分立元件門電路TTL門電路半加器全加器

1、7.5 分立元件門電路分立元件門電路7.5.1二極管與三極管的開關(guān)特性二極管與三極管的開關(guān)特性7.5.2 分立元件門電路分立元件門電路 7.5.3 復(fù)合邏輯門電路復(fù)合邏輯門電路 8.1 集成門電路集成門電路1 TTL與非門與非門 2 OC門門 3 三態(tài)門三態(tài)門(TS門門)4 集成門電路使用的一些實(shí)際問題集成門電路使用的一些實(shí)際問題(了解了解)8.2 半加器和全加器半加器和全加器1 什么是最小項(xiàng)？什么是最小項(xiàng)？復(fù)習(xí)卡諾圖化簡法2 n變量的最小項(xiàng)有變量的最小項(xiàng)有 ？個(gè)。？個(gè)。 2n個(gè)個(gè)3 如何給最小項(xiàng)編號？如何給最小項(xiàng)編號？CBACBACBABCACBACBACABABC000001010011與

2、項(xiàng)與項(xiàng)(乘積項(xiàng)乘積項(xiàng))中所有變量都出現(xiàn)且只出現(xiàn)一次，中所有變量都出現(xiàn)且只出現(xiàn)一次，出現(xiàn)的形式可以是原變量也可以是反變量出現(xiàn)的形式可以是原變量也可以是反變量 。100101110111m0m1m2m3m4m5m6m7F=m( 1, 3, 4, 5, 7, 10, 12, 14 )FABCD000111100001111001F = + + 11111110000000BCDAD ACDDBADCAABCBAP 00011110ABCD000111101111111111DBDCAACBAP7.5 分立元件門電路分立元件門電路 門電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，門電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路

3、，門電路主要有：門電路主要有：與門、或門、與非門、或非門、與門、或門、與非門、或非門、異或門異或門等。等。 由電子電路實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算時(shí)，它的輸入由電子電路實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算時(shí)，它的輸入和輸出信號都是用電位（或稱電平）的高低表和輸出信號都是用電位（或稱電平）的高低表示的。高電平和低電平都不是一個(gè)固定的數(shù)值，示的。高電平和低電平都不是一個(gè)固定的數(shù)值，而是有一定的變化范圍。而是有一定的變化范圍。7.5.1二極管與三極管的開關(guān)特性二極管與三極管的開關(guān)特性開關(guān)電路開關(guān)電路 uiuoUccRui=UCC-uo=1ui=0 -uo=0D飽和飽和3V0VuO 0uO UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCE

4、CuO+UCCRCEC3V0V二極管與門電路二極管與門電路ZD1D2AB+5V7.5.2 分立元件門電路分立元件門電路 A B0 0 Z 00 1 01 0 01 1 1二極管或門電路二極管或門電路ZDADBAB-12VA B0 0 Z 00 1 11 0 11 1 1BAZ+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0飽和飽和邏輯表達(dá)式：邏輯表達(dá)式：Y=A“0”10“1”“0”“1”AY邏輯符號邏輯符號1AY三極管非門電路三極管非門電路(反相器反相器)ABD1D2+12V3.9KR二極管二極管與與門門A BA B-12V三極管三極管非非門門D+12V +3V1.5K 1K 18K P =30Z與

5、非門電路與非門電路7.5.3 復(fù)合邏輯門電路復(fù)合邏輯門電路 BA Z =有有0出出1，全，全1出出0ABD1D2-12VR二極管二極管或或門門A + BD+12V +3V1.5K 1K 18K -12VP =30三極管三極管非非門門FA + B或非門電路或非門電路BA F =有有1出出0，全，全0出出1ABY1有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”&ABY1 1ABY2Y28.1 集成門電路集成門電路分立元件門電路：體積大，速度低，帶負(fù)載分立元件門電路：體積大，速度低，帶負(fù)載能力差，工作不可靠能力差，工作不可靠集成門電路：體積小、速度快集成

6、門電路：體積小、速度快、可靠性高可靠性高按制作工藝可分為雙極型按制作工藝可分為雙極型/單極性兩大類。單極性兩大類。TTL、CMOS邏輯門電路應(yīng)用最廣泛。邏輯門電路應(yīng)用最廣泛。TTL:輸入和輸出端都是半導(dǎo)體晶體管，稱之為輸入和輸出端都是半導(dǎo)體晶體管，稱之為transistor transistor logic gate T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1E2E3E1BC1 TTL與非門與非門Y=A B C T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T11V(0.3V)“1”“0”輸入有低輸入有低“0”輸出為輸出為高高“1”VY 5-0.7-0.7

