,d2截止截止abyaby8gsd一一.mos管的開(kāi)關(guān)特性管的開(kāi)關(guān)特性1.mos管的工作原理管的工作原理(metal-oxide-s

6、emiconductor field-effect transistor)稱(chēng)為：金屬稱(chēng)為：金屬氧化物氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管或絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管效應(yīng)管或絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道(反型層反型層)源極源極source漏極漏極 drain柵極柵極gate當(dāng)當(dāng) 大于大于vgs(th)時(shí)，將出現(xiàn)導(dǎo)電溝道。時(shí)，將出現(xiàn)導(dǎo)電溝道。 vgs(th)稱(chēng)為開(kāi)啟電壓稱(chēng)為開(kāi)啟電壓，與管子構(gòu)造有關(guān)。與管子構(gòu)造有關(guān)。gssdbds導(dǎo)電溝道將源區(qū)和漏區(qū)連成一體。此時(shí)在導(dǎo)電溝道將源區(qū)和漏區(qū)連成一體。此時(shí)在d,s間加電壓間加電壓 ，將形成漏極電流將形成漏極電流id。 稱(chēng)為稱(chēng)為n溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管第三節(jié)第三

7、節(jié) cmos門(mén)電路門(mén)電路9dsgs 顯然，導(dǎo)電溝道的厚度與柵源電壓大小有關(guān)。而溝道越顯然，導(dǎo)電溝道的厚度與柵源電壓大小有關(guān)。而溝道越厚，管子的厚，管子的導(dǎo)通電阻導(dǎo)通電阻ron越小。因而，若越小。因而，若 不變，不變， 就就可控制漏極電流可控制漏極電流id。因此把。因此把mos管稱(chēng)為電壓控制器件。管稱(chēng)為電壓控制器件。輸出特性輸出特性2.輸入輸出特性輸入輸出特性輸入特性可不討論。輸入特性可不討論。101 2 3恒恒流流區(qū)區(qū)恒流區(qū)中恒流區(qū)中id只受只受 控制，其關(guān)系式為：控制，其關(guān)系式為：gs相應(yīng)曲線(xiàn)稱(chēng)為相應(yīng)曲線(xiàn)稱(chēng)為轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性?？臻g電荷區(qū)空間電荷區(qū)截截止止區(qū)區(qū)vds=0v出現(xiàn)溝道。出現(xiàn)溝道。v

8、ds增加，則溝道增加，則溝道“傾斜傾斜”（阻值增加）。（阻值增加）。vgd=vgs(th)時(shí)，溝道時(shí)，溝道“夾斷夾斷”。vds再增加時(shí)，夾斷點(diǎn)向源區(qū)移再增加時(shí)，夾斷點(diǎn)向源區(qū)移動(dòng)，但動(dòng)，但id不變。不變?？勺冸娮鑵^(qū)可變電阻區(qū)夾斷點(diǎn)夾斷點(diǎn)vgs(th)=2v設(shè)設(shè) 5vgs同理可求出柵源電同理可求出柵源電壓為壓為4v和和3v時(shí)的時(shí)的夾斷點(diǎn)。夾斷點(diǎn)。固定電阻固定電阻夾斷夾斷它也有三個(gè)工作區(qū)它也有三個(gè)工作區(qū)11ronn+n+3.mos管的基本開(kāi)關(guān)電路管的基本開(kāi)關(guān)電路i當(dāng)當(dāng) =vdd時(shí)，時(shí)，mos管導(dǎo)通，其內(nèi)阻用管導(dǎo)通，其內(nèi)阻用ron表示。表示。當(dāng)當(dāng) =0v時(shí)，時(shí)，mos 管截止，管截止， = vdd；

9、oi,0o mos管工作在可變電阻區(qū)。管工作在可變電阻區(qū)。ondrr若若 ，則，則回下頁(yè)回下頁(yè)ccdononovrrrvdd注意：注意：vdd必須為正。必須為正。12d靜態(tài)特性靜態(tài)特性三個(gè)工作區(qū)。三個(gè)工作區(qū)。 等效電路如圖，其中等效電路如圖，其中ci為柵極輸入電容。為柵極輸入電容。約為幾皮法。約為幾皮法。動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性延遲作用（書(shū)上沒(méi)有）。延遲作用（書(shū)上沒(méi)有）。 由于是單極型器件，無(wú)電荷存儲(chǔ)效應(yīng)。由于是單極型器件，無(wú)電荷存儲(chǔ)效應(yīng)。動(dòng)態(tài)情況下，主要是輸入電容和負(fù)載電動(dòng)態(tài)情況下，主要是輸入電容和負(fù)載電容起作用，使漏極電流和漏源電壓都滯容起作用，使漏極電流和漏源電壓都滯后于輸入電壓的變化。其延遲時(shí)

10、間比雙后于輸入電壓的變化。其延遲時(shí)間比雙極型三極管還要長(zhǎng)。極型三極管還要長(zhǎng)?？勺冸娮鑵^(qū)：可變電阻區(qū)： )(,thgsgsgdv截止區(qū)：截止區(qū)：)(,thgsgdgsv恒流區(qū)：恒流區(qū)：)()(,thgsgdthgsgsvv4.mos管的開(kāi)關(guān)特性及等效電路管的開(kāi)關(guān)特性及等效電路電路圖電路圖135.mos管的四種類(lèi)型管的四種類(lèi)型(1)n溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型(2)p溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型(3)n溝道耗盡型溝道耗盡型(4)p溝道耗盡型溝道耗盡型開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓夾斷電壓夾斷電壓p溝道增強(qiáng)型：溝道增強(qiáng)型：14請(qǐng)參閱請(qǐng)參閱79頁(yè)，表頁(yè)，表3.3.1151961年美國(guó)德克薩斯儀器公司首先制成集成電路。英文年美國(guó)德

