ch3邏輯門電路

1、13 邏輯門電路邏輯門電路3.1 分立元件分立元件邏輯門電路邏輯門電路3.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路3.3 MOS邏輯門電路邏輯門電路3.4 邏輯描述中的幾個問題邏輯描述中的幾個問題3.5 邏輯門電路使用中的幾個實際問題邏輯門電路使用中的幾個實際問題21、了解半導體器件的開關(guān)特性。了解半導體器件的開關(guān)特性。2、熟練掌握基本邏輯門（與、或、與非、或非、熟練掌握基本邏輯門（與、或、與非、或非、異或門）、三態(tài)門、異或門）、三態(tài)門、OC門和傳輸門的邏輯功能。門和傳輸門的邏輯功能。3、熟練、熟練掌握邏輯門電路的技術(shù)參數(shù)及在應用中的掌握邏輯門電路的技術(shù)參數(shù)及在應用中的接口問題。接口問題。本章要求：本章

2、要求：3邏輯門邏輯門: :用以實現(xiàn)邏輯運算的電子電路。用以實現(xiàn)邏輯運算的電子電路。分類：分類：二極管門電路二極管門電路三極管門電路三極管門電路TTL門電路門電路MOS門電路門電路PMOS門門CMOS門門邏輯門電路邏輯門電路分立門電路分立門電路集成門電路集成門電路NMOS門門42、CMOS集成電路集成電路廣泛應用于超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路廣泛應用于超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路 4000系列系列74HC 74HCT74VHC 74VHCT速度慢速度慢與與TTL不兼容不兼容抗干擾抗干擾功耗低功耗低74LVC 74VAUC速度加快速度加快與與TTL兼容兼容負載能力強負載能力強抗干擾抗干擾功耗低功耗低速

3、度兩倍于速度兩倍于74HC與與TTL兼容兼容負載能力強負載能力強抗干擾抗干擾功耗低功耗低低低(超低超低)電壓電壓速度更加快速度更加快與與TTL兼容兼容負載能力強負載能力強抗干擾功耗低抗干擾功耗低 74系列系列74LS系列系列74AS系列系列 74ALS1、TTL 集成電路集成電路廣泛應用于中大規(guī)模集成電路廣泛應用于中大規(guī)模集成電路數(shù)字集成電路簡介數(shù)字集成電路簡介5由電子電路實由電子電路實現(xiàn)邏輯運算時，它的輸現(xiàn)邏輯運算時，它的輸入和輸出信號都是用電入和輸出信號都是用電位（或稱電平）的高低位（或稱電平）的高低表示的。高電平和低電表示的。高電平和低電平都不是一個固定的數(shù)平都不是一個固定的數(shù)值，而是有

4、一定的變化值，而是有一定的變化范圍。范圍。100VVCC高電平高電平低電平低電平注意：注意：63.1 分立元件邏輯門電路分立元件邏輯門電路3.1.1 二極管二極管的開關(guān)特性的開關(guān)特性i 二極管從反向截止到正向?qū)ФO管從反向截止到正向?qū)ǖ臅r間極短，可以忽略不計；通的時間極短，可以忽略不計； 但二極管從正向?qū)ǖ椒聪虻O管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂挂?jīng)過反向恢復的過程，反截止要經(jīng)過反向恢復的過程，反向恢復時間為向恢復時間為tre 。外加正向電壓，二極管導通，相當于開關(guān)閉合；外加正向電壓，二極管導通，相當于開關(guān)閉合；外加反向電壓，二極管截止，相當于開關(guān)斷開。外加反向電壓，二極管截止，相當于開關(guān)斷開。7

5、輸入輸入A、B、C全為全為 “1”時，輸出時，輸出 L為為“1”。輸入輸入A、B、C有有“0”時，輸出時，輸出 L 為為“0”。0V0V0V0V0V3V+ 12VRDADCABLDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABLC 真值表真值表0V3V3.1.2 二極管二極管與門電路與門電路8有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”。L=A B C邏輯表達式：邏輯表達式：邏輯符號：邏輯符號：&ABLC00000010101011001000011001001111ABLC 真值表真值表實現(xiàn)實現(xiàn)“與與”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系90V0V0V0V0V3V

