數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)-02

1、1 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社第二章第二章 邏輯門(mén)電路邏輯門(mén)電路 2 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社內(nèi)容概覽內(nèi)容概覽l 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件l 簡(jiǎn)單門(mén)電路簡(jiǎn)單門(mén)電路l TTLTTL邏輯門(mén)電路邏輯門(mén)電路l CMOSCMOS門(mén)電路門(mén)電路l 本章小結(jié)本章小結(jié)3 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.1 2.1 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件l 半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性l 半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性4 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.1.1 2.1.1 半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性 二極管的工作原理是基于二極管的工作原理是基于PN結(jié)的單向?qū)?/p>

2、電性。當(dāng)加在結(jié)的單向?qū)щ娦?。?dāng)加在PN結(jié)結(jié)P區(qū)上的電壓高于加在區(qū)上的電壓高于加在N區(qū)上的電壓時(shí)，區(qū)上的電壓時(shí)，PN結(jié)導(dǎo)通；結(jié)導(dǎo)通；反之，如果加在反之，如果加在PN結(jié)結(jié)P區(qū)上的電壓低于加在區(qū)上的電壓低于加在N區(qū)上的電壓時(shí)區(qū)上的電壓時(shí)，PN結(jié)截止。結(jié)截止。PN結(jié)的這種單向?qū)щ娦詻Q定了二極管受控于結(jié)的這種單向?qū)щ娦詻Q定了二極管受控于外加電壓極性，當(dāng)加外加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，外加反向電壓時(shí)外加電壓極性，當(dāng)加外加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，外加反向電壓時(shí)截止，可見(jiàn)二極管相當(dāng)一個(gè)電壓控制開(kāi)關(guān)。截止，可見(jiàn)二極管相當(dāng)一個(gè)電壓控制開(kāi)關(guān)。 5 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社二極管近似的伏安特性曲線二極管近似的伏安特性曲線 6

3、 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社二極管開(kāi)關(guān)電路二極管開(kāi)關(guān)電路 7 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.1.2 2.1.2 半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性 三極管的外形我們可以看到三極管顧名思義就是有三三極管的外形我們可以看到三極管顧名思義就是有三個(gè)電極，由個(gè)電極，由P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的三層結(jié)構(gòu)。這三型半導(dǎo)體組成的三層結(jié)構(gòu)。這三個(gè)極分別叫做基極，集電極和發(fā)射極，他們分別連著三極個(gè)極分別叫做基極，集電極和發(fā)射極，他們分別連著三極管與之對(duì)應(yīng)的三個(gè)區(qū)，即是基區(qū)，集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。管與之對(duì)應(yīng)的三個(gè)區(qū)，即是基區(qū)，集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。 8 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社三

4、極管的輸入特性三極管的輸入特性 9 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社三極管的輸出特性三極管的輸出特性 10 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社三極管的基本開(kāi)關(guān)電路三極管的基本開(kāi)關(guān)電路 +VALT123RRbCCC（ +5V）11 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.2 2.2 簡(jiǎn)單門(mén)電路簡(jiǎn)單門(mén)電路l 二極管與門(mén)二極管與門(mén)l 二極管或門(mén)二極管或門(mén)l 二極管非門(mén)二極管非門(mén)l DTLDTL與非門(mén)電路與非門(mén)電路12 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.2.1 2.2.1 二極管與門(mén)二極管與門(mén)二極管與門(mén)二極管與門(mén) LAB+VDD(a)(b)3k（ +5V）RCC2&ABL=AB113 數(shù)字

5、電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.2.2 2.2.2 二極管或門(mén)二極管或門(mén)二極管或門(mén)二極管或門(mén) ABLDD12RABL=A+B1(b)(a)3k14 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.2.1 2.2.1 二極管非門(mén)二極管非門(mén)二極管非門(mén)二極管非門(mén) +VALT123RRbCCC（ +5V）AL=AL=AA11(b)(a)15 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.2.4 DTL2.2.4 DTL與非門(mén)與非門(mén)DTL與非門(mén)與非門(mén) ABCL+VDDD123DD1R23CC（+5V）R1RcT45P3k1k4.7k16 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.3 TTL2.3 TTL邏輯門(mén)電路邏輯門(mén)電路

6、l TTL TTL與非門(mén)與非門(mén)l 集電極開(kāi)路的與非門(mén)和三態(tài)邏輯門(mén)集電極開(kāi)路的與非門(mén)和三態(tài)邏輯門(mén)l 其他類(lèi)型的其他類(lèi)型的TTLTTL門(mén)電路門(mén)電路l TTLTTL門(mén)電路的改進(jìn)系列門(mén)電路的改進(jìn)系列17 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.3.1 TTL2.3.1 TTL與非門(mén)與非門(mén)主要研究對(duì)象有：主要研究對(duì)象有：1.TTL與非門(mén)的邏輯關(guān)系與非門(mén)的邏輯關(guān)系 2.TTL與非門(mén)的靜態(tài)輸入特性與非門(mén)的靜態(tài)輸入特性和輸出特性和輸出特性 3.TTL與非門(mén)的動(dòng)態(tài)特性與非門(mén)的動(dòng)態(tài)特性 18 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社TTL與非門(mén)的電路圖與非門(mén)的電路圖 +VV123123D12313CC（ +5V）R130

7、ABCTTTRT4kRb11243c2c4Re2oVVc2e2輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)1.6k1k19 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社TTL與非門(mén)的電壓傳輸特性曲線與非門(mén)的電壓傳輸特性曲線 &VVVoVi0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.0A BCDE2.4V0.4VOL（max）VOH（min）VVoViOFFVONV(V)(V)A(0V,3.6V)B(0.6V,3.6V)C(1.3V,2.48V)D(1.4V,0.3V)E(3.6V,0.3V)20 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.3.2 2.3.2 集電極開(kāi)路的與非門(mén)