11、克薩斯儀器公司首先制成集成電路。英文integrated circuit,簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)ic。 集成電路的優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕、可靠性高，功耗低。目前集成電路的優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕、可靠性高，功耗低。目前單個(gè)集成電路上已能作出數(shù)千萬(wàn)個(gè)三極管，而其面積只有數(shù)十平方單個(gè)集成電路上已能作出數(shù)千萬(wàn)個(gè)三極管，而其面積只有數(shù)十平方毫米。毫米。按集成度分類(lèi)按集成度分類(lèi)：小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路ssi: small scale integration;中規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路msi: medium scale integration;大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路lsi: large scale integr

12、ation;超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路vlsi: very large scale integration,按制造工藝分類(lèi)按制造工藝分類(lèi)：雙極型集成電路；雙極型集成電路；單極型集成電路；單極型集成電路；我們介紹我們介紹ttl電路。電路。我們介紹我們介紹cmos電路。電路。二二. cmos反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理complementary-symmetry mos .互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)式互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)式mos電路。電路。16（一）（一） cmos反相器的電路結(jié)構(gòu)反相器的電路結(jié)構(gòu)n溝道管開(kāi)啟電壓溝道管開(kāi)啟電壓vgs(th)n記為記為vtn;p溝道管開(kāi)啟電壓溝道管開(kāi)啟電壓vgs(t

13、h)p記為記為vtp;要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足vdd vtn+|vtp|;輸入低電平為輸入低電平為0v；高電平為；高電平為vdd;（1）輸入為低電平）輸入為低電平0v時(shí)；時(shí)；（2）輸入為高電平）輸入為高電平vdd時(shí)；時(shí)；t1截止；截止；t2導(dǎo)通。導(dǎo)通。id = 0， =0v;o輸入與輸出間是邏輯非關(guān)系。輸入與輸出間是邏輯非關(guān)系。要求兩管特性要求兩管特性完全一樣完全一樣t2截止；截止；t1導(dǎo)通。導(dǎo)通。id = 0， =vdd;o17 特點(diǎn)：靜態(tài)功耗近似為特點(diǎn)：靜態(tài)功耗近似為0；電；電源電壓可在很寬的范圍內(nèi)選取。源電壓可在很寬的范圍內(nèi)選取。 在正常工作狀態(tài)，在正常工作狀態(tài)，t1與與t2輪流導(dǎo)通，即所謂輪流

14、導(dǎo)通，即所謂互補(bǔ)互補(bǔ)狀態(tài)。狀態(tài)。cc4000系列系列cmos電路的電路的vdd可在可在318v之間選取。其他之間選取。其他系列以后介紹。（可參閱表系列以后介紹。（可參閱表3.3.2在在106頁(yè)）頁(yè)）181.電壓傳輸特電壓傳輸特性性vvt2截止，截止，t1導(dǎo)通導(dǎo)通t1截止，截止，t2導(dǎo)通導(dǎo)通t1，t2都導(dǎo)通都導(dǎo)通稱(chēng)稱(chēng)為轉(zhuǎn)折區(qū)為轉(zhuǎn)折區(qū)閾值電壓閾值電壓轉(zhuǎn)折區(qū)變化率轉(zhuǎn)折區(qū)變化率大，特性更接大，特性更接近理想開(kāi)關(guān)。近理想開(kāi)關(guān)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：此部分在教材此部分在教材8086頁(yè)。頁(yè)。閾值電壓用閾值電壓用vth表示。表示。由于特性對(duì)稱(chēng)，閾值電壓為由于特性對(duì)稱(chēng)，閾值電壓為vdd的一半。的一半。（二）靜態(tài)特性（二）

15、靜態(tài)特性19輸入端噪聲容限輸入端噪聲容限高電平噪聲容限：高電平噪聲容限： 低電平噪聲容限：低電平噪聲容限：voh(min)vol(max)vil(max)vih(min)(min)(min)ihohnhvvv(max)(max)olilnlvvv設(shè)定設(shè)定voh(min)求出求出vil(max)設(shè)定設(shè)定vol(max)求出求出vih(min)特性對(duì)稱(chēng)，因而輸入端噪聲容限較大。特性對(duì)稱(chēng)，因而輸入端噪聲容限較大。cc4000系列系列cmos電路的噪聲容限為：（允許輸出電電路的噪聲容限為：（允許輸出電壓變化百分之十）壓變化百分之十）vnh=vnl=30%vdd202.電流傳輸特性電流傳輸特性a當(dāng)當(dāng)t1

16、,t2都導(dǎo)通時(shí)，都導(dǎo)通時(shí)，id不為不為0；輸入；輸入電壓為電壓為vdd/2時(shí)，時(shí)，id較大，因此不較大，因此不應(yīng)使其長(zhǎng)期工作應(yīng)使其長(zhǎng)期工作在在bc段。段。 在動(dòng)態(tài)情況下，電路的狀態(tài)會(huì)通過(guò)在動(dòng)態(tài)情況下，電路的狀態(tài)會(huì)通過(guò)bc段，使動(dòng)態(tài)功耗不為段，使動(dòng)態(tài)功耗不為0；而且輸入信號(hào)頻率越高，動(dòng)態(tài)功耗也越大，這成為限制電路扇出而且輸入信號(hào)頻率越高，動(dòng)態(tài)功耗也越大，這成為限制電路扇出系數(shù)（驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)個(gè)數(shù)）的主要因素。系數(shù)（驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)個(gè)數(shù)）的主要因素。213.輸入特性輸入特性 由于由于mos管柵極絕管柵極絕緣，輸入電流恒為緣，輸入電流恒為0，但但cmos門(mén)輸入端接有門(mén)輸入端接有保護(hù)電路，從而輸入電保護(hù)電路，從

