數(shù)字邏輯及數(shù)字系統(tǒng)3-2

1、數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院主講：余慶春主講：余慶春Email：fishhead_數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第三章 邏輯門本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：l 二極管、三極管的開關(guān)特性二極管、三極管的開關(guān)特性l分立元件門電路分立元件門電路lCMOSCMOS集成邏輯門集成邏輯門的特點(diǎn)與應(yīng)用的特點(diǎn)與應(yīng)用lTTLTTL集成邏輯門的特點(diǎn)與應(yīng)用集成邏輯門的特點(diǎn)與應(yīng)用l集成邏輯門集成邏輯門使用中應(yīng)注意的問題使用中應(yīng)注意的問題數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算

2、機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院邏輯門電路概述邏輯門電路概述 3.1.5 3.1.5 分立元件邏輯門電路舉例分立元件邏輯門電路舉例 邏輯門電路邏輯門電路：是用以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的電子電路，與：是用以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的電子電路，與已經(jīng)講過的邏輯運(yùn)算相對(duì)應(yīng)。常用的門電路在邏輯功能已經(jīng)講過的邏輯運(yùn)算相對(duì)應(yīng)。常用的門電路在邏輯功能上有上有與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門異或門等。等。分立元件門電路和集成門電路分立元件門電路和集成門電路l 分立元件門電路分立元件門電路：用分立的元件和導(dǎo)線連接起：用分立的元件和導(dǎo)線連接起 來構(gòu)成的門電路

3、。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、功耗低，負(fù)載差。來構(gòu)成的門電路。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、功耗低，負(fù)載差。l 集成門電路集成門電路：把構(gòu)成門電路的元器件和連線都：把構(gòu)成門電路的元器件和連線都 制作在一塊半導(dǎo)體芯片上，再封裝起來，便構(gòu)成了集成門制作在一塊半導(dǎo)體芯片上，再封裝起來，便構(gòu)成了集成門 電路?，F(xiàn)在使用最多的是電路?，F(xiàn)在使用最多的是CMOSCMOS和和TTLTTL集成門電路。集成門電路。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院邏輯門電路概述邏輯門電路概述3.1.5 3.1.5 分立元件邏輯門電路舉例分立元件邏輯門電路舉例l正邏輯正邏輯：高電平表示邏輯：高電平表示

4、邏輯1 1、低電平表示邏輯、低電平表示邏輯0 0。l負(fù)邏輯負(fù)邏輯：高電平表示邏輯：高電平表示邏輯0 0、低電平表示邏輯、低電平表示邏輯1 1。 獲得高、低電平的基本方法獲得高、低電平的基本方法：利用半導(dǎo)體開關(guān)元件的：利用半導(dǎo)體開關(guān)元件的導(dǎo)導(dǎo)通通、截止截止（即開、關(guān)）兩種工作狀態(tài)。（即開、關(guān)）兩種工作狀態(tài)。通常使用通常使用正邏輯正邏輯 注意：高電平和低電平為某注意：高電平和低電平為某規(guī)定范圍規(guī)定范圍的電位值，的電位值，而非一固定值。而非一固定值。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院3.1.5 3.1.5 分立元件邏輯門電路舉例分立元

5、件邏輯門電路舉例基本邏輯門電路基本邏輯門電路正向正向?qū)▍^(qū)導(dǎo)通區(qū)反向反向截止區(qū)截止區(qū)反向反向擊穿區(qū)擊穿區(qū)0.5 0.7/ /mADI/ /V0(BR)UDU硅二極管伏安特性硅二極管伏安特性(1) 外加正向電壓外加正向電壓( (正偏正偏) )二極管導(dǎo)通二極管導(dǎo)通( (相當(dāng)于開關(guān)閉合相當(dāng)于開關(guān)閉合) ) V7 . 0D U(2) 外加反向電壓外加反向電壓( (反偏反偏) ) V5 . 0 DU二極管截止二極管截止( (相當(dāng)于開關(guān)斷開相當(dāng)于開關(guān)斷開) ) 0D I- -AK+ +DUDI數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院3.1.5 3

