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第二章邏輯門電路Chapter2LogicGateCircuits2.1概述2.3分立元件門電路2.4雙極型集成門電路2.5MOS型門電路第二章邏輯門電路《數(shù)字電子技術(shù)》2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性2.6TTL電路于CMOS電路的接口第二章邏輯門電路Chapter2LogicG1§2.1概述2.1概述《數(shù)字電子技術(shù)》1、用以實現(xiàn)基本邏輯運算和復(fù)合邏輯運算的單元電路通稱為門電路。2、常用的門電路在邏輯功能上有:與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等。3、在電子電路中,用高、低電平分別表示1、0兩種二值邏輯狀態(tài),此為正邏輯,否則為負邏輯。如圖2.1.1所示。§2.1概述2.1概述《數(shù)字電子技術(shù)》1、用以實現(xiàn)基本邏2《數(shù)字電子技術(shù)》2.1概述圖2.1.1正邏輯和負邏輯對元、器件參數(shù)精度和電源穩(wěn)定度較模擬電路低一些?!稊?shù)字電子技術(shù)》2.1概述圖2.1.1正邏輯和負邏輯3《數(shù)字電子技術(shù)》2.1概述圖2.1.2獲得高、低電平的基本原理(a)單開關(guān)電路(b)互補開關(guān)電路4、獲得高、低電平的基本原理如圖2.1.2所示。缺陷?《數(shù)字電子技術(shù)》2.1概述圖2.1.2獲得高、低電平4§2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》一、半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性圖2.2.1二極管開關(guān)電路結(jié)構(gòu)及電路示意VON:硅0.6~0.7V;鍺0.2~0.3V§2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性52.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》(a)圖2.2.2二極管伏安特性的幾種近似方法(靜態(tài)分析)(a)Von和rD均不可忽略(b)Von不可忽略
(c)Von和rD均可忽略
(b)(c)2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》(a)圖2.62.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.2.3二極管的動態(tài)電流波形V2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.2.372.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》二、半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性1、三極管的特點:圖2.2.4雙極型(NPN)三極管的輸出特性曲線思考:模電和數(shù)電的區(qū)別?bce2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》二、半導(dǎo)體三82.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》2、三極管開關(guān)電路分析:圖2.2.5雙極型三極管的開關(guān)等效電路(a)截止?fàn)顟B(tài)(b)飽和導(dǎo)通狀態(tài)(a)(b)ICEO2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》2、三極管開92.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》3、三極管開關(guān)電路動態(tài)分析:圖2.2.6雙極型三極管的動態(tài)開關(guān)特性(結(jié)電容效應(yīng))2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》3、三極管開102.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》三、MOS管的開關(guān)特性1、MOS管的結(jié)構(gòu):圖2.2.7MOS管的結(jié)構(gòu)和符號VGS(TH):1~4V2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》三、MO112.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》2、MOS管的輸入特性和輸出特性:圖2.2.8MOS管共源接法和輸出特性曲線(a)共源接法(b)輸出特性曲線恒流區(qū)截止區(qū)可變電阻區(qū)2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》2、MOS管122.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》3、MOS管的基本開關(guān)電路:圖2.2.9MOS管的基本開關(guān)電路及其等效電路2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》3、MOS管132.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》4、MOS管的四種類型(列表):2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》4、MOS管142.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》4、MOS管的四種類型(續(xù)):2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》4、MOS管152.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》2.2半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性《數(shù)字電子技術(shù)》16§2.3分立元件門電路2.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、二極管與門圖2.3.1二極管與門§2.3分立元件門電路2.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)172.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、二極管或門圖2.3.2二極管或門2.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、二極管或門圖2.182.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、三極管非門(反相器)圖2.3.3三極管非門(反相器)2.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、三極管非門(反相192.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》四、其它電路圖2.3.4與非門電路2.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》四、其它電路圖2.3202.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》思考:如何用分立元件畫出與或非門、異或門和同或門的電路圖?圖2.3.5或非門電路2.3分立元件門電路《數(shù)字電子技術(shù)》思考:如何用分立元件21§2.4雙極型集成門電路2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.4.1集成電路概述