17、而輸入電流不總為流不總為0。aiii 由曲線(xiàn)可看出，輸由曲線(xiàn)可看出，輸入電壓在入電壓在0vdd間變間變化時(shí)，輸入電流為化時(shí)，輸入電流為0；當(dāng)輸入電壓大于當(dāng)輸入電壓大于vdd時(shí)，時(shí)，二極管二極管d1導(dǎo)通；當(dāng)輸導(dǎo)通；當(dāng)輸入電壓小于入電壓小于0v時(shí)，二時(shí)，二極管極管d2導(dǎo)通。導(dǎo)通。二極管二極管d2和和電阻電阻rs串聯(lián)串聯(lián)電路的特性電路的特性二極管二極管d1的特的特性性224 .輸出特性輸出特性(1) 輸出低電平輸出低電平dsdi0 t2工作在可變電阻區(qū)，有較小工作在可變電阻區(qū)，有較小的導(dǎo)通電阻，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，的導(dǎo)通電阻，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，該電阻上的壓降將緩慢增加。該電阻上的壓降將緩慢增加。 對(duì)于

18、對(duì)于cc4000系列門(mén)電路，當(dāng)系列門(mén)電路，當(dāng)vdd=5v時(shí)，時(shí)，iol的最大值為的最大值為0.51ma；而在而在74hc系列中，該值為系列中，該值為4ma。vdd增加相當(dāng)于增加相當(dāng)于t2的的vgs增加增加23(2) 輸出高電平輸出高電平dsdsdi00iohvddvohvoh= + vddds 與輸出低電平類(lèi)似，此時(shí)與輸出低電平類(lèi)似，此時(shí)t1工作在可變電阻區(qū)；當(dāng)負(fù)載電工作在可變電阻區(qū)；當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，流增加時(shí)，t1的的vds加，導(dǎo)致輸加，導(dǎo)致輸出下降。出下降。 此時(shí)，此時(shí)，ioh的最大值，與的最大值，與輸出低電平時(shí)相同。輸出低電平時(shí)相同。24（三）動(dòng)態(tài)特性（三）動(dòng)態(tài)特性1.傳輸延遲時(shí)間傳輸延

19、遲時(shí)間(1) mos管在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)電荷存儲(chǔ)，有利于縮短延遲時(shí)間；管在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)電荷存儲(chǔ)，有利于縮短延遲時(shí)間； (2) mos管的導(dǎo)通電阻比管的導(dǎo)通電阻比ttl電路大的多，所以其內(nèi)部電容電路大的多，所以其內(nèi)部電容和負(fù)載電容對(duì)傳輸延遲時(shí)間的影響非常顯著。導(dǎo)通電阻受和負(fù)載電容對(duì)傳輸延遲時(shí)間的影響非常顯著。導(dǎo)通電阻受vdd影響，所以，影響，所以，vdd也影響傳輸延遲時(shí)間；也影響傳輸延遲時(shí)間； (3)c mos門(mén)的輸入電容比門(mén)的輸入電容比ttl電路大的多，因此負(fù)載個(gè)數(shù)電路大的多，因此負(fù)載個(gè)數(shù)越多，延遲時(shí)間越大；越多，延遲時(shí)間越大；cmos門(mén)的扇出系數(shù)（驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)個(gè)數(shù)）門(mén)的扇出系數(shù)（驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)個(gè)數(shù)）就

20、是受傳輸延遲時(shí)間和將介紹的動(dòng)態(tài)功耗等動(dòng)態(tài)特性限制的。就是受傳輸延遲時(shí)間和將介紹的動(dòng)態(tài)功耗等動(dòng)態(tài)特性限制的。用用tphl和和tplh的平均值的平均值tpd表示延遲作用，稱(chēng)為平均傳輸延遲時(shí)間。表示延遲作用，稱(chēng)為平均傳輸延遲時(shí)間。tpd范圍：范圍：4000系列為系列為100ns,74hc系列為系列為10ns,74ahc系列為系列為5ns見(jiàn)見(jiàn)107頁(yè)表頁(yè)表252. 交流噪聲容限交流噪聲容限3.動(dòng)態(tài)功耗動(dòng)態(tài)功耗 與與ttl電路類(lèi)似，當(dāng)噪聲電壓作用時(shí)電路類(lèi)似，當(dāng)噪聲電壓作用時(shí)間間tw小于電路的傳輸延遲時(shí)間時(shí)，輸入小于電路的傳輸延遲時(shí)間時(shí)，輸入噪聲容限噪聲容限vna將隨將隨tw縮小而明顯增大?？s小而明顯增大

21、。 傳輸延遲時(shí)間與電傳輸延遲時(shí)間與電源電壓和負(fù)載電容有源電壓和負(fù)載電容有關(guān)，因此關(guān)，因此vdd和和cl都對(duì)都對(duì)交流噪聲容限有影響。交流噪聲容限有影響。 動(dòng)態(tài)情況下，動(dòng)態(tài)情況下，t1,t2會(huì)短時(shí)同時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生附加會(huì)短時(shí)同時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生附加功耗，其值隨輸入信號(hào)頻率增加而增加。功耗，其值隨輸入信號(hào)頻率增加而增加。定量估算可得動(dòng)態(tài)功耗定量估算可得動(dòng)態(tài)功耗pc的公式：的公式：pc=clfv2dd負(fù)載電容經(jīng)負(fù)載電容經(jīng)t1、t2充、放電，也會(huì)產(chǎn)生功耗。充、放電，也會(huì)產(chǎn)生功耗。26三、其他類(lèi)型的三、其他類(lèi)型的cmos門(mén)電路門(mén)電路1.與非門(mén)與非門(mén)特點(diǎn)：特點(diǎn)：n溝道管串聯(lián)、溝道管串聯(lián)、p溝道管并聯(lián)；溝道管并聯(lián)； 設(shè)