7、=3.6V5V T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1“1”(3.6V)4.3V鉗位鉗位2.1V“0”(0.3V)輸入全高輸入全高“1”,輸出為輸出為低低“0”1V全導(dǎo)通全導(dǎo)通00010011101111011001011101011110ABYCY=A B CY&ABC 輸入端至少有一個(gè)低電平時(shí)，輸入端至少有一個(gè)低電平時(shí)，T4發(fā)射極輸出高發(fā)射極輸出高電平，產(chǎn)生拉電流；輸入全是高電平時(shí)，電平，產(chǎn)生拉電流；輸入全是高電平時(shí)，T5集電極集電極輸出低電平，產(chǎn)生灌電流。輸出低電平，產(chǎn)生灌電流。T2截止時(shí)，截止時(shí)，uc2為高電平，為高電平，uE2為低電平；為低電平；+5

8、VuoR4R2R13k T2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC100 750 360 3K T2導(dǎo)通使導(dǎo)通使uc2降低降低uE2升高升高T2集電極電壓和發(fā)射極集電極電壓和發(fā)射極電壓變化方向相反，所電壓變化方向相反，所以把這一級叫做以把這一級叫做倒相級倒相級輸出級工作特點(diǎn)：輸出級工作特點(diǎn)：T4和和T5總是一個(gè)導(dǎo)通一總是一個(gè)導(dǎo)通一個(gè)截止，有利于降低輸出級的靜態(tài)功耗，個(gè)截止，有利于降低輸出級的靜態(tài)功耗，這種形式的電路叫做這種形式的電路叫做推拉式電路推拉式電路。(3)TTL反相器傳輸特性反相器傳輸特性 (不要求不要求)AB段段:T2,T5截止，截止，T3,T4導(dǎo)通導(dǎo)通,uo=3.6V+5VuoR4

9、R2R13k T2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC100 750 360 3K BC段段:uB2增大增大T2發(fā)射結(jié)正偏處于放大狀態(tài)發(fā)射結(jié)正偏處于放大狀態(tài),T5仍截止仍截止CD段段:Ui增大到增大到1.4V，T2,T5迅速轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通迅速轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通輸出高電平的下限值輸出高電平的下限值輸出低電平的上限值輸出低電平的上限值閾值電壓或門檻電壓閾值電壓或門檻電壓UOH(min)(4)TTL與非門的主要參數(shù)與非門的主要參數(shù) (不要求不要求)UOL(max)UTH低電平輸入電流低電平輸入電流IIL 高電平輸入電流高電平輸入電流IIH 輸入為高電平時(shí)流入輸入為高電平時(shí)流入輸入端的電流輸入端的電流(幾十

10、微幾十微安安)輸入為低電平時(shí)輸入為低電平時(shí)流入輸入端的電流入輸入端的電流流輸入短路電流輸入短路電流IIS(-1.6mA)+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1IOLIIs1IIs2IIs3輸出為低電平時(shí)輸出為低電平時(shí) sLImaxo0/IIN 扇出系數(shù)扇出系數(shù):與非門最多能帶同類負(fù)載門的個(gè)數(shù)與非門最多能帶同類負(fù)載門的個(gè)數(shù)IiH3+5VR4R2R5T3T4T1T1T1IiH1IiH2輸出為高電平時(shí)輸出為高電平時(shí) IHoHmax0/IINIOH一般為一般為8-10個(gè)個(gè)0NN0平均傳輸延遲時(shí)間：與非門工作速度的參數(shù)平均傳輸延遲時(shí)間：與非門工作速度的參數(shù)tuiotuoo50%50%tpd1tpd2

11、)(2121pdpdpdttt 普通普通TTL與非門的輸出端是不允許直接相連的。與非門的輸出端是不允許直接相連的。 當(dāng)一個(gè)門的輸出為高電平另一個(gè)為低電平時(shí)，當(dāng)一個(gè)門的輸出為高電平另一個(gè)為低電平時(shí)， 將有將有一個(gè)很大的電流同時(shí)流過著兩個(gè)門的輸出級，該電一個(gè)很大的電流同時(shí)流過著兩個(gè)門的輸出級，該電流的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常的工作電流，可能使門電路流的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常的工作電流，可能使門電路損壞。損壞。 (連接方式連接方式)將多個(gè)與非將多個(gè)與非門輸出端直接并聯(lián)連接門輸出端直接并聯(lián)連接(5)線與線與iORL+5VR4R2R5T3T4UOH+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1UOL+5V輸出為輸出為 低

