1、第三章第三章 邏輯門電路邏輯門電路3.2 半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性3.5 CMOS門電路門電路3.4 TTL邏輯門邏輯門3.1 概述概述 3.3 半導(dǎo)體二極管門電路半導(dǎo)體二極管門電路通過本章學(xué)通過本章學(xué)習(xí)要求掌握反相器、與非門、或非門、習(xí)要求掌握反相器、與非門、或非門、OC門（門（OD門）、門）、三態(tài)門等幾種基本門電路的應(yīng)用。三態(tài)門等幾種基本門電路的應(yīng)用。教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求： 重點和難點重點和難點 重點掌握集成門電路的外部特性重點掌握集成門電路的外部特性多引腳功能及其應(yīng)用。多引腳功能及其應(yīng)用。 從集成電路內(nèi)部逐個管子分析其狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換過程是本章的從集成電路內(nèi)部逐個管子分析

2、其狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換過程是本章的難點，但不是我們的重點。難點，但不是我們的重點。 本章對本章對TTL與非門、與非門、OC門、三態(tài)門幾個電路從內(nèi)部進(jìn)行了門、三態(tài)門幾個電路從內(nèi)部進(jìn)行了邏輯分析。但分析的目的是為了提高和培養(yǎng)同學(xué)集成電路的分析邏輯分析。但分析的目的是為了提高和培養(yǎng)同學(xué)集成電路的分析能力，其出發(fā)點是為了幫助同學(xué)更好地了解、掌握其外部特性。能力，其出發(fā)點是為了幫助同學(xué)更好地了解、掌握其外部特性。3.1 概述概述 門電路：實現(xiàn)基本運(yùn)算、復(fù)合運(yùn)算的單元電路，如與門、與非門、或門 邏輯門電路：用以實現(xiàn)基本和常用邏輯運(yùn)算的電子電路。簡稱門電路。獲得高、低電平的基本方法：利用半導(dǎo)體開關(guān)元件的導(dǎo)通、截止（

3、即開、關(guān)）兩種工作狀態(tài)。一、二極管的開關(guān)特性 1、二極管的結(jié)構(gòu)和外特性：PN3.2 半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管發(fā)光發(fā)光二極管二極管結(jié)構(gòu)：PN結(jié) + 引線 + 封裝構(gòu)成反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+外特性外特性：二極管開關(guān)應(yīng)用電路：限幅、鉗位二極管開關(guān)應(yīng)用電路：限幅、鉗位半導(dǎo)體二極管的型號國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止K3V0VKRRDR 給二極管電路加入給二極管電路加入一個方波信號，電流的一個方波信號，電流的波形怎樣呢？波形怎樣呢？ts為存儲時間，為存儲時間，tt稱為渡越

4、稱為渡越時間，時間，trets十十tt稱為稱為反向恢反向恢復(fù)時間復(fù)時間。（存儲電荷消失的過。（存儲電荷消失的過程程- -電容的放電時間）電容的放電時間）+DLRivi(a)開通時間很小，可忽略不計開通時間很小，可忽略不計 反向恢復(fù)時間：反向恢復(fù)時間：t treret ts s十十t tt t產(chǎn)生反向恢復(fù)過程的原因：產(chǎn)生反向恢復(fù)過程的原因：反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間t trere就是存儲電荷消散所需要的時間。就是存儲電荷消散所需要的時間。+區(qū)區(qū)PN耗盡層LpnL區(qū)中電子區(qū)中空穴濃度分布濃度分布PN(a)(b)x 同理，二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄒ残枰獣r間，這段同理，二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄒ残枰獣r間

5、，這段時間稱為開通時間。開通時間比反向恢復(fù)時間要小得多，時間稱為開通時間。開通時間比反向恢復(fù)時間要小得多，一般可以忽略不計。一般可以忽略不計。1 1、半導(dǎo)體三極管結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體三極管結(jié)構(gòu)管芯 + 三個引出電極 + 外殼二、三二、三極管的開關(guān)特性極管的開關(guān)特性BJT的結(jié)構(gòu)簡介的結(jié)構(gòu)簡介 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。它有兩種類型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。它有兩種類型:NPN型和型和PNP型。型。兩種類型的三極管兩種類型的三極管發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)(Je) 集電結(jié)集電結(jié)(Jc) 基極基極，用B或b表示（Base） 發(fā)射極發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；集電極集電極，用C或c表示（Co