6、.1.5 分立元件邏輯門電路舉例分立元件邏輯門電路舉例基本邏輯門電路基本邏輯門電路1. 二極管與門二極管與門FUAUBABVCC (+12V)邏輯變量邏輯變量R1 (3.9K)A、B為輸入信號(hào): +3V或0VF 為輸出信號(hào) VCC+12VABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V電路輸入與輸出電壓的關(guān)系數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院用邏輯1 1表示高電平（此例為+3V+3V）用邏輯0 0表示低電平（此例為0.7V0.7V）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABF

7、000010100111二極管與門的真值表1. 二極管與門二極管與門基本邏輯門電路基本邏輯門電路&ABF邏輯式：邏輯式：F=AB數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院3.1.5 3.1.5 分立元件邏輯門電路舉例分立元件邏輯門電路舉例基本邏輯門電路基本邏輯門電路2. 二極管或門二極管或門A、B為輸入信號(hào): +3V或0VF 為輸出信號(hào) R0 (3.9K)FUAUBAB-VCC （-12V）電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V-0.7V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技

8、大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院用邏輯1 1表示高電平（此例為+2.3V+2.3V）用邏輯0 0表示低電平（此例為0V0V）基本邏輯門電路基本邏輯門電路邏輯式：邏輯式：F=A+B2. 二極管或門二極管或門ABF000011101111二極管或門的真值表 ABF電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V-0.7V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院基本邏輯門電路基本邏輯門電路3. 三極管非門三極管非門在數(shù)字電路中，三極管作為開關(guān)元件，主要工作在在數(shù)字電路中，三極管作

9、為開關(guān)元件，主要工作在飽和飽和和和截止截止兩種開關(guān)狀態(tài)，放大區(qū)只是極短暫的過渡狀態(tài)。兩種開關(guān)狀態(tài)，放大區(qū)只是極短暫的過渡狀態(tài)。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院基本邏輯門電路基本邏輯門電路數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院三極管開關(guān)應(yīng)用舉例三極管開關(guān)應(yīng)用舉例 V2 )1(L II Uu V3 )2(H II Uu發(fā)射結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏 T 截止截止0 0CB ii V12CCO Vu發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 T 導(dǎo)通導(dǎo)通+ RcRb+VCC (12V)+uo iBiCT

10、uI3V-2V2 k 100 2.3 k 放大還是飽和？放大還是飽和？數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院bBEIBRuui cCESCCCSBSRUVIIBSB Ii 飽飽和和 T飽和導(dǎo)通條件：飽和導(dǎo)通條件：cCCBSB RVIi + RcRb+VCC +12V+uo iBiCTuI3V-2V2 k 100 2.3 k mA 1mA3 . 27 . 03 mA 06. 0mA210012 cCC RV V)7 . 0(BE uV 3 . 0CESOUu 因?yàn)橐驗(yàn)樗运詳?shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與

11、工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院基本邏輯門電路基本邏輯門電路3. 三極管非門三極管非門R1R2AFVCC +5VA為輸入信號(hào)：+3V或0VF為輸出信號(hào) VCC=+5VAF0V5V3V0.3V電路輸入與輸出電壓的關(guān)系注意：選擇合適的注意：選擇合適的R1、R2 ，使，使A為高電平時(shí)三極管工作在飽和區(qū)。為高電平時(shí)三極管工作在飽和區(qū)。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院用邏輯1 1表示高電平（此例為+3V+3V）用邏輯0 0表示低電平（此例為0.3V0.3V）基本邏輯門電路基本邏輯門電路邏輯式：邏輯式：F=A三極管非門的真值表3.

12、 三極管非門三極管非門AF0V5V3V0.3VAF01101AF數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院TTL集成門電路集成門電路 數(shù)字集成電路：數(shù)字集成電路：在一塊半導(dǎo)體基片上制作出一個(gè)完整的在一塊半導(dǎo)體基片上制作出一個(gè)完整的邏輯電路所需要的全部元件和連線。使用時(shí)接：電源、輸入邏輯電路所需要的全部元件和連線。使用時(shí)接：電源、輸入和輸出即可。數(shù)字集成電路具有體積小、可靠性高、速度快、和輸出即可。數(shù)字集成電路具有體積小、可靠性高、速度快、而且價(jià)格便宜的特點(diǎn)。而且價(jià)格便宜的特點(diǎn)。TTLTTL 晶體管晶體管- -晶體管邏輯集成電路晶體管邏輯