目前,數(shù)字電路中,集成電路已幾乎取代了分立元件電路。所謂集成電路,即把電路中的半導(dǎo)體器件、電阻、電容及連線等制作在一個半導(dǎo)體基片上,構(gòu)成一個完整的電路,并封裝在一個管殼內(nèi)。集成電路的優(yōu)點:體積小、重量輕、可靠性高、壽命長、功耗小、成本低、工作速度高。通常把一個封裝內(nèi)含有等效邏輯門的個數(shù)或元器件的個數(shù)定義為集成度?!?.4雙極型集成門電路2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電222.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.1集成電路圖例2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.123亞微米(0.5到1微米)→深亞微米(小于0.5m)→超深亞微米(小于0.25m,目前已經(jīng)到了0.03m)。集成電路工藝特征尺寸亞微米(0.5到1微米)→深亞微米(小于0.5m)→超深亞24單個芯片上的晶體管數(shù)單個芯片上的晶體管數(shù)25集成電路芯片面積集成電路芯片面積26集成電路的電源電壓集成電路的電源電壓27集成電路的時鐘頻率集成電路的時鐘頻率28平均每個晶體管價格平均每個晶體管價格29SSI->MSI->LSI->VLSI->ULSI->GSI->SOC集成電路發(fā)展的規(guī)模SSI->MSI->LSI->VLSI->ULSI->GSI30集成電路發(fā)展
集成電路的迅速發(fā)展,關(guān)鍵就在于集成電路的布圖設(shè)計水平的迅速提高,集成電路的布圖設(shè)計由此而日益復(fù)雜而精密。這些技術(shù)的發(fā)展,使得集成電路的發(fā)展進入了一個新的發(fā)展的里程碑。集成電路發(fā)展集成電路的迅速發(fā)展,關(guān)鍵就在于集312.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》
數(shù)字集成電路按輸出結(jié)構(gòu)分可分為:
#推拉式輸出或CMOS反相器輸出
#OC輸出或OD輸出#三態(tài)輸出2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》數(shù)字集322.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》數(shù)字集成電路按制造工藝不同可分為:
雙極型:*TTL——常用之一,速度較快,功率較大;*HTL——抗干擾強,速度低;*ECL——速度快,功耗大;*IIL——集成度很大,功耗最低,抗干擾差,速度低;
MOS型:*CMOS——常用之一,低功耗,抗干擾能力強;*NMOS*PMOS
Bi-CMOS型:功率小,輸出阻抗小。2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》數(shù)字集成電332.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.4.2TTL集成門電路(一)TTL集成門電路的結(jié)構(gòu)圖2.4.2TTL集成門電路結(jié)構(gòu)圖2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.4.2342.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》1、輸入級形式(一)2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》1、輸入級形式(352.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》1、輸入級形式(二)2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》1、輸入級形式(362.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》2、中間級形式2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》2、中間級形式372.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》3、輸出級形式(一)輸出電阻很低;輸出高低電平固定;驅(qū)動能力較弱。輸出電平可變;驅(qū)動能力增強;可“線與”。2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》3、輸出級形式(382.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》3、輸出級形式(二)達林頓結(jié)構(gòu),可加速開關(guān)過程;輸出電阻減小,速度增快;靜態(tài)功耗增加,驅(qū)動能力增強。2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》3、輸出級形式(392.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、TTL反相器(二)幾種典型的TTL集成門電路AAAA電路結(jié)構(gòu)2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、TTL402.3雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、TTL反相器電壓傳輸特性2.3雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、TTL412.3雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、TTL反相器輸入噪聲容限噪聲容限:在保證輸出高、低電平基本不變(或者說變化的大小不超過允許限度)的條件下,允許輸入電平有一定的波動范圍。74系列門電路輸入高電平和低電平時的噪聲容限分別為:
VNH=VOH(min)-VIH(min)=0.4VVNL=VIL(max)-VOL(max)=0.4V2.3雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、TTL422.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、TTL集成與非門ABABABAB懸空?2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、TTL432.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、其它邏輯功能的TTL門電路A+BABA+BA+B或非門1、幾種復(fù)合門電路2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、其它邏輯功442.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》ABCDAB+CDAB+CDAB+CD與或非門2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》ABCDAB+C452.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》A+BAB異或門A⊕B2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》A+BAB異462.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》2、集電極開路(OC)與非門圖2.4.3推拉式輸出級并聯(lián)的情況2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》2、集電極開路(472.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.4OC門與非門電路結(jié)構(gòu)及國標(biāo)符號2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.4482.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.5OC門輸出并聯(lián)的接法和邏輯圖2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.5492.3雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》◆工作時需外接負載電阻(RL)和電源(V’cc);◆可根據(jù)要求選擇電源,靈活得到下級電路所需電壓;◆可將OC門輸出端直接并聯(lián),進行“線與”;◆有些OC門的輸出管設(shè)計尺寸較大,足以承受較大電流和較高電壓,可以直接驅(qū)動小型繼電器。