6、3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABLC 真值表真值表3V3V-12VRDADCABLDBC輸入輸入A、B、C全為全為 “0”時，輸出時，輸出 L 為為“0”。輸入輸入A、B、C有有 “1”時，輸出時，輸出 L為為“1”。3.1.3 二極管二極管或門電路或門電路10有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”。00000011101111011001011101011111ABLC 真值表真值表實現(xiàn)實現(xiàn)“或或”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系L=A+B+C邏輯表達式：邏輯表達式： 邏輯符號：邏輯符號：ABLC 1113.1.4 BJT的開關(guān)特性的開關(guān)特性BJT截止

7、，截止，iB 0，iC 0， vOVCEVCC，c、e極之間近似于開路極之間近似于開路,相當于開關(guān)斷開。相當于開關(guān)斷開。vI = 0V時：時：vI = 5V時：時：BJT飽和，飽和，iB = IBS，iC = ICS， vOVCES0.2V，c、e極之間近似于短路極之間近似于短路,相當于開關(guān)閉合。相當于開關(guān)閉合。12iCICSVRCCc很小，約為數(shù)很小，約為數(shù)百歐，相當于百歐，相當于開關(guān)閉合開關(guān)閉合可變可變 很大，約為很大，約為數(shù)百千歐，相數(shù)百千歐，相當于開關(guān)斷開當于開關(guān)斷開 c、e間等間等效內(nèi)阻效內(nèi)阻VCES 0.20.3 VVCEVCCiCRcVCEO VCC管壓降管壓降 且不隨且不隨iB

8、增加而增加而增加增加ic iBiC 0集電極電集電極電流流 發(fā)射結(jié)和集電發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏結(jié)均為正偏 發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 發(fā)射結(jié)和集發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏電結(jié)均為反偏偏置情況偏置情況工工作作特特點點 iB iB0條件條件飽飽 和和放放 大大截截 止止工作狀態(tài)工作狀態(tài) 0 iB CSI CSIBJT的工作狀態(tài)及特點的工作狀態(tài)及特點13BJT的開關(guān)時間的開關(guān)時間從截止到導通：從截止到導通：開通時間開通時間ton = td + tr從導通到截止：從導通到截止：關(guān)閉時間關(guān)閉時間toff = ts + tfBJT飽和與截止兩種狀態(tài)的相互飽和與截止兩種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換需要一定的

9、時間才能完成。轉(zhuǎn)換需要一定的時間才能完成。14 1 0飽和飽和 邏輯表達式：邏輯表達式：LA“0”10“1”“0”“1”AL真值表真值表邏輯符號：邏輯符號：1AL3.1.5 BJT非門電路非門電路15CL的充、放電過程均需經(jīng)歷一定的充、放電過程均需經(jīng)歷一定的時間，必然會增加輸出電壓的時間，必然會增加輸出電壓 O波波形的上升時間和下降時間，導致基形的上升時間和下降時間，導致基本的本的BJT反相器的反相器的開關(guān)速度開關(guān)速度不高。不高?；净綛JT反相器的動態(tài)性能反相器的動態(tài)性能若帶電容負載若帶電容負載故需設計有較快開關(guān)速度的實用型故需設計有較快開關(guān)速度的實用型TTL門電路。門電路。 163.2

10、TTL邏輯門電路邏輯門電路3.2.1 TTL反相器的基本電路反相器的基本電路3.2.2 TTL與非門電路與非門電路3.2.3 TTL或非門或非門電路電路3.2.4 集電極開路門和三態(tài)門集電極開路門和三態(tài)門電路電路17輸出級輸出級T3、D、T4和和Rc4構(gòu)構(gòu)成推拉式的輸出級。成推拉式的輸出級。用于提高開關(guān)速度用于提高開關(guān)速度和帶負載能力。和帶負載能力。中間級中間級T2和電阻和電阻Rc2、Re2組成，從組成，從T2的集電結(jié)和發(fā)射的集電結(jié)和發(fā)射極同時輸出兩個相極同時輸出兩個相位相反的信號，作位相反的信號，作為為T T3 3和和T T4 4輸出級的輸出級的驅(qū)動信號；驅(qū)動信號； Rb1 4k W Rc2