12、電平低電平時(shí)時(shí)輸出為輸出為 高電平高電平時(shí)時(shí)i+5VR4R2T3T4T5100 750 3K R3UOH+5VR4R2T3T4T5100 750 3K R3UOLOC門電路門電路OC門邏輯符號門邏輯符號2 OC門門 (Open Collector Gate)集集電極開路電極開路與非與非門門+V 當(dāng)輸出為高電平時(shí)，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，T3截止，截止，由由V經(jīng)過上拉電阻向負(fù)載提供電經(jīng)過上拉電阻向負(fù)載提供電流。流。+V CCRCABY1AB&G1Y2CD&G2YCD21YYY CDABCDAB 3 三態(tài)門（三態(tài)門（TS門）門） Three-State Output Gate 高電平、低

13、電平、高電阻高電平、低電平、高電阻使能端使能端TS門邏輯符號門邏輯符號高電平有效高電平有效 0 高阻高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 0ABEY1V1V 應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：(1) 用做多路開關(guān)用做多路開關(guān)YA1E1E1EA21G1G2使能端使能端10禁止禁止使能使能1A 01使能使能禁止禁止2A 時(shí)時(shí) 0E 時(shí)時(shí) 1E 任何時(shí)刻只允許一個(gè)三態(tài)門使能，其余為高阻態(tài)。任何時(shí)刻只允許一個(gè)三態(tài)門使能，其余為高阻態(tài)。(2) 構(gòu)成數(shù)據(jù)總線構(gòu)成數(shù)據(jù)總線E1E1E1G1G2Gn1E2EnEA1A2An數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線011101110實(shí)現(xiàn)用一條總線分時(shí)傳送幾個(gè)不同的數(shù)據(jù)或控制信號

14、實(shí)現(xiàn)用一條總線分時(shí)傳送幾個(gè)不同的數(shù)據(jù)或控制信號4 集成門電路使用的一些實(shí)際問題集成門電路使用的一些實(shí)際問題TTL門電路多余輸入端的處理門電路多余輸入端的處理懸空懸空(視為視為“1”)與非門多余輸入端的三種處理方法與非門多余輸入端的三種處理方法 a接電源接電源 b通過通過R接電源接電源 c與使用輸入端并聯(lián)與使用輸入端并聯(lián)abca接地接地 b通過通過R接地接地 c與使用輸入端并聯(lián)與使用輸入端并聯(lián) 或非門多余輸入端的三種處理方法或非門多余輸入端的三種處理方法abc例：例：A=1101, B=1001，計(jì)算，計(jì)算A+B。1 1 0 11 0 0 1+011010011加法運(yùn)算的基本規(guī)則加法運(yùn)算的基本規(guī)

15、則(1)逢二進(jìn)一。逢二進(jìn)一。(2)最低位是兩個(gè)數(shù)最低位的疊加，不需考慮進(jìn)位。最低位是兩個(gè)數(shù)最低位的疊加，不需考慮進(jìn)位。(3)其余各位都是三個(gè)數(shù)相加，包括加數(shù)、其余各位都是三個(gè)數(shù)相加，包括加數(shù)、被加數(shù)和低位來的進(jìn)位。被加數(shù)和低位來的進(jìn)位。(4)任何位相加都產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)果：本位和、任何位相加都產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)果：本位和、向高位的進(jìn)位。向高位的進(jìn)位。用半加器實(shí)現(xiàn)用半加器實(shí)現(xiàn)用全加器實(shí)現(xiàn)用全加器實(shí)現(xiàn)1.半加器半加器BABABAS BAC邏輯圖邏輯圖=1&ABSCABCS邏輯符號邏輯符號COA B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1真值表真值表8.2 半加器和全加器半加器和全加器2.全加器全加器A-加數(shù)；加數(shù)；B-被加數(shù)；被加數(shù)；CI-低位的進(jìn)位；低位的進(jìn)位；S-本位和；本位和；C-進(jìn)位。進(jìn)位。真值表真值表CIABBACIBABAS)()( ABCIBAABCIBABAC)()(ABCISC0000000110010100110110010101011100111111 全加器邏輯圖全加器邏輯圖邏輯圖邏輯圖C=邏輯符號邏輯符號實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算。 A 1101；B1011