6、llector）。 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)三極管符號三極管符號箭頭方向表示發(fā)射結(jié)正偏時發(fā)射極電流的方向結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高； 集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大； 基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低?；鶇^(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。UcUbUe放大狀態(tài)放大狀態(tài)UbeUce飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)UbUe截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)2、開關(guān)特性、開關(guān)特性 NPN型三極管截止、放大、飽和3 種工作狀態(tài)的特點工作狀態(tài)截 止放 大飽 和條 件iB00iBIBSiBIBS偏置情況發(fā)射結(jié)反偏集電結(jié)

7、反偏uBE0，uBC0，uBC0，uBC0集電極電流iC0iCiBiCICSce間電壓uCEVCCuCEVCCiCRcuCEUCES0.3V工作特點ce間等效電阻很大，相當(dāng)開關(guān)斷開可變很小，相當(dāng)開關(guān)閉合Q2ui iB e Rb biC (mA) 直流負(fù)載線 VCC Rc 0+VCCiC uo工作原理電路輸出特性曲線80A60A40A20AiB=00 UCES VCC uCE(V) 0 0.5 uBE(V)輸入特性曲線iB(A)Q1Q Rc cRbRc+VCCbce截止?fàn)顟B(tài)飽和狀態(tài)iBIBSui=UIL0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3VRbRc+VCCbce0.7V0.3V飽和區(qū)截

8、止區(qū)放大區(qū)三、場效應(yīng)三、場效應(yīng)管的開關(guān)特性管的開關(guān)特性 iD(mA) 0uDS(V)0 UT uGS(V)iD(mA)uGS=10V8V6V4V2V工作原理電路轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線uiuiGDSRD+VDDGDSRD+VDDGDSRD+VDD截止?fàn)顟B(tài)uiUTuo00V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABYDBC3V3V3V0V0V3V3.3 半導(dǎo)體二極管門電路半導(dǎo)體二極管門電路Y=A B C&ABYC0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V3V3V-U 12VRDADCABYDBCY=A+B+CABYC 1二極管構(gòu)成的門電路的缺點 電平有偏移 帶負(fù)載能力差 只用于IC內(nèi)部

9、電路二極管與門和或門電路的缺點：二極管與門和或門電路的缺點：（1 1）在多個門串接使用時，會出現(xiàn)低電平偏離標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值）在多個門串接使用時，會出現(xiàn)低電平偏離標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的情況。的情況。（2 2）負(fù)載能力差）負(fù)載能力差0V5V+V+VL5VDDDD3k（+5V）RCC211CCR2（+5V）0.7V1.4V3k解決辦法：解決辦法：將二極管與門（或門）電路和三極管非門電路組合起來。將二極管與門（或門）電路和三極管非門電路組合起來。LAB+VDD3k（+5V）RCC21+VALT123RRbCCC（+5V）三、三、DTL電路電路ABD1D2+12V3.9KR二極管二極管與與門門1、與、與 非非 門：門：A

10、BA B(Diode Transistor Logic)-12V三極管三極管非非門門D+12V +2.5V1.5K 1K 18K P =30F2、或、或 非非 門：門：ABD1D2-12VR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 A =30 +5V Y 電路圖 1 邏輯符號 A Y 1k 4.3k 四、四、三極管非門三極管非門uA0V時，三極管截止，iB0，iC0，輸出電壓uYVCC5VuA5V時，三極管導(dǎo)通?；鶚O電流為：iBIBS，三極管工作在飽和狀態(tài)。輸出電壓uYUCES0.3V。mA1mA3 . 47 .

11、 05Bi三極管臨界飽和時的基極電流為：mA16. 01303 . 05BSIAY0110AY AA1電路圖邏輯符號YYGSDB+VDD+10V RD20k當(dāng)uA0V時，由于uGSuA0V，小于開啟電壓UT，所以MOS管截止。輸出電壓為uYVDD10V。當(dāng)uA10V時，由于uGSuA10V，大于開啟電壓UT，所以MOS管導(dǎo)通，且工作在可變電阻區(qū)，導(dǎo)通電阻很小，只有幾百歐姆。輸出電壓為uY0V。AY 五、場效應(yīng)管非門五、場效應(yīng)管非門數(shù)字集成電路：數(shù)字集成電路：在一塊半導(dǎo)體基片上制作出一在一塊半導(dǎo)體基片上制作出一個完整的邏輯電路所需要的全部元件和連線。個完整的邏輯電路所需要的全部元件和連線。使用時