13、集成電路MOSMOS 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管集成電路金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管集成電路最常見的兩大類集成門電路：最常見的兩大類集成門電路：3.2 TTL3.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院TTL集成門電路集成門電路 目前，我們使用的目前，我們使用的TTL門電路和中、小規(guī)模集成電路門電路和中、小規(guī)模集成電路以以74 / 54系列為主，包括實(shí)驗(yàn)時(shí)所使用的芯片，都是這系列為主，包括實(shí)驗(yàn)時(shí)所使用的芯片，都是這一系列產(chǎn)品。一系列產(chǎn)品。 74 / 54 系列又根據(jù)功耗的大小，速度的快慢等分為幾系列又根據(jù)功耗的

14、大小，速度的快慢等分為幾個(gè)子系列，如個(gè)子系列，如74SXX、 74LSXX、74ALSXX、74HXX和和74FXX等等。等等。 我們以我們以TTL與非門與非門電路為例，分析一下電路為例，分析一下TTL電路的特電路的特點(diǎn)，特別是點(diǎn)，特別是輸出級(jí)輸出級(jí)的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)TTL門電路的輸門電路的輸出級(jí)都是這種結(jié)構(gòu)。出級(jí)都是這種結(jié)構(gòu)。 3.2 TTL3.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路輸入級(jí)輸入級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)中間級(jí)+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5T1 多發(fā)射極晶多發(fā)射極晶體管：體管：實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“與與”運(yùn)算。運(yùn)算。TTLTTL與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)C

15、BAF +5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5“非非”復(fù)合管形式復(fù)合管形式與非門與非門輸出級(jí)輸出級(jí)“與與”TTLTTL與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1. 任一輸入為低電平（任一輸入為低電平（0.3V）時(shí)）時(shí)0.3v“0”1V不足以讓不足以讓T2、T5導(dǎo)通導(dǎo)通+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC360 3k750 100 三個(gè)三個(gè)PN結(jié)結(jié)導(dǎo)通需導(dǎo)通需2.1V工作原理工作原理+5VFR4R2R13kR5R3T3T4T1T5b1c1ABC1V0.3v“0”uouo 5-ube3-ube4=3.6V 高電平！高電平！邏輯關(guān)系：邏輯關(guān)系：任任0則則1。工作

16、原理工作原理 5VT2、T5截止截止,T3、T4導(dǎo)通導(dǎo)通T2 截止使截止使 uC2 VCC = 5 V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC“1”全導(dǎo)通全導(dǎo)通電位被鉗電位被鉗在在2.1V全反偏全反偏 1V截止截止2. 輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.6V）時(shí)）時(shí)工作原理工作原理T1 發(fā)射結(jié)反偏而集電極正偏，發(fā)射結(jié)反偏而集電極正偏，稱稱處于倒置放大狀態(tài)。處于倒置放大狀態(tài)。這時(shí)這時(shí) V2、V5 飽和。飽和。 uC2 = UCE2(sat) + uBE5 = 0.3 V + 0.7 V = 1 V使使 V3 導(dǎo)通，而導(dǎo)通，而 V4 截止。截止。 V4 截止使截止使 V

17、5 的等效集電極電阻的等效集電極電阻很大，使很大，使 IB5 IB5(sat) ，因此，因此 V5 深深度飽和。度飽和。+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏全反偏“1”飽和飽和uF =0.3V邏輯關(guān)系：邏輯關(guān)系：全全1則則0。CBAF 工作原理工作原理數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院TTL集成門電路集成門電路電壓傳輸特性電壓傳輸特性測(cè)試電路測(cè)試電路&+5Vuiuo3.2 TTL3.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)

18、與工程學(xué)院3.2 TTL3.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路電壓傳輸特性電壓傳輸特性TTL集成門電路集成門電路THV0ABCDE3.02.01.00.5 1.0 1.5vO/VvI/V與非門處于關(guān)門狀態(tài)。與非門處于關(guān)門狀態(tài)。與非門處于開與非門處于開門狀態(tài)。門狀態(tài)。 轉(zhuǎn)折區(qū)中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電轉(zhuǎn)折區(qū)中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電壓壓VTH稱為稱為閾值電壓閾值電壓或或門檻電門檻電壓壓，約，約1.4V。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院下面介紹與下面介紹與電壓傳輸特電壓傳輸特性有關(guān)的主要參數(shù)：性有關(guān)的主要參數(shù)：有關(guān)參數(shù)有關(guān)參數(shù) 0uO/VuI/V0.31