22、：設(shè)：mos管的導(dǎo)通電阻為管的導(dǎo)通電阻為ron、門(mén)電路的輸出電阻為門(mén)電路的輸出電阻為ro。輸出電阻隨輸入狀態(tài)變化。輸出電阻隨輸入狀態(tài)變化。用帶緩沖級(jí)的門(mén)電路可克服上述缺點(diǎn)。用帶緩沖級(jí)的門(mén)電路可克服上述缺點(diǎn)。2.或非門(mén)或非門(mén)特點(diǎn)：特點(diǎn)：p溝道管串聯(lián)、溝道管串聯(lián)、n溝道管并聯(lián)；溝道管并聯(lián)；2ron ron/211ron r0n01ron ron10ron/2 2r0n00ro（與非（與非) ro（或非）（或非）ba輸出高電平偏低輸出高電平偏低輸出輸出低電低電平偏平偏高高此外，輸入狀態(tài)還會(huì)影響這兩個(gè)門(mén)的電壓傳輸特性。此外，輸入狀態(tài)還會(huì)影響這兩個(gè)門(mén)的電壓傳輸特性。（一）其他邏輯功能的（一）其他邏輯功能

23、的cmos門(mén)電路門(mén)電路273.帶緩沖級(jí)的帶緩沖級(jí)的cmos門(mén)電路門(mén)電路（1）與非門(mén)：）與非門(mén)：特點(diǎn)：輸出電阻恒為特點(diǎn)：輸出電阻恒為ron；輸出電平和；輸出電平和電壓傳輸特性都不受輸入狀態(tài)影響。電壓傳輸特性都不受輸入狀態(tài)影響。) ()(babaaby（2）或非門(mén)：）或非門(mén)：同理，可用下式實(shí)現(xiàn)：同理，可用下式實(shí)現(xiàn)：) ()(bababay28 普通普通cmos門(mén)不能接門(mén)不能接成成線(xiàn)與線(xiàn)與形式。形式。 od門(mén)輸出端只是一門(mén)輸出端只是一個(gè)個(gè)n溝道管，因此可以連溝道管，因此可以連成線(xiàn)與形式。成線(xiàn)與形式。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.vdd1和和vdd2可取不同值；可取不同值； 2.允許灌入電流較大。如：允許灌入電流較

24、大。如： cc40107在在volrtg 則則oic=0時(shí)，傳輸門(mén)截止；時(shí)，傳輸門(mén)截止；c=1時(shí)時(shí),傳輸門(mén)導(dǎo)通。傳輸門(mén)導(dǎo)通。tgoi/io/cc傳輸門(mén)可雙向傳輸。傳輸門(mén)可雙向傳輸。t2t1c32vgs(th)pvgs(th)nvdd0vin溝道管導(dǎo)通溝道管導(dǎo)通p溝道管導(dǎo)通溝道管導(dǎo)通分析原理。先分析只有一個(gè)管時(shí)的情況：分析原理。先分析只有一個(gè)管時(shí)的情況：?jiǎn)喂芄ぷ鞯娜秉c(diǎn)是：?jiǎn)喂芄ぷ鞯娜秉c(diǎn)是：(1)有死區(qū)；有死區(qū)；(2)導(dǎo)通電阻隨輸入電壓導(dǎo)通電阻隨輸入電壓變化很大。變化很大。采用雙管可克服這些缺點(diǎn)。采用雙管可克服這些缺點(diǎn)。33將電壓傳輸系數(shù)定義如下：將電壓傳輸系數(shù)定義如下：ktg= =oitgllr

25、rr 采用改進(jìn)電路的采用改進(jìn)電路的cmos四模擬開(kāi)關(guān)四模擬開(kāi)關(guān)cc4066在在vdd=15v時(shí)，時(shí)，rtg值不大于值不大于240。而且在。而且在 變化時(shí)，變化時(shí)，rtg基本保持不變。基本保持不變。i 目前，某些精密目前，某些精密cmos模擬開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻已降低到模擬開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻已降低到20 以下。以下。l模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān)l組成邏輯電路組成邏輯電路例如：異或門(mén)見(jiàn)例如：異或門(mén)見(jiàn)98頁(yè)圖頁(yè)圖3.3.372.傳輸門(mén)的應(yīng)用傳輸門(mén)的應(yīng)用34（四）三態(tài)輸出的（四）三態(tài)輸出的cmos門(mén)電路門(mén)電路)(高阻時(shí)，時(shí)，zyneayne1035三態(tài)門(mén)在總線(xiàn)方面的應(yīng)用三態(tài)門(mén)在總線(xiàn)方面的應(yīng)用雙向總線(xiàn)：雙向總線(xiàn)：接成總線(xiàn)方

26、式時(shí)，在接成總線(xiàn)方式時(shí)，在n個(gè)個(gè)en端中，每次最多只能有一個(gè)有效。端中，每次最多只能有一個(gè)有效。36四、四、cmos電路的正確使用電路的正確使用1.輸入電路的靜電防護(hù)輸入電路的靜電防護(hù) cmos電路的輸入保護(hù)電路承受靜電電壓和脈沖功率的能力電路的輸入保護(hù)電路承受靜電電壓和脈沖功率的能力有限。因此，在儲(chǔ)存，運(yùn)輸，組裝和調(diào)試過(guò)程中，仍需采取防有限。因此，在儲(chǔ)存，運(yùn)輸，組裝和調(diào)試過(guò)程中，仍需采取防靜電措施。靜電措施。 (1)儲(chǔ)存和運(yùn)輸不要使用化纖織物包裝，最好用金屬屏蔽層包裝；儲(chǔ)存和運(yùn)輸不要使用化纖織物包裝，最好用金屬屏蔽層包裝；(3)不用的輸入端不應(yīng)懸空。不用的輸入端不應(yīng)懸空。2.輸入電路的過(guò)流保