12、接：電源、輸入和輸出。數(shù)字集成電路使用時接：電源、輸入和輸出。數(shù)字集成電路具有具有而且價而且價格便宜格便宜。TTL型型電路：輸入和輸出端結(jié)構(gòu)都采用了半導(dǎo)電路：輸入和輸出端結(jié)構(gòu)都采用了半導(dǎo)體晶體管，稱之為體晶體管，稱之為: Transistor Transistor Logic。3.4 TTL與非門與非門一、一、 TTL與非門電路結(jié)構(gòu)和工作原理與非門電路結(jié)構(gòu)和工作原理1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)+5VR1c1T1b1ABCR2T2R3FR4R5T3T4T5“與與”“非非”復(fù)合管形式復(fù)合管形式與非門與非門輸出級輸出級輸入級由多發(fā)射極晶體輸入級由多發(fā)射極晶體管管T1和基極電組和基極電組R1組成，組成，它實現(xiàn)了輸入

13、變量它實現(xiàn)了輸入變量A、B、C的與運(yùn)算的與運(yùn)算中間級是放大級，由中間級是放大級，由T2、R2和和R3組成，組成，T2的集電極的集電極C2和和發(fā)射極發(fā)射極E2可以分提供兩個相可以分提供兩個相位相反的電壓信號，位相反的電壓信號，用以供用以供給輸出級使用。給輸出級使用。輸出級：由輸出級：由T3、T4、T5和和R4、R5組成組成其中其中T3、T4構(gòu)成復(fù)合管，與構(gòu)成復(fù)合管，與T5組成推組成推拉式輸出結(jié)構(gòu)。具有較強(qiáng)的負(fù)載能力拉式輸出結(jié)構(gòu)。具有較強(qiáng)的負(fù)載能力T1 與與R1組成輸入級：組成輸入級：T1 多發(fā)射極晶體管：多發(fā)射極晶體管：實實現(xiàn)現(xiàn)輸入變量輸入變量A、B、C的的 “與與”運(yùn)算。運(yùn)算。等效電路等效電路

14、 b1=A B C c1+5VR1T1b1ABCc1AB+5Vb1R1C2 2、TTLTTL與非門工作原理與非門工作原理 輸入端至少有一個接輸入端至少有一個接低電平低電平0 .3V3 .6V3 .6V1V3 .6VT T1 1管管:A:A端發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，端發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，V Vb1b1 = V = VA A + V + Vbe1be1 = 1V = 1V，其它發(fā)射結(jié)均因反偏其它發(fā)射結(jié)均因反偏而截止而截止. .be4be3C2OHVVVV 5-0.7-0.7=3.6VV Vb1b1 =1V, =1V,所以所以T T2 2、T T5 5截止截止, V, VC2C2Vcc=5V, Vcc=5V, T T3

15、 3：微飽和狀態(tài)。微飽和狀態(tài)。 T T4 4：放大狀態(tài)。放大狀態(tài)。電路輸出高電平為：電路輸出高電平為：5V 輸入端全為高電平輸入端全為高電平3 .6V3 .6V2.1V0 .3VT T1 1:V:Vb1b1= V= Vbc1bc1+V+Vbe2be2+V+Vbe5 be5 = 0.7V= 0.7V3 = 2.1V3 = 2.1V因此輸出為邏輯低電因此輸出為邏輯低電平平V VOLOL = 0.3V = 0.3V3 .6V發(fā)射結(jié)反偏而集電發(fā)射結(jié)反偏而集電極正正偏偏. .處于倒置放大狀態(tài)處于倒置放大狀態(tài)T T2 2：飽和狀態(tài)：飽和狀態(tài)T T3 3：V Vc 2c 2 = V = Vc e s 2c

16、e s 2 + + V Vbe5be51V1V，使，使T T3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，V Ve3e3 = V = Vc2c2-V-Vbe3be3 = 1- = 1-0.70.3V0.70.3V，使，使T T4 4截止截止。T T5 5：深飽和狀態(tài)，：深飽和狀態(tài)，TTLTTL與非門工作原理與非門工作原理返回返回 輸入端全為高電平，輸入端全為高電平，輸出為低電平輸出為低電平 輸入至少有一個為輸入至少有一個為低電平時，輸出為高低電平時，輸出為高電平電平由由此可見電路的輸此可見電路的輸出和輸入之間滿足出和輸入之間滿足與非邏輯關(guān)系與非邏輯關(guān)系A(chǔ)BCF T T1 1：倒置放大狀態(tài)倒置放大狀態(tài)T T2 2：飽和狀態(tài)