11、 1.6k W Rc4 130 W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負載 Re2 1K W VCC(5V) 輸入級輸入級 中間級中間級輸出級輸出級 3.2.1 TTL反相器反相器1. 電路組成電路組成輸入級輸入級T1和電阻和電阻Rb1組成。用于提組成。用于提高電路的開關(guān)速度高電路的開關(guān)速度182. TTL反相器的工作原理（邏輯關(guān)系、性能改善）反相器的工作原理（邏輯關(guān)系、性能改善） （1 1）當輸入為低電平）當輸入為低電平 T3LRb14k T4T2+5V T1Rc21.6kRc4130 DRe21kA (0.2V)“0”VL =VB4 V BE4 VD= 5 - 0.7 - 0

12、.7 = 3.6V (“1”)T1 飽和飽和VB1 = 0.9VT2 、T3截止截止T4 、D導通導通19VB4 =VC2 =0.9V2. TTL反相器的工作原理（邏輯關(guān)系、性能改善）反相器的工作原理（邏輯關(guān)系、性能改善） （2 2）當輸入為高電平）當輸入為高電平 T3L Rb14k T4T2+5V T1Rc21.6kRc4130 DRe21kA (3.6V)“1”vL = vCES3 = 0.2V (“0”)T2 、T3飽和飽和T4 、D截止截止VB1 =2.1VVC1 =1.4VT1 倒置倒置放大放大20輸入輸入A輸出輸出L0110邏輯真值表邏輯真值表 邏輯表達式邏輯表達式 L = A T

13、3L Rb14k T4T2+5V T1Rc21.6kRc4130 DRe21kA 21（3）采用輸入級以提高工作速度）采用輸入級以提高工作速度 當當TTL反相器反相器 I由由3.6V變變0.2V的瞬間的瞬間 T2、T3管的狀態(tài)變化管的狀態(tài)變化滯后于滯后于T1管，仍處于飽管，仍處于飽和導通狀態(tài)。和導通狀態(tài)。 T1管集極電流管集極電流 1iB1很很快地從快地從T2的基區(qū)抽走多的基區(qū)抽走多余的存儲電荷余的存儲電荷,使使T2迅速迅速脫離飽和進入截止狀態(tài)。脫離飽和進入截止狀態(tài)。 T3L Rb14k T4T2+5V T1Rc21.6kRc4130 DRe21kA T4立刻導通，使立刻導通，使T3的集電極電

14、流的集電極電流加大多余的存儲電荷迅速從集電極加大多余的存儲電荷迅速從集電極消散而達到截止，從而加速了輸出消散而達到截止，從而加速了輸出由低電平到高電平的轉(zhuǎn)換。由低電平到高電平的轉(zhuǎn)換。 T1 放大放大22（4）采用推拉式輸出級以提高開關(guān)速度和帶負載能力）采用推拉式輸出級以提高開關(guān)速度和帶負載能力當當 O=0.2V時時 T4截止，截止，T3飽和導通，其飽和導通，其飽和電流全部用來驅(qū)動負載。飽和電流全部用來驅(qū)動負載。a)帶負載能力帶負載能力當當 O=3.6V時時 T3截止，截止，T4組成組成的電壓跟的電壓跟隨器的輸出電阻很小，所以隨器的輸出電阻很小，所以輸出高電平穩(wěn)定，帶負載能輸出高電平穩(wěn)定，帶負載

15、能力也較強。力也較強。 T3L Rb14k T4T2+5V T1Rc21.6kRc4130 DRe21kA 23 O由低到高電平跳變的由低到高電平跳變的瞬間，瞬間，CL充電，其時間常充電，其時間常數(shù)很小使輸出波形上升沿數(shù)很小使輸出波形上升沿陡直。陡直。輸出端接負載輸出端接負載電容電容CL時時，b)輸出級對提高開關(guān)速度的作用輸出級對提高開關(guān)速度的作用 而當而當 O由高變低后，由高變低后， CL很快放電，輸出波形的很快放電，輸出波形的下降沿也很好。下降沿也很好。 T3L Rb14k T4T2+5V T1Rc21.6kRc4130 DRe21kA CL24多發(fā)射極多發(fā)射極BJT T1e1 e 2bc