27、護(hù)輸入電路的過(guò)流保護(hù) 保護(hù)二極管只能承受保護(hù)二極管只能承受1ma電流，因此下列三種情況下輸電流，因此下列三種情況下輸入端要串入保護(hù)阻。入端要串入保護(hù)阻。(1)輸入端接低內(nèi)阻信號(hào)源；輸入端接低內(nèi)阻信號(hào)源；(2)輸入端接有大電容；輸入端接有大電容；(3)輸入端接長(zhǎng)線(xiàn)。輸入端接長(zhǎng)線(xiàn)。 (2)操作時(shí)使用的電烙鐵等，操作時(shí)使用的電烙鐵等，要妥善接地；要妥善接地；373.cmos電路鎖定效應(yīng)的防護(hù)電路鎖定效應(yīng)的防護(hù) 產(chǎn)生鎖定效應(yīng)將造成產(chǎn)生鎖定效應(yīng)將造成cmos電路永久失效?？稍陔娐酚谰檬?。可在輸入、輸出端接入鉗位保護(hù)電路，在電源輸入端加輸入、輸出端接入鉗位保護(hù)電路，在電源輸入端加去偶電路。去偶電路。 應(yīng)

28、確保應(yīng)確保cmos電路先通電、后斷電電路先通電、后斷電。38五、五、cmos數(shù)字電路的各種系列數(shù)字電路的各種系列各種系列的電路基本相同各種系列的電路基本相同,主要在工藝上有改進(jìn)主要在工藝上有改進(jìn).改進(jìn)的目的主要有兩點(diǎn)改進(jìn)的目的主要有兩點(diǎn):一是提高速度一是提高速度,二是減小功耗二是減小功耗.1.4000系列系列:速度低速度低,負(fù)載能力差負(fù)載能力差,處在被取代階段處在被取代階段.2.74hc/hct系列系列:高速系列。高速系列。tpd=9-10ns,負(fù)載能力為負(fù)載能力為4ma左左 右。右。74hc系列系列:電源電壓電源電壓26v，功耗隨電壓增大。，功耗隨電壓增大。74hct系列系列:電源電壓電源電

29、壓5v，輸入輸出電平等均與，輸入輸出電平等均與ttl電路兼容。因此二者可混合使用。電路兼容。因此二者可混合使用。 3.74ahc/ahct系列系列:改進(jìn)的高速系列。改進(jìn)的高速系列。tpd=5.3ns,負(fù)載能力為負(fù)載能力為 8ma左右，左右， 是目前應(yīng)用最廣的是目前應(yīng)用最廣的cmos器件。器件。 以上為美國(guó)以上為美國(guó)ti公司的產(chǎn)品，而公司的產(chǎn)品，而vhc/vhct系列為其系列為其他公司產(chǎn)品，其性能與他公司產(chǎn)品，其性能與74ahc/ahct系列相當(dāng)。系列相當(dāng)。4.74lvc/alvc系列系列: 90年代的新產(chǎn)品（低壓系列）。年代的新產(chǎn)品（低壓系列）。表表3.3.239 tpd=3.8ns,負(fù)載能力

30、為負(fù)載能力為24ma（3v電源）左右。電源電電源）左右。電源電壓壓1.653.3v。可輸入。可輸入5v電平信號(hào)，也可將電平信號(hào)，也可將3.3v以下信號(hào)轉(zhuǎn)以下信號(hào)轉(zhuǎn)換為換為5v輸出信號(hào)輸出信號(hào)74alvc系列進(jìn)一步提高速度，系列進(jìn)一步提高速度， tpd=2ns ，負(fù)載能力沒(méi)變。，負(fù)載能力沒(méi)變。因此是最好的因此是最好的cmos系列。系列。74系列工作環(huán)境溫度范圍是系列工作環(huán)境溫度范圍是-40+85度；度；54系列工作環(huán)境溫度范圍是系列工作環(huán)境溫度范圍是-55+125度；度；對(duì)于對(duì)于74lvc系列：系列：對(duì)于對(duì)于74alvc系列：系列：70.71頁(yè)表頁(yè)表40一、雙極型三極管（一、雙極型三極管（bjt

31、)的開(kāi)的開(kāi)關(guān)特性關(guān)特性1.靜態(tài)特性靜態(tài)特性可用輸入輸出特性來(lái)描述?？捎幂斎胼敵鎏匦詠?lái)描述。基本開(kāi)關(guān)電路如圖：基本開(kāi)關(guān)電路如圖：可用圖解法分析電路：可用圖解法分析電路：輸入特性輸入特性輸出特性輸出特性第四節(jié)第四節(jié) ttl門(mén)電路（教材上為第五節(jié)）門(mén)電路（教材上為第五節(jié)）41 條條 件件 特特 點(diǎn)點(diǎn)be結(jié)結(jié) bc結(jié)結(jié)截止截止導(dǎo)導(dǎo)通通放大放大飽和飽和bevon (0.7v)ibibsic=iceo(=0) , ib=0ic= ibce=vce(sat)=0.3v 0v反反反反反反正正正正正正ib ibs=ics / =vcc-icrcsce開(kāi)關(guān)特性可歸納為下表：開(kāi)關(guān)特性可歸納為下表：也是“特點(diǎn)特點(diǎn)”的

32、一部分422.動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性 當(dāng)輸入信號(hào)使三極管在截止當(dāng)輸入信號(hào)使三極管在截止和飽和兩種狀態(tài)之間迅速轉(zhuǎn)換時(shí)，和飽和兩種狀態(tài)之間迅速轉(zhuǎn)換時(shí)，三極管內(nèi)部電荷的建立和消散都三極管內(nèi)部電荷的建立和消散都需要時(shí)間，因而集電極電流的變需要時(shí)間，因而集電極電流的變化將滯后于輸入電壓的變化。從化將滯后于輸入電壓的變化。從而導(dǎo)致輸出電壓滯后于輸入電壓而導(dǎo)致輸出電壓滯后于輸入電壓的變化。的變化。 也可以理解為三極管的結(jié)電也可以理解為三極管的結(jié)電容起作用。容起作用。注意：三極管飽和越深，由飽和到截止的延遲時(shí)間越長(zhǎng)。注意：三極管飽和越深，由飽和到截止的延遲時(shí)間越長(zhǎng)。飽和時(shí)飽和時(shí)截止時(shí)截止時(shí)等效電路等效電路433.三