17、：飽和狀態(tài)T T3 3：導(dǎo)通狀態(tài)：導(dǎo)通狀態(tài)T T4 4：截止?fàn)顟B(tài)：截止?fàn)顟B(tài)T T5 5：深飽和狀態(tài)：深飽和狀態(tài)T T2 2：截止?fàn)顟B(tài)：截止?fàn)顟B(tài)T T3 3：微飽和狀態(tài)：微飽和狀態(tài)T T4 4：放大狀態(tài)：放大狀態(tài)T T5 5：截止?fàn)顟B(tài)：截止?fàn)顟B(tài)TTLTTL與非門工作原理與非門工作原理 輸入有輸入有0：T2、T5 截止截止,T3、T4 導(dǎo)通；導(dǎo)通； U0= U0H 。 輸入全輸入全1： T4 截止截止,T2、T5飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通; U0= U0L 。00010011101111011011011101011110ABYCY=A B CY&ABC二、二、TTL與非門的開關(guān)速度與非門的開關(guān)速度

18、1TTL與非門提高工作速度的原理與非門提高工作速度的原理（1）采用多發(fā)射極三極管加快了存儲電荷的消散過程。）采用多發(fā)射極三極管加快了存儲電荷的消散過程。+V0.3V3.6VV12313123R1c23BACCT2RCRTb1Te21V1.4V0.7ViB1iB1o4k1.6k1k （2 2）采用了推拉式輸出級，輸出阻抗比較小，可迅速給負(fù)載電容充放電。）采用了推拉式輸出級，輸出阻抗比較小，可迅速給負(fù)載電容充放電。+VV+VV123123D123123D（+5V）CCc4o截止T3T4導(dǎo)通導(dǎo)通R充電CLc4CC（+5V）o導(dǎo)通3T4T截止截止R放電CL（a）（b）2PHLPLHpdttt2 2TT

19、L與非門傳輸延遲時間與非門傳輸延遲時間tpd導(dǎo)通延遲時間導(dǎo)通延遲時間tPHL從輸入波形上升沿的中點到輸出波形下降沿的從輸入波形上升沿的中點到輸出波形下降沿的中點所經(jīng)歷的時間。中點所經(jīng)歷的時間。截止延遲時間截止延遲時間tPLH從輸入波形下降沿的中點到輸出波形上升沿的從輸入波形下降沿的中點到輸出波形上升沿的中點所經(jīng)歷的時間。中點所經(jīng)歷的時間。與非門的傳輸延遲時間與非門的傳輸延遲時間tpd是是tPHL和和tPLH的平均值。即的平均值。即 一般一般TTL與非門傳輸延遲時間與非門傳輸延遲時間tpd的值為幾納秒十幾個納秒。的值為幾納秒十幾個納秒。三、三、TTL“TTL“與非與非”門的外特性及主要參數(shù)門的外

20、特性及主要參數(shù)1、 電壓傳輸特性電壓傳輸特性TTL“TTL“與非與非”門輸入電壓門輸入電壓V VI I與輸出電壓與輸出電壓V VO O之間的關(guān)系曲線，之間的關(guān)系曲線，即即 V VO O = f= f（V VI I）截 止 區(qū)截 止 區(qū) 當(dāng)當(dāng) V VI I 0 . 6 V 0 . 6 V ，V Vb1b11.3V1.3V時，時，T T2 2、T T5 5截止，截止，輸出高電平輸出高電平V VOH OH = 3.6V= 3.6V線性區(qū)當(dāng)線性區(qū)當(dāng)0.6VV0.6VVI I1.3V1.3V，0.7VV0.7VV b2 b21.4V1.4V時，時，T T2 2導(dǎo)導(dǎo)通，通，T T5 5仍截止，仍截止，V

21、VC2C2隨隨V Vb2b2升升高而下降，經(jīng)高而下降，經(jīng)T T3 3、T T4 4兩級兩級射隨器使射隨器使V VO O下降下降轉(zhuǎn)折區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)（1 1）輸出高電平電壓輸出高電平電壓V VOHOH在正邏輯體制中代表邏輯在正邏輯體制中代表邏輯“1”1”的輸出電壓。的輸出電壓。VOH的理論值為的理論值為3.63.6V，產(chǎn)品規(guī)定輸出高電壓的最小值，產(chǎn)品規(guī)定輸出高電壓的最小值VOH（min）=2.4=2.4V。（2 2）輸出低電平電壓輸出低電平電壓V VOLOL在正邏輯體制中代表邏輯在正邏輯體制中代表邏輯“0”0”的輸出電壓。的輸出電壓。VOL的理論值為的理論值為0.30.3V，產(chǎn)品規(guī)定輸出低電