16、 e2e1b c3.2.2 TTL與非門電路與非門電路25TTL與非門電路的工作原理與非門電路的工作原理 任一輸入端為低電平時任一輸入端為低電平時: :TTL與非門各級工作狀態(tài)與非門各級工作狀態(tài) IT1T2T4T3 O輸入全為高電輸入全為高電平平 (3.6V)倒置使用的放大倒置使用的放大狀態(tài)狀態(tài)飽和飽和截止截止飽和飽和低電平低電平（0.2V）輸入有低電平輸入有低電平 (0.2V) 飽和飽和截止截止飽和飽和截止截止高電平高電平（3.6V）當輸入端全部為高電平時：當輸入端全部為高電平時：輸出低電平輸出低電平輸出高電平輸出高電平 ABL A& BALB26實際的與非門器件實際的與非門器件74

17、LS002輸入輸入4與非門與非門74LS308輸入與非門輸入與非門17148&17148&273.2.3 TTL或非門或非門 若若A、B中有一個為高電平中有一個為高電平:若若A、B均為低電平均為低電平:T2A和和T2B均將截止，均將截止，T3截止。截止。 T4和和D飽和，飽和，輸出為高電平。輸出為高電平。T2A或或T2B將飽和，將飽和，T3飽和，飽和，T4截止，截止，輸出為低電平。輸出為低電平。BAL邏輯表達式邏輯表達式A1 BA+LB28vOHvOL形成低阻通路，形成低阻通路，產(chǎn)生很大的電流，產(chǎn)生很大的電流，從而有可能導致從而有可能導致器件損壞。器件損壞。3.2.4 集電極開

18、路門和三態(tài)門電路集電極開路門和三態(tài)門電路1、集電極開路門電路、集電極開路門電路 VCC(5V) Rb1 4k Rc2 1.6k Rc4 130 T4 A B C T1 T2 D Re2 1k T3 VCC(5V) Rb1 4k Rc2 1.6k Rc4 130 T4 A B C T1 T2 D Re2 1k T3 29VCC T1 Re2 Rc2 Rc4 Rb1 T2 T3 T4 D A B L VCC T1 Re2 Rc2 Rb1 T2 T3 A B L 1） 集電極開路與非門電路集電極開路與非門電路2） 使用時的外電路連接使用時的外電路連接3） 邏輯功能邏輯功能L = A B4）OC門輸出

19、端連接實現(xiàn)線與門輸出端連接實現(xiàn)線與C D RP VCC L A B & & VCC302、三態(tài)與非門、三態(tài)與非門(TSL ) 當當CS= 3.6V時時CS數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端LAB10010111011100三態(tài)與非門真值表三態(tài)與非門真值表 CS31當當CS= 0.2V時時CS數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端L LAB10010111011100高阻高阻高電平高電平使能使能高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)與非邏輯與非邏輯 ZL ABLCS = 0_CS =1真值表真值表邏輯符號邏輯符號ABCS & L ENCS32ENA2B2E2&ENA3B3E3&ENA1

20、B1E1& 實現(xiàn)用一根導線輪流傳實現(xiàn)用一根導線輪流傳送幾個不同的數(shù)據(jù)或控制送幾個不同的數(shù)據(jù)或控制信號。信號。333.3 MOS邏輯門電路邏輯門電路3.3.1 MOS開關(guān)開關(guān)及其等效電路及其等效電路3.3.2 CMOS反相器反相器3.3.3 CMOS邏輯門電路邏輯門電路3.3.5 CMOS傳輸門傳輸門3.3.4 CMOS漏極開路門和三態(tài)門電路漏極開路門和三態(tài)門電路3.3.6 邏輯門電路的外部特性邏輯門電路的外部特性34MOS管工作在可變電阻區(qū)，輸出低電平。管工作在可變電阻區(qū)，輸出低電平。MOS管截止，輸出高電平。管截止，輸出高電平。當當v vI VT ：3.3.1 MOS開關(guān)及其等效電路