33、極管反相器（非門(mén)）三極管反相器（非門(mén)）例例3.5.1：計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理（原理）：計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理（原理）3331385212121./iieeiibbvvrrrvvvvkrrr求基極回路求基極回路的等效電路：的等效電路：vcc=5v, vee= 8v,r1=3.3k ,r2=10k rc=1k=20, vce(sat) =0.1v,vih=5v,vil=0v44vvvvitvvvvccohocbili0500233313800.,.截止，所以時(shí)，marvvivvtvvvvvbbebbbebihi4407081333138555.則得：認(rèn)為如果用折線(xiàn)等效電路，導(dǎo)通所以時(shí)，vsatvvti

34、imarsatvviiiceobsbccecccsbsbs0250)(,.)(飽和，故為：深度飽和時(shí)451.電路結(jié)構(gòu)（以電路結(jié)構(gòu)（以74系列系列非門(mén)為例）非門(mén)為例）2.工作原理工作原理vcc=5v,vih=3.4v,vil=0.2vt1導(dǎo)通，深飽和導(dǎo)通，深飽和t2,t5截止。因?yàn)榻刂?。因?yàn)閠5有漏電有漏電流，可等效為大電阻。流，可等效為大電阻。t4導(dǎo)通，忽略導(dǎo)通，忽略r2壓降，可求出壓降，可求出=3.6v=vohoi =vil:0.90.30.2二、二、ttl反相器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和特性反相器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和特性ttl (transistor-transistor logic):晶體

35、管晶體管晶體管邏輯電路。晶體管邏輯電路。推拉式（推拉式（push-pull）、）、圖騰柱（圖騰柱（totem-pole）輸出電路輸出電路輸出級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸入級(jí)輸入級(jí)53.6（一）結(jié)構(gòu)和原理（一）結(jié)構(gòu)和原理46 =vih:it1的的be結(jié)截止、結(jié)截止、bc結(jié)導(dǎo)通；結(jié)導(dǎo)通；t2、t5導(dǎo)通。導(dǎo)通。t4截止，因此截止，因此t5飽和。飽和。t2: ics=4v/1.6k=2.5ma; ib=2.9v/4k=0.72ma =20 所以，所以，t2飽和。飽和。o=0.2v0.71.42.14.1?3.41.0也可以認(rèn)為也可以認(rèn)為t5“倒置倒置”（c和和e極交換。）極交換。）471. 電壓傳輸特性電壓

36、傳輸特性cd段中點(diǎn)的輸入電壓即為段中點(diǎn)的輸入電壓即為閾值電壓閾值電壓vth （1.4v）。）。de段稱(chēng)為段稱(chēng)為飽和區(qū)飽和區(qū)；對(duì)于對(duì)于74系列門(mén)電路，系列門(mén)電路，vnh、vnl都不小于都不小于0.4v。噪聲容限：噪聲容限：（二）（二）ttl反相器的靜態(tài)特性反相器的靜態(tài)特性(117頁(yè)）頁(yè)）ab段稱(chēng)為段稱(chēng)為截止區(qū)截止區(qū)； b點(diǎn)：點(diǎn)： =0.6v，ibc段稱(chēng)為段稱(chēng)為線(xiàn)性區(qū)線(xiàn)性區(qū)； c點(diǎn)：點(diǎn)： =1.3v，icd段稱(chēng)為段稱(chēng)為轉(zhuǎn)折區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)； d點(diǎn)：點(diǎn)： =1.4v，i482. 輸入特性輸入特性iil稱(chēng)為稱(chēng)為輸入低電平電流輸入低電平電流。iis稱(chēng)為稱(chēng)為輸入短路電流輸入短路電流 =0v的輸?shù)妮斎腚娏魅腚娏?。i

37、iih稱(chēng)為稱(chēng)為輸入漏電流輸入漏電流。 輸入電壓為負(fù)時(shí)，基本輸入電壓為負(fù)時(shí)，基本是保護(hù)二極管的伏安特性。是保護(hù)二極管的伏安特性。iih輸入為輸入為0.2v時(shí)時(shí)輸入為輸入為3.4v時(shí)時(shí)輸入為其他電壓時(shí)輸入為其他電壓時(shí)iiliis 輸入電壓小于輸入電壓小于0.6v時(shí)，計(jì)時(shí)，計(jì)算算iil的公式仍然成立的公式仍然成立(把把vil換換為為 ），是一直線(xiàn)方程。），是一直線(xiàn)方程。iii493.輸出特性輸出特性(1)高電平輸出特性高電平輸出特性 t4飽和前，飽和前，voh基基本不隨本不隨il變，變，t4飽和后，飽和后，voh將隨負(fù)載電流增加將隨負(fù)載電流增加線(xiàn)性下降，其斜率基本線(xiàn)性下降，其斜率基本由由r4決定。決

38、定。(2)低電平輸出特性低電平輸出特性 受功耗限制，受功耗限制，74系列門(mén)系列門(mén)輸出高電平時(shí)最大負(fù)載電輸出高電平時(shí)最大負(fù)載電流不超過(guò)流不超過(guò)0.4ma。t5飽和，飽和，c-e間等效電間等效電阻不超過(guò)阻不超過(guò)10歐姆，因此歐姆，因此直線(xiàn)斜率很小。直線(xiàn)斜率很小。rce50例例3.5.2：計(jì)算：計(jì)算g1能驅(qū)動(dòng)的同類(lèi)門(mén)的個(gè)數(shù)。能驅(qū)動(dòng)的同類(lèi)門(mén)的個(gè)數(shù)。設(shè)設(shè)g1滿(mǎn)足：滿(mǎn)足：voh=3.2v, vol=0.2v。16解：解：n1=16/1 =16g1輸出低電平輸出低電平g1輸出高電平輸出高電平 g1輸出高電平時(shí)，輸出高電平時(shí)，最大允許輸出電流為最大允許輸出電流為0.4ma； 每個(gè)負(fù)載門(mén)輸入每個(gè)負(fù)載門(mén)輸入電流為