22、壓的最大值，產(chǎn)品規(guī)定輸出低電壓的最大值VOL（max）=0.4=0.4V。（3 3）關(guān)門電平電壓關(guān)門電平電壓V VOFFOFF是指輸出電壓下降到是指輸出電壓下降到VOH（min）時對應(yīng)的輸入電壓。時對應(yīng)的輸入電壓。即即輸入低電壓的最大值。在產(chǎn)品手冊中常稱為輸入低電壓的最大值。在產(chǎn)品手冊中常稱為輸入低電平電壓輸入低電平電壓，用，用VIL（max）表示。產(chǎn)品規(guī)定表示。產(chǎn)品規(guī)定VIL（max）=0.8=0.8V。（4 4）開門電平電壓開門電平電壓V VONON是指輸出電壓下降到是指輸出電壓下降到VOL（max）時對應(yīng)的輸入電壓。時對應(yīng)的輸入電壓。即即輸入高電壓的最小值。在產(chǎn)品手冊中常稱為輸入高電壓的

23、最小值。在產(chǎn)品手冊中常稱為輸入高電平電壓輸入高電平電壓，用用VIH（min）表示。產(chǎn)品規(guī)定表示。產(chǎn)品規(guī)定VIH（min）=2=2V。（5 5）閾值電壓閾值電壓V Vthth電壓傳輸特性的過渡區(qū)所對應(yīng)的輸入電壓，即決定電電壓傳輸特性的過渡區(qū)所對應(yīng)的輸入電壓，即決定電路截止和導(dǎo)通的分界線，也是決定輸出高、低電壓的分界線。路截止和導(dǎo)通的分界線，也是決定輸出高、低電壓的分界線。 近似地：近似地：VthVOFFVON 即即ViVth，與非門關(guān)門，輸出高電平；，與非門關(guān)門，輸出高電平； ViVth，與非門開門，輸出低電平。，與非門開門，輸出低電平。 Vth又常被形象化地稱為又常被形象化地稱為門檻電壓門檻電

24、壓。Vth的值為的值為1.31.3V1.1.V。2幾個重要參數(shù)幾個重要參數(shù)低電平噪聲容限低電平噪聲容限 VNLVOFF- -VOL（max）0.80.8V-0.4-0.4V0.40.4V高電平噪聲容限高電平噪聲容限 VNHVOH（min）- -VON2.42.4V-2.0-2.0V0.40.4VTTL門電路的輸出高低電平不是一個值，而是一個范圍。同樣，它的門電路的輸出高低電平不是一個值，而是一個范圍。同樣，它的輸入高低電平也有一個范圍，即它的輸入信號允許一定的容差，稱為輸入高低電平也有一個范圍，即它的輸入信號允許一定的容差，稱為噪聲容限噪聲容限。3 3抗干擾能力抗干擾能力四、四、 輸入特性輸入

25、特性輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線，即輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線，即II = f（VI）假定輸入電流假定輸入電流II流流入入T1發(fā)射極時方向發(fā)射極時方向為正，反之為負(fù)為正，反之為負(fù)1. 1. 輸入短路電流輸入短路電流ISD（也叫輸入低電平電流（也叫輸入低電平電流IIL）當(dāng)當(dāng)VIL = 0V時由輸入端流出的電流時由輸入端流出的電流mA 4 . 1K 37 . 05RVVI 1be1CCIL前級驅(qū)動門導(dǎo)通時，前級驅(qū)動門導(dǎo)通時，IIL將灌將灌入前級門，稱為灌電流負(fù)載入前級門，稱為灌電流負(fù)載2. 2. 輸入漏電流輸入漏電流IIH（輸入高電平電流）（輸入高電平電流）指一個輸入端接高電平，其余輸入

26、端接低指一個輸入端接高電平，其余輸入端接低電平，經(jīng)該輸入端流入的電流。約電平，經(jīng)該輸入端流入的電流。約10AA左左右右IIL，五、五、 扇入系數(shù)扇入系數(shù)N Ni i和扇出系數(shù)和扇出系數(shù)N NO O1. 1. 扇入系數(shù)扇入系數(shù)N Ni i是指合格的輸入端的個數(shù)是指合格的輸入端的個數(shù)一般不超過一般不超過8 8個個2. 2. 扇出系數(shù)扇出系數(shù)N NO O是指在灌電流（輸出低電平）狀態(tài)下驅(qū)是指在灌電流（輸出低電平）狀態(tài)下驅(qū)動同類門的個數(shù)。動同類門的個數(shù)。ILOLmaxO/IIN其中其中I IOLmaxOLmax為最大允許灌電流，為最大允許灌電流， I II LI L是 一 個 負(fù) 載 門 灌 入 本