21、開關(guān)及其等效電路N溝道增強型溝道增強型MOS管管35 MOS管相當于一個由管相當于一個由vGS控制控制的無觸點開關(guān)。的無觸點開關(guān)。MOS管工作在可變電阻區(qū)，管工作在可變電阻區(qū)，相當于開關(guān)相當于開關(guān)“閉合閉合”，輸出為低電平。輸出為低電平。MOS管截止，管截止，相當于開關(guān)相當于開關(guān)“斷開斷開”輸出為高電平。輸出為高電平。當輸入為低電平時：當輸入為低電平時：當輸入為高電平時：當輸入為高電平時：36MOS管截止，輸出低電平。管截止，輸出低電平。當當v vI VDD | VT | ：MOS管工作在可變電阻區(qū)，輸出高電平。管工作在可變電阻區(qū)，輸出高電平。P溝道增強型溝道增強型MOS管管373.3.2 C

22、MOS 反相器反相器1.1.工作原理工作原理+VDD+10VD1S1vivOTNTPD2S20V+10VvivGSNvSGPTNTPvO0V 0V 10V截止截止導通導通10V10V10V 0V導通導通 截止截止0VVTN = 2 VVTP = - - 2 VAL1邏輯圖邏輯圖AL 邏輯表達式邏輯表達式vi (A)0vO(L)1邏輯真值表邏輯真值表10)VVVTPTNDD( 38P溝道溝道MOS管輸出特性曲線坐標變換管輸出特性曲線坐標變換輸入高電平時的工作情況輸入高電平時的工作情況輸入低電平時的工作情況輸入低電平時的工作情況作圖分析：作圖分析：392. 2. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性)v(fv

23、IO 403. CMOS反相器的工作速度反相器的工作速度 由于電路具由于電路具有互補對稱的有互補對稱的性質(zhì)，它的開性質(zhì)，它的開通時間與關(guān)閉通時間與關(guān)閉時間是相等的。時間是相等的。平均延遲時間：平均延遲時間：10 ns。 410V10VvA+VDD+10VTP1TN1TP2TN2ABLvBvL與非門與非門1.CMOS 與非門與非門AB&VTN = 2 VVTP = - - 2 V3.3.3 CMOS 邏輯門邏輯門A B TN1 TP1 TN2 TP2L0 00 11 01 1截止截止導通導通截止截止 導通導通導通導通 導通導通截止截止截止截止導通導通導通導通截止截止截止截止截止截止截止截

24、止導通導通導通導通1110420V10V或非門或非門BAL 2.CMOS 或非門或非門+VDD+10VTP1TN1TN2TP2ABLA B TN1 TP1 TN2 TP2L0 00 11 01 1截止截止導通導通截止截止 導通導通導通導通 導通導通截止截止截止截止導通導通導通導通截止截止截止截止截止截止截止截止導通導通導通導通1000AB1VTN = 2 VVTP = - - 2 V433. 異或門電路異或門電路BA BABAXBAL BABA BA 441、CMOS漏極開路門漏極開路門 輸出短接，在一定輸出短接，在一定情況下會產(chǎn)生低阻通情況下會產(chǎn)生低阻通路，大電流有可能導路，大電流有可能導致

25、器件的損毀，并且致器件的損毀，并且無法確定輸出是高電無法確定輸出是高電平還是低電平。平還是低電平。 3.3.4 CMOS漏極開路（漏極開路（OD）門和三態(tài)輸出門電路）門和三態(tài)輸出門電路 +VDDTN1TN2AB+VDDAB0145C D RP VDD L A B & & 漏極開路門的結(jié)構(gòu)與邏輯符號漏極開路門的結(jié)構(gòu)與邏輯符號(c) (c) 可以實現(xiàn)線與功能。可以實現(xiàn)線與功能。CDAB CDAB +VDDVSSTP1TN1TP2TN2ABLA B L 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)A B L & 邏輯符號邏輯符號(b)(b)與非邏輯不變；與非邏輯不變；RP VDD L A B 漏極開路門

26、輸出連接漏極開路門輸出連接21PPL RP VDD L A B C D (a)(a)工作時必須外接電源和電阻工作時必須外接電源和電阻; ;462、CMOS三態(tài)門三態(tài)門1TP TN VDD L A EN & 1 1 EN A L 1 0011截止截止導通導通111高阻高阻 0 輸出輸出L輸入輸入A使能使能EN001100截止截止導通導通010截止截止截止截止X1邏輯功能：邏輯功能： 高電平有效的同相邏輯門高電平有效的同相邏輯門0 1473.3.5 CMOS傳輸門傳輸門( (雙向模擬開關(guān)雙向模擬開關(guān)) ) 1、CMOS傳輸門電路傳輸門電路TP vI /vO TN vO /vI C C +5