19、.02.03.03.61.02.0ADEBUOHUOL電壓傳輸特性曲線電壓傳輸特性曲線標(biāo)準(zhǔn)高電平標(biāo)準(zhǔn)高電平 USH 當(dāng)當(dāng) uO USH 時(shí)，則認(rèn)為輸出高時(shí)，則認(rèn)為輸出高電平，通常取電平，通常取 USH = 3 V。 標(biāo)準(zhǔn)低電平標(biāo)準(zhǔn)低電平 USL當(dāng)當(dāng) uO USL 時(shí)，則認(rèn)為輸出低時(shí)，則認(rèn)為輸出低電平，通常取電平，通常取 USL = 0.3 V。 關(guān)門電平關(guān)門電平 UOFF保證輸出保證輸出不小于不小于標(biāo)準(zhǔn)高電平標(biāo)準(zhǔn)高電平USH 時(shí)時(shí),允許的輸入低電平的最大值。允許的輸入低電平的最大值。開門電平開門電平 UON保證輸出保證輸出不高于不高于標(biāo)準(zhǔn)低電平標(biāo)準(zhǔn)低電平USL 時(shí)時(shí),允許的輸入高電平的最小值。

20、允許的輸入高電平的最小值。閾值電壓閾值電壓 UTH轉(zhuǎn)折區(qū)中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電壓，轉(zhuǎn)折區(qū)中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電壓，又稱門檻電平。又稱門檻電平。USH = 3VUSL = 0.3VUOFFUONUTH近似分析時(shí)認(rèn)為：近似分析時(shí)認(rèn)為：uI UTH，則與非門開通，則與非門開通， 輸出低電平輸出低電平UOL；uI UTH，則與非門關(guān)閉，則與非門關(guān)閉， 輸出高電平輸出高電平UOH。C數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院輸入負(fù)載特性測(cè)試電路輸入負(fù)載特性測(cè)試電路 輸入負(fù)載特性輸入負(fù)載特性曲線曲線0uI /VR1/k UOFF1.4FNROFFRONRONR

21、OFFUOFF輸入端負(fù)載特性輸入端負(fù)載特性(1) (1) 關(guān)門電阻關(guān)門電阻ROFF 在保證門電路輸出為額定高電平的條件下，在保證門電路輸出為額定高電平的條件下，所允許所允許RI 的最大值稱為關(guān)門電阻。典型的的最大值稱為關(guān)門電阻。典型的TTLTTL門電路門電路ROFF 0.7k 0.7k。 (2) (2) 開門電阻開門電阻RON 在保證門電路輸出為額定低電平的條件在保證門電路輸出為額定低電平的條件下，所允許下，所允許RI 的最小值稱為開門電阻。典型的的最小值稱為開門電阻。典型的TTLTTL門電路門電路RON 2k 2k。 數(shù)字電路中要求輸入負(fù)載電阻數(shù)字電路中要求輸入負(fù)載電阻RI RON或或RI

22、ROFF ，否則輸入信號(hào)，否則輸入信號(hào)將不在高低電平范圍內(nèi)。將不在高低電平范圍內(nèi)。負(fù)載電流流入與負(fù)載電流流入與非門的輸出端。非門的輸出端。 負(fù)載電流從與非門負(fù)載電流從與非門的輸出端流向外負(fù)載。的輸出端流向外負(fù)載。負(fù)載電流流入驅(qū)動(dòng)門負(fù)載電流流入驅(qū)動(dòng)門IOL負(fù)載電流流出驅(qū)動(dòng)門負(fù)載電流流出驅(qū)動(dòng)門IOH輸入均為輸入均為高電平高電平 輸入有輸入有低電平低電平 輸出為低電平輸出為低電平 輸出為高電平輸出為高電平 灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載拉電流負(fù)載拉電流負(fù)載 不管是灌電流負(fù)載還是拉電流負(fù)載，負(fù)載不管是灌電流負(fù)載還是拉電流負(fù)載，負(fù)載電流都不能超過其最大允許電流，否則將導(dǎo)致電流都不能超過其最大允許電流，否則將導(dǎo)致電