27、級 的 電 流是 一 個 負(fù) 載 門 灌 入 本 級 的 電 流（1.4mA1.4mA）。）。NoNo越大，說明門的負(fù)載能力越強(qiáng)越大，說明門的負(fù)載能力越強(qiáng)帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力與非門輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)：與非門輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)：N 8 。與非門的扇出系數(shù)一般是與非門的扇出系數(shù)一般是10。驅(qū)動器：扇出系數(shù)可以大于驅(qū)動器：扇出系數(shù)可以大于20。 （1 1）灌電流負(fù)載）灌電流負(fù)載ILOLOLIIN3 3帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力當(dāng)驅(qū)動門輸出低電平時，電流從負(fù)載門灌入驅(qū)動門。當(dāng)驅(qū)動門輸出低電平時，電流從負(fù)載門灌入驅(qū)動門。 當(dāng)負(fù)載門的個數(shù)增加，灌電流增大，會使當(dāng)負(fù)載門的個數(shù)增加，灌電流增大，會使T3 3脫離

28、飽和，輸出低電平升高。因脫離飽和，輸出低電平升高。因此，把允許灌入輸出端的電流定義為此，把允許灌入輸出端的電流定義為輸出低電平電流輸出低電平電流I IO LO L，產(chǎn)品規(guī)定產(chǎn)品規(guī)定IOL=16=16mA。由此可得出。由此可得出: :N NOLOL稱為輸出低電平時的扇出系數(shù)。稱為輸出低電平時的扇出系數(shù)。+V+V13D12312313截止3飽和CC（+5V）TTR截止4c4RCC4Kb1b14KR輸出低電平IILIILIOLC3I=IHOHOHIIN （2 2）拉電流負(fù)載。）拉電流負(fù)載。 NOH稱為稱為輸出高電平時的扇出系數(shù)輸出高電平時的扇出系數(shù)。產(chǎn)品規(guī)定產(chǎn)品規(guī)定IOH=0.4=0.4mA。由此可

29、得出：。由此可得出： 當(dāng)驅(qū)動門輸出高電平時，當(dāng)驅(qū)動門輸出高電平時，電流從驅(qū)動門拉出電流從驅(qū)動門拉出, ,流至流至負(fù)載門的輸入端。負(fù)載門的輸入端。 拉電流增大時，拉電流增大時，RC4C4上的上的壓降增大，會使輸出高壓降增大，會使輸出高電平降低。因此，把允電平降低。因此，把允許拉出輸出端的電流定許拉出輸出端的電流定義為義為輸出高電平電流輸出高電平電流I IOHOH。一般一般NOLNOH，常取兩者中的較小值作為門電路的扇出系數(shù)，常取兩者中的較小值作為門電路的扇出系數(shù)，用用NO表示。表示。+V+V1231312313DRCCR3導(dǎo)通b14K截止T（+5V）b1Tc4R4CC4K導(dǎo)通輸出高電平IIHII

30、HOHE4=II74LS00 的引腳排列圖VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 14 13 12 11 10 9 874LS20 1 2 3 4 5 6 7VCC 2A 2B NC 2C 2D 2Y 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND74LS20 的引腳排列圖 14 13 12 11 10 9 874LS00 1 2 3 4 5 6 774LS00內(nèi)含4個2輸入與非門，74LS20內(nèi)含2個4輸入與非門。六、六、TTL與非門舉例與非門舉例74007400七、七、TTL非門、或非門、與或非門、與門、或門及異或門非門、或非門、與或非門、與門、

31、或門及異或門 14 13 12 11 10 9 874LS04 1 2 3 4 5 6 7VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND6 反相器 74LS04 的引腳排列圖T4AR13kT3T2T1YR4100+VCCT5R2750R3360R53kTTL 反相器電路A=0時，T2、T5截止，T3、T4導(dǎo)通，Y=1。A=1時，T2、T5導(dǎo)通，T3、T4截止，Y=0。AY TTL非門 14 13 12 11 10 9 874LS02 1 2 3 4 5 6 7VCC 3Y 3B 3A 4Y 4B 4A 1Y 1B 1A 2Y 2B 3A GND74LS0

32、2 的引腳排列圖T4ABR1T3T2T1YR4+VCCT5R2R3R5T2T1R1TTL 或非門電路A、B中只要有一個為1，即高電平，如A1，則iB1就會經(jīng)過T1集電結(jié)流入T2基極，使T2、T5飽和導(dǎo)通，輸出為低電平，即Y0。AB0時，iB1、iB1均分別流入T1、T1發(fā)射極，使T2、T2、T5均截止，T3、T4導(dǎo)通，輸出為高電平，即Y1。BAYTTL或非門 14 13 12 11 10 9 874LS51 1 2 3 4 5 6 7VCC 2B 2C 2D 2E 2F 2Y 2A 1A 1B 1C 1D 1Y GND74LS51 的引腳排列圖T4ABCDR1T3T2T1YR4+VCCT5R2