27、V - -5V 電路電路vI /vO vO /vI C C T G 邏輯符號邏輯符號I / Oo/ IC等效電路等效電路48TP vI /vO TN vO /vI C C +5V - -5V 電路電路2、CMOS傳輸傳輸門電路的工作原理門電路的工作原理 設設|VTP|=|VTN|=2V - -5V+5V- -5V到到+5V GSN0, TP截止截止1）當）當C=0， C =1時時“0” = -5V， “ “1” = +5V I的變化范圍為的變化范圍為5V+5V49TP vI /vO TN vO /vI C C +5V - -5V +5V-5V GSP= -5V - - (-3V +5V)=-

28、-2V - -10V GSN=5V - - (-5V +3V)=(10 2)V b、 I= -3V 5V GSNVTN, TN導通導通a、 I = -5V 3VTN導通，導通，TP導通導通 GSP |VT|, TP導通導通c、 I= -3V3VIOvv 2）當）當c=1， c =0時時50傳輸門組成的數(shù)據(jù)選擇器傳輸門組成的數(shù)據(jù)選擇器C=0TG1導通導通, TG2斷開斷開L=XTG2導通導通, TG1斷開斷開 L=YC=13、傳輸門的應用、傳輸門的應用12511. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性輸出電壓輸出電壓VO與輸入電壓與輸入電壓Vi的關(guān)系的關(guān)系電壓傳輸特性電壓傳輸特性測試電路測試電路3.3.6

29、邏輯門電路的外部特性邏輯門電路的外部特性522. 輸入和輸出的高、低電平輸入和輸出的高、低電平 vO vI 驅(qū)動門驅(qū)動門G1 負載門負載門G2 1 1 輸出高電平的典型值輸出高電平的典型值VOH輸入低電平的上限值輸入低電平的上限值VIL輸入高電平的下限值輸入高電平的下限值VIH輸出低電平的典型值輸出低電平的典型值VOL電壓傳輸特性電壓傳輸特性VOHVOLVILVIH53高電平噪聲容限高電平噪聲容限VNH ： 當前級門輸出高電平時當前級門輸出高電平時允許允許負向噪聲電壓的最大值負向噪聲電壓的最大值。低電平噪聲容限低電平噪聲容限VNL ： 當前級門輸出低電平時當前級門輸出低電平時允許正允許正向噪聲

30、電壓的最大值。向噪聲電壓的最大值。3. 噪聲容限噪聲容限VNH =VOHVIH VNL =VILVOL 在保證輸出電平不變的條件下，輸入電平允許波動的范圍。在保證輸出電平不變的條件下，輸入電平允許波動的范圍。表示門電路的抗干擾能力。表示門電路的抗干擾能力。電壓傳輸特性電壓傳輸特性VOHVOLVILVIH54vi/Vii/mA0121IIHIILIIH 輸入高電平電流輸入高電平電流IIL 輸入低電平電流輸入低電平電流4. 輸入伏安特性輸入伏安特性L+5Vviii1555. 輸出特性輸出特性拉電流負載拉電流負載IOHIOH 輸出高電平電流輸出高電平電流灌電流負載灌電流負載IOLIOL輸出低電平電流

31、輸出低電平電流“0”“1”FR1“0”“1”F+5VR156扇出數(shù)：扇出數(shù)：邏輯門在正常工作情況下，所能帶同類門電路的邏輯門在正常工作情況下，所能帶同類門電路的最大數(shù)目。最大數(shù)目。(a)帶拉電流負載帶拉電流負載 當負載門的個數(shù)增加時，總當負載門的個數(shù)增加時，總的拉電流將增加，會引起輸出高的拉電流將增加，會引起輸出高電壓的降低。但不得低于輸出高電壓的降低。但不得低于輸出高電平的下限值，這就限制了負載電平的下限值，這就限制了負載門的個數(shù)。門的個數(shù)。)()(IHOHOH負載門驅(qū)動門IIN 高電平扇出數(shù)高電平扇出數(shù): :扇入數(shù)：扇入數(shù)：取決于邏輯門的輸入端的個數(shù)。取決于邏輯門的輸入端的個數(shù)。6. 扇入