23、路不能正常工作，甚至燒壞門電路。電路不能正常工作，甚至燒壞門電路。實(shí)用中常用實(shí)用中常用扇出系數(shù)扇出系數(shù) NOL 表示電路負(fù)載能力。表示電路負(fù)載能力。門電路輸出低電平時(shí)允許帶同類門電路的個(gè)數(shù)。門電路輸出低電平時(shí)允許帶同類門電路的個(gè)數(shù)。 通常按照負(fù)通常按照負(fù)載電流的流向?qū)⑤d電流的流向?qū)⑴c非門負(fù)載分為與非門負(fù)載分為 灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載 拉電流負(fù)載拉電流負(fù)載 輸出端負(fù)載特性輸出端負(fù)載特性數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院IiH1IiH3IOH前級(jí)輸出為前級(jí)輸出為 高電平時(shí)：高電平時(shí)：+5VR4R2R5T3T4T1前級(jí)前級(jí)T1T1IiH

24、221iHiHOHIII拉拉電電流流輸出端負(fù)載特性輸出端負(fù)載特性數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院T1T1T1+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前級(jí)前級(jí)IOLIiL1IiL2IiL3前級(jí)輸出為低電平時(shí)：前級(jí)輸出為低電平時(shí)：21iLiLOLIII灌灌電電流流輸出端負(fù)載特性輸出端負(fù)載特性數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院例：例：某某TTL門電路，最大灌入電流門電路，最大灌入電流IOL=10mA, 最大最大 拉出電流拉出電流IOH=1mA, 輸入低電平電流輸入低

25、電平電流IIL1.0mA, 輸入高電平電流輸入高電平電流IIH80A。求該門電路的扇出。求該門電路的扇出 系數(shù)。系數(shù)。解：解：輸出為高電平時(shí)的扇出系數(shù)：輸出為高電平時(shí)的扇出系數(shù)：輸出為低電平時(shí)的扇出系數(shù)：輸出為低電平時(shí)的扇出系數(shù)：所以該門電路的扇出系數(shù)為所以該門電路的扇出系數(shù)為10。OLILI10=10I1OHIHI1000=25I80輸入端負(fù)載特性輸入端負(fù)載特性 由于三極管存在開關(guān)時(shí)間，元、器件由于三極管存在開關(guān)時(shí)間，元、器件及連線存在一定的寄生電容，因此輸入矩及連線存在一定的寄生電容，因此輸入矩形脈沖時(shí)，輸出脈沖將延遲一定時(shí)間。形脈沖時(shí)，輸出脈沖將延遲一定時(shí)間。 輸入信號(hào)輸入信號(hào)UOm0.

26、5 UOm0.5 UImUIm輸出信號(hào)輸出信號(hào)l 輸入電壓波形下降沿輸入電壓波形下降沿 0.5 UIm 處到輸出電壓上升沿處到輸出電壓上升沿 0.5 Uom處間隔的時(shí)間稱處間隔的時(shí)間稱截止延遲時(shí)間截止延遲時(shí)間 tPLH。 l 輸入電壓波形上升沿輸入電壓波形上升沿 0.5 UIm 處到輸出電壓下降沿處到輸出電壓下降沿 0.5 Uom處間隔的時(shí)間稱處間隔的時(shí)間稱導(dǎo)通延遲時(shí)間導(dǎo)通延遲時(shí)間 tPHL L。平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間 tpd 2PLHPHLpdttt tPHLtPLH tpd 越小，則門電路越小，則門電路開關(guān)速度越高，工作開關(guān)速度越高，工作頻率越高。頻率越高。 0.5 UIm0.5

27、 UOm傳輸時(shí)間延遲傳輸時(shí)間延遲數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院一、一、 問題的提出問題的提出標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL與非門進(jìn)行與運(yùn)算與非門進(jìn)行與運(yùn)算:&ABEF&CD&G1&ABEF&CDG 能否能否“線與線與”？（Open Collector)ABCDEFEFCDABFEG 集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）3.2 TTL3.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路+5VR4R2T3T4T5R3TTL與非門的輸出電阻與非門的輸出電阻很低。這時(shí)，直接線與很低。這時(shí)，直接線與會(huì)使電流會(huì)使電流 i 劇烈