33、R3R5T2T1R1TTL 與或非門電路A和B都為高電平（T2導(dǎo)通）、或C和D都為高電平（T2導(dǎo)通）時，T5飽和導(dǎo)通、T4截止，輸出Y=0。A和B不全為高電平、并且C和D也不全為高電平（T2和T2同時截止）時，T5截止、T4飽和導(dǎo)通，輸出Y=1。DCBAYTTL與或非門三態(tài)邏輯門（三態(tài)邏輯門（TSL）集電極開路集電極開路TTL“TTL“與非與非”門（門（OCOC門）門） 在工程實踐中，有時需要將幾個門的輸出端并聯(lián)使用，以實現(xiàn)與邏輯在工程實踐中，有時需要將幾個門的輸出端并聯(lián)使用，以實現(xiàn)與邏輯 稱為稱為線與線與。普通的普通的TTL門電路不能進(jìn)行線與門電路不能進(jìn)行線與。 為此，為此，專門生產(chǎn)了一種可

34、以進(jìn)行線與的門電路專門生產(chǎn)了一種可以進(jìn)行線與的門電路集電極開路門。集電極開路門。1集電極開路門（集電極開路門（ OC門）門）+VL12312313CC（+5V）ABTTRT1.6K4K1KRb1123c2Re2ALB&（1 1）實現(xiàn)線與。）實現(xiàn)線與。 電路如右圖所示，邏輯關(guān)系為電路如右圖所示，邏輯關(guān)系為: :OC門主要有以下幾方面的應(yīng)用門主要有以下幾方面的應(yīng)用：（2 2）實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。）實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。如圖示，可使輸出高電平變?yōu)槿鐖D示，可使輸出高電平變?yōu)?010V。（3 3）用做驅(qū)動器。）用做驅(qū)動器。如圖是用來驅(qū)動發(fā)光二極管的電路。如圖是用來驅(qū)動發(fā)光二極管的電路。+VBA&DC&

35、amp;PRCCLLL12+10V&OV+5V&270（1）當(dāng)輸出高電平時，當(dāng)輸出高電平時， RP不能太大。不能太大。RP為最大值時要保證輸出電壓為為最大值時要保證輸出電壓為VOH（min），由，由OC門進(jìn)行線與時，外接上拉電阻門進(jìn)行線與時，外接上拉電阻RP的選擇：的選擇：得：得：+V&RCCPVOHIIHIIHIIHnm&得：得：（2）當(dāng)輸出低電平時，當(dāng)輸出低電平時，RP不能太小。不能太小。RP為最小值時要保證輸出電壓為為最小值時要保證輸出電壓為VOL（max），由由RP（min）RPRP（max）+V&RPCCOLVIILILIn&m&

36、;IOL國標(biāo)符號T4AR13kT3T2T1YR4100+VCC(+5V)T5R2750R3360R53kAE&ENYED電路結(jié)構(gòu)E0時，二極管D導(dǎo)通，T1基極和T3基極均被鉗制在低電平，因而T2T5均截止，輸出端開路，電路處于高阻狀態(tài)。結(jié)論：電路的輸出有高阻態(tài)、高電平和低電平3種狀態(tài)。E1時，二極管D截止，TSL門的輸出狀態(tài)完全取決于輸入信號A的狀態(tài)，電路輸出與輸入的邏輯關(guān)系和一般反相器相同，即：Y=A，A0時Y1，為高電平；A1時Y0，為低電平。2 2、三態(tài)邏輯門（、三態(tài)邏輯門（TSLTSL）高阻狀態(tài)與非功能 ZF ABF1E0E_高阻狀態(tài)與非功能 ZF ABF0E1E_使使能能端端

37、的的兩兩種種控控制制方方式式低電平使能低電平使能高電平使能高電平使能三態(tài)門的邏輯符號三態(tài)門的邏輯符號ABF EFAB E三態(tài)門在計算機(jī)總線結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。三態(tài)門在計算機(jī)總線結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。（a）組成單向總線，）組成單向總線，實現(xiàn)信號的分時單向傳送實現(xiàn)信號的分時單向傳送. .（b）組成雙向總線，）組成雙向總線，實現(xiàn)信號的分時雙向傳送。實現(xiàn)信號的分時雙向傳送。三態(tài)門的應(yīng)用三態(tài)門的應(yīng)用EN1總線DDIO1EN/IDDOGG12EN對對TTL與非門的要求：與非門的要求：1）掌握其邏輯關(guān)系：掌握其邏輯關(guān)系：有有0則則1，全，全1則則0；2）掌握其典型參數(shù)，掌握其典型參數(shù)，會使用；會使用；TT