8、和三態(tài)邏輯門(mén)集電極開(kāi)路的與非門(mén)和三態(tài)邏輯門(mén) 主要研究對(duì)象有：主要研究對(duì)象有：1.集電極開(kāi)路的門(mén)電路（集電極開(kāi)路的門(mén)電路（OC門(mén)）門(mén)）2.三態(tài)輸出門(mén)電路三態(tài)輸出門(mén)電路 21 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社普通的普通的TTL門(mén)電路輸出并聯(lián)使用門(mén)電路輸出并聯(lián)使用 +V+V+VL123D123123D123123123133導(dǎo)通截止TT4導(dǎo)通3飽和TT截止4CC（+5V）CCRc4截止LGG12LAe2R1c2b11KRB3R4KT21.6KTTBA（+5V）（b）（a）&CC22 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社三態(tài)輸出門(mén)三態(tài)輸出門(mén) +VL123123D123D13ABT1b1R3TR

9、4CCTTc2R2VRc2e2c4pEN11&ENABL&ENABL（a）（b）（c）G23 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.3.3 2.3.3 其他類(lèi)型的其他類(lèi)型的TTL門(mén)電路門(mén)電路 主要研究對(duì)象有：主要研究對(duì)象有：1.非門(mén)非門(mén)2.或非門(mén)或非門(mén)3.與或非門(mén)與或非門(mén) 24 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社TTL非門(mén)電路非門(mén)電路L+V123123D12313ATTT123Re21AL=A(a)(b)Rc2RCCRTc4b1425 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社TTL或非門(mén)電路或非門(mén)電路L+V12312313D13 123123AL=A+B(a)(b)CC4TR3TT1

10、AT2AT1BT2BR1BR1AR2R43ABB126 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社TTL與或非門(mén)電路與或非門(mén)電路+VL12312313D13 123123CC4TR3T1AT2AT1BT2BTR1BR1AR24R3AB11A2B21AA21BB2L1&（a ）（b ）27 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.3.4 2.3.4 TTL門(mén)電路的改進(jìn)系列門(mén)電路的改進(jìn)系列 主要研究對(duì)象有：主要研究對(duì)象有：74系列、系列、74L系列、系列、74H系列系列74S系列、系列、74LS系列、系列、74AS系列系列74ALS系列系列 28 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.4 CMOS2

11、.4 CMOS門(mén)電路門(mén)電路l CMOS CMOS反相器的工作原理反相器的工作原理l CMOSCMOS反相器的靜態(tài)電壓傳輸特性反相器的靜態(tài)電壓傳輸特性l CMOSCMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性反相器的動(dòng)態(tài)特性l 其他類(lèi)型的其他類(lèi)型的MOSMOS電路簡(jiǎn)介電路簡(jiǎn)介29 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.4.1 CMOS2.4.1 CMOS反相器的工作原理反相器的工作原理主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)2.2.電壓傳輸特性和電流傳輸特性電壓傳輸特性和電流傳輸特性3.3.輸入噪聲容限輸入噪聲容限 30 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器反相器31 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出

12、版社CMOS反相器的電壓傳輸特性反相器的電壓傳輸特性32 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的電流傳輸特性反相器的電流傳輸特性33 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器輸入端噪聲容限與的關(guān)系反相器輸入端噪聲容限與的關(guān)系 34 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.4.2 CMOS2.4.2 CMOS反相器的靜態(tài)電壓傳輸特性反相器的靜態(tài)電壓傳輸特性主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：1.輸入特性輸入特性2.2.輸出特性輸出特性35 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的輸入保護(hù)電路反相器的輸入保護(hù)電路 36 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.4.3 CMOS2.4.

13、3 CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性反相器的動(dòng)態(tài)特性主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：1.傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間2.2.交流噪聲容限交流噪聲容限3.3.動(dòng)態(tài)功耗動(dòng)態(tài)功耗37 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的傳輸延遲時(shí)間反相器的傳輸延遲時(shí)間 38 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的交流噪聲容限反相器的交流噪聲容限 39 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社CMOS反相器的瞬間導(dǎo)通電流反相器的瞬間導(dǎo)通電流 40 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社2.4.3 CMOS2.4.3 CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性反相器的動(dòng)態(tài)特性主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：1.其他邏輯功能的其他邏輯功能的CMOS門(mén)

14、電路門(mén)電路 2.帶緩沖級(jí)的帶緩沖級(jí)的CMOS門(mén)電路門(mén)電路 3.漏極開(kāi)路的門(mén)電路（漏極開(kāi)路的門(mén)電路（OD門(mén)）門(mén)）4.CMOS傳輸門(mén)的雙向模擬開(kāi)關(guān)傳輸門(mén)的雙向模擬開(kāi)關(guān) 5.三態(tài)輸出的三態(tài)輸出的CMOS門(mén)電路門(mén)電路 41 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社本章小結(jié)本章小結(jié) 門(mén)電路是構(gòu)成各種復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)的基本單門(mén)電路是構(gòu)成各種復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)的基本單元，掌握各種門(mén)電路的特性和功能，對(duì)于使用和設(shè)計(jì)元，掌握各種門(mén)電路的特性和功能，對(duì)于使用和設(shè)計(jì)數(shù)字集成電路是十分必要的。數(shù)字集成電路是十分必要的。 本章主要介紹了目前運(yùn)用廣泛的本章主要介紹了目前運(yùn)用廣泛的TTL和和CMOS兩兩種集成門(mén)電路。本章從這些門(mén)電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部種集成門(mén)