28、增加。劇烈增加。i 功耗功耗 T4熱擊穿熱擊穿UOL 與非門與非門2：不允許直接不允許直接“線與線與”與非門與非門1 截止截止與非門與非門2 導(dǎo)通導(dǎo)通UOHUOL與非門與非門1：i+5VR4R2T3T4T5R3問題：?jiǎn)栴}：TTL與非門能否直接線與？與非門能否直接線與？數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RLUCC集電極懸空集電極懸空+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC應(yīng)用時(shí)輸出端要接一上拉負(fù)載電阻應(yīng)用時(shí)輸出端要接一上拉負(fù)載電阻 RL 。特點(diǎn)：特點(diǎn)：RL 和和UCC 可以外接可以外接,只要只要RL的數(shù)值選擇得當(dāng)，就能做

29、的數(shù)值選擇得當(dāng)，就能做到既保證輸出高、低電平符合要求，又能做到輸出級(jí)三級(jí)管到既保證輸出高、低電平符合要求，又能做到輸出級(jí)三級(jí)管不過載。不過載。F = ABC集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）OC門門F數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 相當(dāng)于與門作用。相當(dāng)于與門作用。 因?yàn)橐驗(yàn)?Y1、Y2 中有低電中有低電平時(shí)，平時(shí)，Y 為低電平；只有為低電平；只有 Y1、Y2 均為高電平時(shí)，均為高電平時(shí)，Y才為高電平，故才為高電平，故 Y = Y1 Y2。實(shí)現(xiàn)線與實(shí)現(xiàn)線與兩個(gè)或多個(gè)兩個(gè)或多個(gè) OC 門的輸出端直接相連，門的輸出端直接相連

30、，相當(dāng)于將這些輸出信號(hào)相與，稱為線與。相當(dāng)于將這些輸出信號(hào)相與，稱為線與。 YCDABCDABY 集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院外接負(fù)載電阻外接負(fù)載電阻R RL L的計(jì)算的計(jì)算(max)(,LIHOHOHCCLOHIHOHLCCOHOIHOHRmInIVVRVmInIRVVVIIOC 所所以以則則為為保保證證負(fù)負(fù)載載輸輸入入電電流流為為截截止止漏漏電電流流為為門門同同時(shí)時(shí)截截止止，集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）IOHIIH數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)

31、科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院(min),LILLMOLCCLLLOLOILLMRImIVVRRIVVIIOCOC 不不能能太太小小所所以以不不過過大大，且且為為保保證證負(fù)負(fù)載載門門輸輸入入電電流流為為流流為為門門飽飽和和時(shí)時(shí)允允許許的的最最大大電電門門導(dǎo)導(dǎo)通通，當(dāng)當(dāng)僅僅一一個(gè)個(gè)集電極開路門（集電極開路門（OC門）門）外接負(fù)載電阻外接負(fù)載電阻R RL L的計(jì)算的計(jì)算IIL數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院1G3G4G5GY2GLRCCV外接負(fù)載電阻外接負(fù)載電阻R RL L的計(jì)算的計(jì)算C CO HL (m ax)O

32、 HIHVVRnIm IC CO LL (m in )L MI LVVRImI532.6320.290.04kk 50 .40 .3 51 631kk數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OCOC門驅(qū)動(dòng)應(yīng)用門驅(qū)動(dòng)應(yīng)用 例例 下圖為用下圖為用 OC 門驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管門驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 LED 的顯示電路。的顯示電路。 已知已知 LED 的正向?qū)▔航档恼驅(qū)▔航?UF = 2V，正向工作電流，正向工作電流 IF = 10 mA，為保證電路正常工作，試確定，為保證電路正常工作，試確定 RC 的值。的值。解解：為保證電路正常工作，應(yīng)滿足為

33、保證電路正常工作，應(yīng)滿足FCOLFV5CIRUUIR mA 10V 3 . 0V 2V 5 C R即即因此因此RC = 270 分析：分析：該電路只有在該電路只有在 A、B 均為均為高電平，使輸出高電平，使輸出 uO 為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，LED 才導(dǎo)通發(fā)光；否則才導(dǎo)通發(fā)光；否則 LED 中無電流流通，不發(fā)光。中無電流流通，不發(fā)光。 要使要使 LED 發(fā)光，應(yīng)滿足發(fā)光，應(yīng)滿足IRc IF = 10 mA。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院TTLCMOSRLVDD+5 VOCOC門實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換門實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 TTL 與非門有時(shí)需要驅(qū)動(dòng)其他種類門電路，而不與非門有時(shí)需要驅(qū)動(dòng)其他種類門