38、L或非門的多余輸出端應(yīng)接地或接低電平或與其中的一個輸入端并接在一起TTL與非門的多余輸出端懸空或接高電平或與其中的一個輸入端并接在一起，CMOS與非門的多余輸出端接高電平或與其中的一個輸入端并接在一起，但注意不能懸空。CMOS或非門的多余輸出端應(yīng)接地或接低電平或與其中的一個輸入端并接在一起1 1、CMOS非門非門uA+VDD+10VTPTN+VDD+10V+VDD+10VSSRONPRONN10V0V(a) 電路(b) TN截止、TP導(dǎo)通(c) TN導(dǎo)通、TP截止uYuYuY（1）uA0V時，TN截止，TP導(dǎo)通。輸出電壓uYVDD10V。（2）uA10V時，TN導(dǎo)通，TP截止。輸出電壓uY0V

39、。AY 2 2、CMOS與非門、或非門、與門、或門、與或非門和異或門與非門、或非門、與門、或門、與或非門和異或門CMOS與非門BY+VDDATP1TN1TN2TP2BAYA、B當(dāng)中有一個或全為低電平時，TN1、TN2中有一個或全部截止，TP1、TP2中有一個或全部導(dǎo)通，輸出Y為高電平。只有當(dāng)輸入A、B全為高電平時，TN1和TN2才會都導(dǎo)通，TP1和TP2才會都截止，輸出Y才會為低電平。BY+VDDATN1TP2TN2TP1CMOS或非門BAY只要輸入A、B當(dāng)中有一個或全為高電平，TP1、TP2中有一個或全部截止，TN1、TN2中有一個或全部導(dǎo)通，輸出Y為低電平。只有當(dāng)A、B全為低電平時，TP1

40、和TP2才會都導(dǎo)通，TN1和TN2才會都截止，輸出Y才會為高電平。與門ABAB&1Y=AB=ABAB&YABA+B11或門AB1YY=A+B=A+B&1&1 & 1ABCDABCDABCDYYY(a) 由與非門和反相器構(gòu)成(b) 由與門和或非門構(gòu)成(c) 邏輯符號CMOS與或非門DCBADCBAYDCBAY&ABY&CMOS異或門BABABABABABAY3 3、CMOS OD門、門、TSL門及傳輸門門及傳輸門&1YAB+VDDRD外接AB&Y(a) 電路(b) 符號ABYCMOS OD門CMOS TSL門11ENAETP

41、2TP1 YTN1TN2AEY+VDD(a) 電路(b) 符號E=1時，TP2、TN2均截止，Y與地和電源都斷開了，輸出端呈現(xiàn)為高阻態(tài)。E=0時，TP2、TN2均導(dǎo)通，TP1、TN1構(gòu)成反相器?？梢婋娐返妮敵鲇懈咦钁B(tài)、高電平和低電平3種狀態(tài)，是一種三態(tài)門。C+VDDTGuiuiuouoTPTNCCC(a) 電路(b) 符號CMOS 傳輸門C0、 ，即C端為低電平（0V）、 端為高電平（VDD）時， TN和TP都不具備開啟條件而截止，輸入和輸出之間相當(dāng)于開關(guān)斷開一樣。C1、 ，即C端為高電平（VDD）、 端為低電平（0V）時，TN和TP都具備了導(dǎo)通條件，輸入和輸出之間相當(dāng)于開關(guān)接通一樣，uoui。1C0CCC4 4、CMOS數(shù)字電路的特點及使用時的注意事項數(shù)字電路的特點及使用時的注意事項（1）CMOS電路的工作速度比TTL電路的低。（2）CMOS帶負(fù)載的能力比TTL電路強(qiáng)。（3）CMOS電路的電源電壓允許范圍較大，約在318V，抗干擾能力比TTL電路強(qiáng)。（4）CMOS電路的功耗比TTL電路小得多。門電路的功耗只有幾個W，中規(guī)模集成電路的功耗也不會超過100W。（5）CMOS集成電路的集成度比TTL電路高。（6）CMOS電路適合于特殊環(huán)境下工作。（7）CMOS電路容易受靜電感應(yīng)而擊穿，在使用和存放時應(yīng)注意靜電屏蔽，焊接時