集電極開路(OC)門的特點——2.3雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》◆工作時需外接502.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》3、三態(tài)輸出門使T4也截止,輸出呈高阻態(tài)2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》3、三態(tài)輸出門使512.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.6三態(tài)與非門的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(a)高電平有效三態(tài)門(b)低電平有效三態(tài)門使T4也截止,輸出呈高阻態(tài)2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.6522.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.7用三態(tài)輸出門接成總線結(jié)構(gòu)圖2.4.8用三態(tài)輸出門實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.4.7532.3雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》◆三態(tài):低電平、高電平、高阻;◆可實現(xiàn)在同一根導(dǎo)線上分時傳送若干門電路的輸出信號(即接成總線結(jié)構(gòu));◆可做成單輸入、單輸出的總線驅(qū)動器;◆還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸?shù)取H龖B(tài)門(TS)的特點——2.3雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》◆三態(tài):低電平542.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.4.3ECL門電路(*)一、ECL(EmitterCoupledLogic)門電路的基本單元:圖2.4.9ECL門電路的基本單元(差動放大器)T1、T3均工作在非飽和狀態(tài)2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.4.3552.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、四輸入ECL或/或非門電路介紹:圖2.4.10ECL或/或非門的電路及邏輯符號2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、四輸入ECL562.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、ECL門電路的主要特點:優(yōu)點:
◆由于三極管導(dǎo)通時為非飽和狀態(tài),所以其工作速度是各種集成門電路中最高的一種,tpd可縮短至2ns以下。
◆電路中電阻取值較小,邏輯電平擺幅小(0.8V),或/或非互補輸出,使用方便、靈活。
◆輸出采用射隨器,所以輸出阻抗低、帶負載能力強。
◆由于在開關(guān)工作狀態(tài)下的電源電流基本不變,所以電路內(nèi)部的開關(guān)噪聲很低。2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、ECL門電路572.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》缺點:
◆噪聲容限低。
◆電路功耗大。
◆輸出電平的穩(wěn)定性較差。
目前,ECL電路的產(chǎn)品只有中、小規(guī)模的集成電路,主要用在高速、超高速的數(shù)字系統(tǒng)和設(shè)備當(dāng)中。2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》缺點:582.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.4.4IIL門電路(*)一、(IntegratedInjectionLogic)電路簡介:
電路的基本單元是由一只NPN多集電極三極管構(gòu)成的反相器,反相器的偏流由另一只PNP三極管提供。圖2.4.11IIL電路的基本邏輯單元2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.4.4592.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、電路的主要特點:優(yōu)點:1)電路結(jié)構(gòu)簡單,這樣節(jié)省了硅片面積又降低了功耗;2)各邏輯單元之間無需隔離,這樣簡化了工藝,省了片上的隔離槽,使集成度大大提高;3)IIL電路能夠在低電壓、微電流下工作。正因為此,IIL是目前雙極型電路中功耗最低的一種,且其集成度可相當(dāng)大。另外,IIL還可以與TTL電平相兼容,工藝也兼容。缺點:1)抗干擾能力差();2)開關(guān)速度較慢(飽和型電路,)。目前,IIL電路主要用于制作大規(guī)模集成電路的內(nèi)部邏輯電路。2.4雙極型集成門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、602.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.5MOS型門電路§2.5.1CMOS門電路CMOS(Complementary-SymmeteryMetalOxideSemiconductor)即“互補對稱金屬-氧化物-半導(dǎo)體”,由于CMOS電路中巧妙的利用了N溝道增強型MOS管和P溝道增強型MOS管特性的互補性,因而不僅電路結(jié)構(gòu)簡單,而且具有低功耗、抗干擾能力強等突出特點,且其工作速度也在逐步提高。正因如此,CMOS電路的制作工藝在數(shù)字集成電路中得到了廣泛應(yīng)用。2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.5MOS型門612.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、CMOS非門(反相器)圖2.5.1CMOS反相器(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)電路圖2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、CMOS非門(622.4MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、CMOS與非門(P并N串)圖2.4.2CMOS與非門0XROFFRXRXRON11RONRONROFFROFF2.4MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、632.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.5.3帶緩沖級的CMOS與非門2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.5.3帶642.4MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、CMOS或非門(P串N并)圖2.4.4CMOS或非門缺陷?1XRONRXRXROFF2.4MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、652.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.5.5帶緩沖級的CMOS或非門2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.5.5帶662.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》四、CMOS傳輸門和雙向模擬開關(guān)圖2.5.6CMOS傳輸門電路及邏輯符號SDDSVI/VOVO/VI導(dǎo)通時電阻為一常數(shù),百歐級2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》四、CMOS傳輸門672.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.5.7CMOS傳輸門的應(yīng)用之一——CMOS模擬開關(guān)2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》圖2.5.7682.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》CMOS傳輸門特點:
◆當(dāng)C接低電平,接高電平時,傳輸門斷開;
◆當(dāng)C接高電平,接低電平時,或者VTP導(dǎo)通,或者VTN導(dǎo)通,或者二者同時導(dǎo)通,傳輸門導(dǎo)通;◆由于二管為對稱結(jié)構(gòu),所以源漏極可互換;
◆當(dāng)傳輸門導(dǎo)通時,當(dāng)一管導(dǎo)通電阻減小,則另一管導(dǎo)通電阻就增加,由于兩管并聯(lián)運行,可近似認(rèn)為開關(guān)的導(dǎo)通電阻近似為一個常數(shù),約幾百歐姆,后接運放等輸入阻抗較大的器件時可忽略不計;
◆當(dāng)傳輸門導(dǎo)通時,可直接傳輸模擬信號,作模擬開關(guān)使用,可廣泛地用于采樣-保持、數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換、斬波等電路中。2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》CMOS傳輸門特點692.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》五、CMOS集成門電路的特點(一)與TTL集成電路相比,CMOS電路具有如下特點:(1)靜態(tài)功耗低。
例:電源電壓VDD=5V時,MSI電路的靜態(tài)功耗<100mW,比較適于LSI電路。(2)電源電壓范圍寬。
例:CC4000系列VDD為3~18V。(3)輸入阻抗高。
例:正常工作的CMOS集成電路工作頻率較低時直流輸入阻抗>100MΩ。2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》五、CMOS集成門702.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》
(4)扇出能力強。
例:低頻工作時,一個輸出端可驅(qū)動50個以上的CMOS器件的輸入端。(5)抗干擾能力強。
例:CMOS集成電路的電壓噪聲容限可達電源電壓的45%,而且高低電平噪聲容限基本相等。(6)邏輯擺幅大。
例:空載時輸出高電平VOH=(VDD-0.05V)-VDD,輸出低電平VOL=VSS-(VSS+0.05V)。(7)溫度穩(wěn)定性好,且有較強的抗輻射能力。
(8)集成度高,功耗低,成本低。2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》712.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》
(二)CMOS電路的不足:
(1)4000系列的工作速度一般比TTL電路低。(2)功耗隨頻率的升高而顯著增大。2.5MOS型門電路《數(shù)字電子技術(shù)》722.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》§2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路當(dāng)需要將TTL門與CMOS門兩種器件互相連接時,驅(qū)動門與負載門之間必須滿足以下關(guān)系:驅(qū)動門負載門VOH(min)≥VIH(min)(1)VOL(max)≤VIL(max)(2)
—
IOH(max)
≥nIIH(max)(3)IOL(max)≥—
mIIL(max)(4)其中:n和m分別表示負載電流中IIH、IIL的個數(shù)。2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)732.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》表2.6.1TTL、CMOS電路的輸入、輸出特性參數(shù)2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)74P2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》一、用TTL電路驅(qū)動CMOS電路例:用TTL電路驅(qū)動4000和74HC系列CMOS電路74HCT?圖2.6.1用接入上拉電阻提高TTL輸出的高電平耐壓可達30V&VDD=+15VP2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技752.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、用CMOS電路驅(qū)動TTL電路例:用4000系列CMOS電路驅(qū)動74系列TTL電路方法1:將同一個封裝內(nèi)的門電路并聯(lián)使用。2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)762.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》方法2:在CMOS電路的輸出端增加一級CMOS驅(qū)動器。CC4010(同相驅(qū)動器):IOL>3.2mA,m=2;CC40107(OD驅(qū)動器):IOL>16mA,
m=10.注:VDD=+5V.2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)772.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》方法3:使用分立元件接口電路實現(xiàn)電流擴展。接口電路工作在開關(guān)狀態(tài)2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)782.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》當(dāng)時,三極管截止,此時:當(dāng)時,三極管飽和導(dǎo)通,此時:2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)792.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》三、使用數(shù)字集成電路的注意事項一、TTL集成電路
(一)TTL輸出端輸出端(OC門和三態(tài)門除外)不允許并聯(lián)使用,也不允許直接與+5V電源或地線連接,否則會使電路的邏輯混亂并損壞器件。
(二)TTL輸入端
輸入端外接電阻需慎重(對應(yīng)開門電阻ROFF和關(guān)門電阻RON),否則會影響電路的正常工作。2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)802.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》(三)多余輸入端的處理
輸入端可以串入1只的電阻或直接接電源來獲得高電平輸入,直接接地為低電平輸入。與門、與非門等TTL電路的多余輸入端可以懸空(相當(dāng)于接’1’),但因懸空時對地呈現(xiàn)的阻抗很高,容易受到外界干擾。(四)電源濾波
TTL電路的高速切換將產(chǎn)生電流跳變,其幅度約為4-5mA,該電流在公共走線上的壓降會引起噪聲,因此要盡量縮短地線,減小干擾。(五)嚴(yán)禁帶電操作
要在電路切斷電源的時候,插拔和焊接集成電路塊,否則容易引起集成電路塊的損壞。2.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)812.6TTL電路與CMOS電路的接口電路《數(shù)字電子技術(shù)》二、CMO
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