39、電流為iih,不超過(guò)不超過(guò)0.04ma;故：故：n2= 0.4/0.04 =10綜合綜合n1,n2,應(yīng)取應(yīng)取n=10n即門(mén)的即門(mén)的扇出系數(shù)。扇出系數(shù)。每個(gè)負(fù)載門(mén)電流每個(gè)負(fù)載門(mén)電流g1門(mén)門(mén)電流電流0.2viih514.輸入端負(fù)載特性輸入端負(fù)載特性當(dāng)當(dāng) 小于小于0.6v時(shí)時(shí)i當(dāng)當(dāng) =1.4v時(shí)，時(shí)，t2、t5均已導(dǎo)均已導(dǎo)通，通，t1基極電位被鉗在基極電位被鉗在2.1v而而 不再隨不再隨rp增加，因增加，因 此此 也不也不再隨再隨rp增加。增加。ii當(dāng)當(dāng)rp較小時(shí)，這較小時(shí)，這是直線(xiàn)方程是直線(xiàn)方程返回返回rp輸入電阻對(duì)輸入電壓的影響。輸入電阻對(duì)輸入電壓的影響。1.4v可認(rèn)為可認(rèn)為rp為為2k時(shí)，時(shí)，

40、i已達(dá)到已達(dá)到1.4v。52例：計(jì)算圖中電阻例：計(jì)算圖中電阻rp取值范圍。已知：取值范圍。已知：voh=3.4v,vol=0.2v, vih(min)=2.0v, vil(max)=0.8v。解：解：當(dāng)當(dāng) =voh時(shí)，要求時(shí)，要求 vih(min)2i1ovoh-iihrp vih(min)2i=vol+ rp(vcc - vbe vol)/(r1+rp)當(dāng)當(dāng) =vol時(shí)，要求時(shí)，要求 vil(max)2i1ovil(max)rp 0.69krp 35ki對(duì)于對(duì)于74系列，當(dāng)系列，當(dāng)rp=2k 時(shí)，時(shí)， 就達(dá)到就達(dá)到1.4v。綜合兩種情況綜合兩種情況rp應(yīng)按此式選取應(yīng)按此式選取式式3.5.91

41、o2i牢記：牢記： 若若rp大于大于2k，則，則 等效為高電等效為高電平；若小于平；若小于0.7k，則，則 等效為低電平（等效為低電平（74系列）。系列）。當(dāng)當(dāng) =vol時(shí)，時(shí)，1o1o當(dāng)當(dāng) =voh，要求要求 ， 才為高電平。才為高電平。rp 35k2i2i2i上頁(yè)上頁(yè)此時(shí)門(mén)此時(shí)門(mén)2的輸?shù)妮斎腚娏鳛槿腚娏鳛閕ih53(三三)ttl反相器的動(dòng)態(tài)特性反相器的動(dòng)態(tài)特性1.傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間 延遲作用是由晶體管的延遲延遲作用是由晶體管的延遲時(shí)間，電阻以及寄生電容等因時(shí)間，電阻以及寄生電容等因素引起的。素引起的。 tplh往往比往往比tphl大。大。 經(jīng)常用平均傳輸延遲時(shí)間經(jīng)常用平均傳輸延遲時(shí)間

42、tpd來(lái)表示：來(lái)表示：tpd =(tplh +tphl)/22.交流噪聲容限交流噪聲容限 干擾信號(hào)作用干擾信號(hào)作用時(shí)間短到與時(shí)間短到與tpd相近相近時(shí)的噪聲容限。時(shí)的噪聲容限。 此時(shí)，此時(shí)，tw越小，允許的干擾越小，允許的干擾信號(hào)幅值越大。信號(hào)幅值越大。543.電源動(dòng)態(tài)尖峰電流電源動(dòng)態(tài)尖峰電流靜態(tài)電流：靜態(tài)電流：iccl=ib1+ic2=(5-2.1)/4+(5-1)/1.6=3.2maicch =ib1=(5-0.9)/4=1ma 在動(dòng)態(tài)情況下，會(huì)出現(xiàn)在動(dòng)態(tài)情況下，會(huì)出現(xiàn)t4和和t5同時(shí)導(dǎo)通的情況，特別是輸同時(shí)導(dǎo)通的情況，特別是輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)。使出由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)。使電源電

43、流出現(xiàn)尖峰脈沖。電源電流出現(xiàn)尖峰脈沖。此電流最大可達(dá)此電流最大可達(dá)30多多ma.電源尖峰電流的不利影響：電源尖峰電流的不利影響：1.使電源平均電流增加；使電源平均電流增加；2.通過(guò)電源線(xiàn)和地線(xiàn)產(chǎn)生內(nèi)通過(guò)電源線(xiàn)和地線(xiàn)產(chǎn)生內(nèi)部噪聲。部噪聲。55三三.其他類(lèi)型的其他類(lèi)型的ttl門(mén)電路門(mén)電路(3.5.5節(jié)）節(jié)）（一）其他邏輯功能的門(mén)電路（一）其他邏輯功能的門(mén)電路1.與非門(mén)與非門(mén) t1為為多發(fā)射極管多發(fā)射極管。可等效。可等效為兩個(gè)三極管。為兩個(gè)三極管。其工作原理可從兩方面分析：其工作原理可從兩方面分析：b. 輸入有低時(shí)，輸出高電平。輸入有低時(shí)，輸出高電平。 此時(shí)此時(shí)a,b兩端并聯(lián)，兩端并聯(lián)，t1成為成為