32、與扇出數(shù)扇入與扇出數(shù)57(b)帶灌電流負載帶灌電流負載)()(ILOLOL負載門驅(qū)動門IIN 當負載門的個數(shù)增加時，總的灌電流當負載門的個數(shù)增加時，總的灌電流IOL將增加，同時將增加，同時也將引起輸出低電壓也將引起輸出低電壓VOL的升高。當輸出為低電平，并且保的升高。當輸出為低電平，并且保證不超過輸出低電平的上限值。證不超過輸出低電平的上限值。低電平扇出數(shù)低電平扇出數(shù): :587. 傳輸延遲時間傳輸延遲時間 傳輸延遲時間是表征門電路開關(guān)速度的參數(shù)，它說傳輸延遲時間是表征門電路開關(guān)速度的參數(shù)，它說明門電路在輸入脈沖波形的作用下，其輸出波形相對于明門電路在輸入脈沖波形的作用下，其輸出波形相對于輸入

33、波形延遲了多長的時間輸入波形延遲了多長的時間。 tPHL 輸出輸出 50% 90% 50% 10% tPLH tf tr 輸入輸入 50% 50% 10% 90% tpd = ( tPLH + tPHL ) / 2598. 功耗功耗靜態(tài)功耗：靜態(tài)功耗：指的是當電路沒有狀態(tài)轉(zhuǎn)換時的功耗，即門電路指的是當電路沒有狀態(tài)轉(zhuǎn)換時的功耗，即門電路空載時電源總電流與電源電壓的乘積?？蛰d時電源總電流與電源電壓的乘積。9. 延時延時- -功耗積功耗積是速度、功耗綜合性的指標。是速度、功耗綜合性的指標。DP = tpdPD動態(tài)功耗：動態(tài)功耗：指的是電路在輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換時的功耗。指的是電路在輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換時的功耗。對于

34、對于TTL門電路來說，靜態(tài)功耗是主要的。門電路來說，靜態(tài)功耗是主要的。60TTL門電路系列門電路系列61CMOS門電路系列門電路系列（1）基本的）基本的CMOS 4000系列。系列。（2）高速的）高速的CMOSHC系列。系列。（3）與）與TTL兼容的高速兼容的高速CMOSHCT系列。系列。62速度速度功耗功耗噪聲容限噪聲容限扇出系數(shù)扇出系數(shù)集成度集成度TTL快快大大 小小小小 低低CMOS慢慢小小 大大大大 高高CMOS CMOS 門電路與門電路與TTLTTL門電路性能比較門電路性能比較633.4.1 正負邏輯問題正負邏輯問題3.4 邏輯描述中的幾個問題邏輯描述中的幾個問題3.4.2 基本邏輯

35、門的等效符號及其應用基本邏輯門的等效符號及其應用643.4.1 正負邏輯問題正負邏輯問題1. 1. 正負邏輯的規(guī)定正負邏輯的規(guī)定 0 01 1 1 10 0正邏輯正邏輯負邏輯負邏輯3.4 邏輯描述中的幾個問題邏輯描述中的幾個問題正邏輯體制正邏輯體制: :將高電平用邏輯將高電平用邏輯1 1表示，低電平用邏輯表示，低電平用邏輯0 0表示表示負邏輯體制負邏輯體制: :將高電平用邏輯將高電平用邏輯0 0表示，低電平用邏輯表示，低電平用邏輯1 1表示表示65 A B L 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 _與非門與非門A B L 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 某電路輸入與

36、輸出電平表某電路輸入與輸出電平表A B L L L H L H H H L H H H L 采用正邏輯采用正邏輯_或非門或非門采用負邏輯采用負邏輯與非與非 或非或非負邏輯負邏輯 正邏輯正邏輯2. 2. 正負邏輯等效變換正負邏輯等效變換 與與 或或非非 非非663.4.2 基本邏輯門電路的等效符號及其應用基本邏輯門電路的等效符號及其應用1、 基本邏輯門電路的等效符號基本邏輯門電路的等效符號ABL LA B & B A 與非門及其等效符號與非門及其等效符號 B A BAL 1 BA 67BABAL B A LAB 1 或非門及其等效符號或非門及其等效符號BAL & B A 68 &