44、一個(gè)三極管，結(jié)論成立。一個(gè)三極管，結(jié)論成立。a. 輸入全高時(shí)，輸出低電平。輸入全高時(shí)，輸出低電平。 設(shè)設(shè)a端輸入端輸入0.2v，則，則ti基基極電位為極電位為0.9v,此時(shí)無(wú)論此時(shí)無(wú)論b端狀端狀態(tài)如何，都不會(huì)影響態(tài)如何，都不會(huì)影響t1基極電基極電位。因此輸出為高電平。位。因此輸出為高電平。0.2v0.9v 如果輸入全懸空，輸出如果輸入全懸空，輸出為低電平。因此輸入懸空等為低電平。因此輸入懸空等效為輸入高電平。效為輸入高電平。562.或非門(mén)或非門(mén) 或非門(mén)的原理可從兩方或非門(mén)的原理可從兩方面分析：面分析：a.輸入全低，輸出為高輸入全低，輸出為高 a端為低電平，使端為低電平，使t2截止；截止； b端

45、為低電平，使端為低電平，使 截止；截止； 2t從而使從而使t5截止，輸出為高電平。截止，輸出為高電平。b.輸入有高，輸出為低輸入有高，輸出為低 若若a端為高電平，使端為高電平，使t2導(dǎo)通，此時(shí)無(wú)論導(dǎo)通，此時(shí)無(wú)論 為何狀態(tài)，為何狀態(tài)，都不會(huì)使都不會(huì)使t2截止。因此截止。因此t5一定導(dǎo)通，使輸出為低電平。一定導(dǎo)通，使輸出為低電平。2t573.與或非門(mén)與或非門(mén) 在或非門(mén)的基在或非門(mén)的基礎(chǔ)上，增加礎(chǔ)上，增加與與輸入輸入端，從而實(shí)現(xiàn)與或端，從而實(shí)現(xiàn)與或非邏輯。非邏輯。)(cdaby584.異或門(mén)異或門(mén) 紅框中的電路控制紅框中的電路控制t7的狀態(tài)。因此，當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。因此，當(dāng)t7截止時(shí)，電路就是以截止時(shí)，電路

46、就是以a,b為輸入的與非門(mén)。為輸入的與非門(mén)。 a,b兩輸入端的高電平兩輸入端的高電平分別通過(guò)分別通過(guò)t5和和t4使使t7截止。截止。 說(shuō)明輸入說(shuō)明輸入a,b有高電平，有高電平，就按與非門(mén)分析；就按與非門(mén)分析；當(dāng)當(dāng)a,b全低時(shí)，全低時(shí)，t4,t5全全截止，使截止，使t7導(dǎo)通，輸出導(dǎo)通，輸出低電平。低電平。0011110111100100abbaba 從右表可得出該電路為異從右表可得出該電路為異或門(mén)?；蜷T(mén)。59使用時(shí)需外接電阻使用時(shí)需外接電阻rl（二）集電極開(kāi)路門(mén)（電路）（二）集電極開(kāi)路門(mén)（電路）(oc)open collector gate 目的：將門(mén)的輸出端并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)目的：將門(mén)的輸出端并聯(lián)，實(shí)

47、現(xiàn)線(xiàn)與線(xiàn)與： 普通普通ttl門(mén)輸出端并門(mén)輸出端并聯(lián)時(shí)，將產(chǎn)生過(guò)大的輸出聯(lián)時(shí)，將產(chǎn)生過(guò)大的輸出電流導(dǎo)致器件損壞。電流導(dǎo)致器件損壞。(此此電流可達(dá)電流可達(dá)30多毫安。）多毫安。）電路原理：電路原理：邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)當(dāng)輸入有低電平當(dāng)輸入有低電平使使t5截止時(shí)，顯截止時(shí)，顯然此時(shí)門(mén)的輸出然此時(shí)門(mén)的輸出端處于端處于高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)。電阻可接到其電阻可接到其他電源，用他電源，用 表示。如表示。如sn7407可接可接30v電壓電壓ccv 很容易驗(yàn)證這是一個(gè)很容易驗(yàn)證這是一個(gè)二輸入端與非門(mén)。二輸入端與非門(mén)。)()(cdaby rl60（三）三態(tài)輸出門(mén)電路（三）三態(tài)輸出門(mén)電路（ts）three-state ou

48、tput gateen為使能端，為使能端，低電平有效低電平有效。en為低電平時(shí)為低電平時(shí):若若a,b都為高電平：都為高電平： 二極管二極管d截止，對(duì)電路無(wú)截止，對(duì)電路無(wú)影響，影響，輸出輸出為為低電平低電平；若若a,b中有低電平：中有低電平： t2,t5截止，二極管截止，二極管d導(dǎo)導(dǎo)通通,t4基極電位被鉗在基極電位被鉗在4.3v，t4導(dǎo)通，導(dǎo)通，輸出高電平輸出高電平，但電，但電位為位為2.9v。3.6v4.3v2.9ven為高電平時(shí)為高電平時(shí): t5截止；截止；t4基極電位被鉗在基極電位被鉗在1v,因此，因此，t4截止。從而輸出端出現(xiàn)截止。從而輸出端出現(xiàn)高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)。如如en端有兩個(gè)非門(mén)，則為端有兩個(gè)非門(mén)，則為高電平有效。高電平有效。0.3venabyenaby61四四.ttl電路的改進(jìn)系列電路的改進(jìn)系列（一）（一）74h系列系列 除了除了74系列外，系列外，ttl電路還有電路還有74h、74s、74ls、74as和和74als等系列。等系列。又稱(chēng)為又稱(chēng)為高速系列高速系列。high-speed 各改進(jìn)系列都圍繞提高速各改進(jìn)系列都圍繞提高速度和降低功耗兩點(diǎn)進(jìn)行。減度和降低功耗兩點(diǎn)進(jìn)行。減小電阻值可提高速度，但是小電阻值可提高速度，但是會(huì)明顯增加功耗。會(huì)明顯增加功耗。 可見(jiàn)其各電阻值明顯小于可見(jiàn)其各電阻值明顯小于74系列。加上采用了復(fù)合管系列。加上采用