37、amp; B A L 1 & B A & B A L 1 & B A & B A L & & B A 2、邏輯門等效符號的應用邏輯門等效符號的應用 利用邏輯門等效符號，可實現(xiàn)邏輯電路的等效變換，利用邏輯門等效符號，可實現(xiàn)邏輯電路的等效變換，從而減少實現(xiàn)電路的門的種類，簡化電路。從而減少實現(xiàn)電路的門的種類，簡化電路。 & 69 RE & 1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 IC L EN AL G1 G2 控制電路控制電路0AL1RE3、邏輯門等效符號強調(diào)低電平有效邏輯

38、門等效符號強調(diào)低電平有效系統(tǒng)輸入信號中，有的是高電平有效，有的是低電平有效。系統(tǒng)輸入信號中，有的是高電平有效，有的是低電平有效。低電平有效，輸入端加小圓圈；低電平有效，輸入端加小圓圈；高電平有效，輸入端不加小圓圈。高電平有效，輸入端不加小圓圈。0L703.5 邏輯門電路使用中的幾個實際問題邏輯門電路使用中的幾個實際問題3.5.1 各種門電路之間的接口問題各種門電路之間的接口問題3.5.2 門電路帶負載時的接口問題門電路帶負載時的接口問題711)驅(qū)動器件的輸出電壓必須處在負載器件所要求的輸入驅(qū)動器件的輸出電壓必須處在負載器件所要求的輸入電壓范圍，包括高、低電壓值（屬于電壓兼容性的問題）。電壓范圍

39、，包括高、低電壓值（屬于電壓兼容性的問題）。 在數(shù)字電路或系統(tǒng)的設計中，往往將在數(shù)字電路或系統(tǒng)的設計中，往往將TTL和和CMOS兩種兩種器件混合使用，以滿足工作速度或者功耗指標的要求。由于器件混合使用，以滿足工作速度或者功耗指標的要求。由于每種器件的電壓和電流參數(shù)各不相同，因而在這兩種器件連每種器件的電壓和電流參數(shù)各不相同，因而在這兩種器件連接時，要滿足驅(qū)動器件和負載器件以下兩個條件：接時，要滿足驅(qū)動器件和負載器件以下兩個條件： 2)驅(qū)動器件必須對負載器件提供足夠大的拉電流和驅(qū)動器件必須對負載器件提供足夠大的拉電流和灌電流灌電流（屬于門電路的扇出數(shù)問題）。（屬于門電路的扇出數(shù)問題）。3.5.1

40、 各種門電路之間的接口問題各種門電路之間的接口問題72vOvI驅(qū)動門驅(qū)動門 負載門負載門1 1 VOH(min)vO VOL (max) vI VIH(min)VIL (max ) 1) 負載器件所要求的輸入電壓負載器件所要求的輸入電壓VOH(min) VIH(min)VOL(max) VIL(max)73101111n個個灌電流灌電流IILIOLIIL011101n個個拉電流拉電流IIHIOHIIH2) 對負載器件提供足夠大的灌電流和拉電流對負載器件提供足夠大的灌電流和拉電流 IOH(max) IIH(total)IOL(max) IIL(total)74驅(qū)動電路必須能為負載電路提供足夠的驅(qū)

41、動電流驅(qū)動電路必須能為負載電路提供足夠的驅(qū)動電流 驅(qū)動電路驅(qū)動電路 負載電路負載電路1）VOH(min) VIH(min)2）VOL(max) VIL(max)4） IOL(max) IIL(total)驅(qū)動電路必須能為負載電路提供合乎相應標準的高、低電平驅(qū)動電路必須能為負載電路提供合乎相應標準的高、低電平 IOH(max) IIH(total)3)751、 CMOS門驅(qū)動門驅(qū)動TTL門門VOH(min) = 3.84V VOL(max) = 0.33VTTL門（門（74LS系列）系列）： VIH(min) = 2V VIL(max )= 0.8VIOL(max)=4mAIIH(max) = 0.02mAVOH(min) VIH(min)VOL(max) VIL(max)帶拉電流負載帶拉電流負載電壓兼容性電壓兼容性帶灌電流負載帶灌電流負載CMOS門門(74HC系列系列）：）：IOH(max) = 4mAIIL(max) = 0.4mAIOH(max) IIH(to