沈連峰第章集成邏輯門電路第一頁，共98頁。電子技術(shù)

電子技術(shù)課程教材的情況大體與器件的發(fā)展相似70年前是全電子管教材，課程稱為《工業(yè)電子學(xué)》；70—80年主要是分立晶體管加上少量的電子管教材，課程稱為《晶體管電路》；81—90年全分立元件加部分集成電路教材，課程稱為《電子技術(shù)基礎(chǔ)》；90年后主要是集成電路為主教材，課程稱為《集成電子技術(shù)》；集成電路(IC)：把電路中的所有元件，元件間的連線都集成在一塊非常小的芯片上，已分不清元件和電路之間的區(qū)別，一塊集成電路本身就是一個(gè)完善的電子系統(tǒng)。整塊集成電路可以看成一個(gè)器件，在使用時(shí)只要熟悉其功能，電路的外特性，無須知道內(nèi)部電路的詳細(xì)工作過程就可以進(jìn)行應(yīng)用。第二頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路P24在第一章中我們介紹了幾種邏輯運(yùn)算，本章將研究邏輯門的內(nèi)部電路。小規(guī)模集成電路(SSI),<100個(gè)元件/mm2；Smallscaleintegrated中規(guī)模集成電路(MSI),100---1000個(gè)元件/mm2；Middlescalintegrated大規(guī)模集成電路(LSI),1000---100000個(gè)元件/mm2；Largescaleintegrated超大規(guī)模集成電路(VLSI),>100000個(gè)元件/mm2；VeryLargescaleintegrated數(shù)字電路全為集成電路(IC).按集成度分類:第三頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路P24雙極型數(shù)字集成電路[如:TTL,ECL,I2L等].單極型數(shù)字集成電路[如:CMOS,NMOS,PMOS等].數(shù)字電路全為集成電路(IC).按集成工藝分類:cbedgBs(Diode)雙極型器件(“BJT”)BipolarJunctionTransistorFieldEffectTransistorMetal-Oxide-Semiconductor第四頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路P24DTLHTLTTLOCTTL三態(tài)TTL(“TSL”)ECLMOS門I2LCCD數(shù)字電路全為集成電路(IC).cbedgBsCT1000----SN54/74通用系列CT2000----SN54H/74H高速系列CT3000----SN54S/74S肖特基系列[甚高速系列]CT4000----SN54LS/74LS低功耗肖特基系列改良系列----SN54AS/74AS

SN54ALS/74ALS

T000-------中速T000高速T000PMOS系列NMOS系列----HMOS系列CMOS系列----CD4000系列

54HC/74HC高速CMOS系列54AHC/74AHC54HCT/74HCTBi--CMOS系列54AHCT/74AHCT可細(xì)分為幾大類:原因:器件的工作速度與功耗是一對(duì)矛盾.與TTL兼容的高速CMOS——HCT系列(Diode)第五頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路P24DTLHTLTTLOCTTL三態(tài)TTL(“TSL”)ECLMOS門I2LCCD數(shù)字電路全為集成電路(IC).cbedgBs可細(xì)分為幾大類:數(shù)字信號(hào)采用0、1兩個(gè)符號(hào)表示。穩(wěn)態(tài)下的半導(dǎo)體管子工作于飽和導(dǎo)通（“開”）和截止（“關(guān)”）狀態(tài)。高電平——截止——1低電平——飽和——0數(shù)電中半導(dǎo)體器件[二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管]的工作方式:

電子開關(guān).(Diode)第六頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路P24DTLHTLTTLOCTTL三態(tài)TTL(“TSL”)ECLMOS門I2LCCD數(shù)字電路全為集成電路(IC).cbedgBs可細(xì)分為幾大類:數(shù)字信號(hào)采用0、1兩個(gè)符號(hào)表示。穩(wěn)態(tài)下的半導(dǎo)體管子工作于飽和導(dǎo)通（“開”）和截止（“關(guān)”）狀態(tài)。高電平——截止——1低電平——飽和——0數(shù)電中半導(dǎo)體器件[二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管]的工作方式:

電子開關(guān).(Diode)第七頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路P24DTLHTLTTLOCTTL三態(tài)TTL(“TSL”)ECLMOS門I2LCCD數(shù)字電路全為集成電路(IC).cbedgBs可細(xì)分為幾大類:數(shù)字信號(hào)采用0、1兩個(gè)符號(hào)表示。穩(wěn)態(tài)下的半導(dǎo)體管子工作于飽和導(dǎo)通（“開”）和截止（“關(guān)”）狀態(tài)。高電平——截止——1低電平——飽和——0數(shù)電中半導(dǎo)體器件[二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管]的工作方式:

電子開關(guān).

0V5.0V(Diode)第八頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路DTLHTLTTLOCTTL三態(tài)TTL(“TSL”)ECLMOS門I2LCCDcbedgBs集成TTL門電路是Transistor—Transistor—Logic的縮寫，是指電路由晶體管—晶體管組成的邏輯門電路。2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成58

(Diode)第九頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路DTLHTLTTLOCTTL三態(tài)TTL(“TSL”)ECLMOS門I2LCCDcbedgBs2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470集成TTL門電路是Transistor—Transistor—Logic的縮寫，是指電路由晶體管—晶體管組成的邏輯門電路。(Diode)第十頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路cbedgBs2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)電路可看成由三部分組成：等效電路1）輸入級(jí)：由多發(fā)射極管T1和R1組成，實(shí)現(xiàn)與功能。(Diode)第十一頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)電路可看成由三部分組成：等效電路1）輸入級(jí)：由多發(fā)射極管T1和R1組成，實(shí)現(xiàn)與功能。多集電極管[PNP管]:多發(fā)射極管[NPN管]:第十二頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)4703)輸出級(jí)：由T3、T4、T5、R4、R5組成.T3、T4組成復(fù)合管(達(dá)林頓管),作為由輸出管T5組成的反相器的有源負(fù)載，輸出阻抗低，能提高帶負(fù)載能力和開關(guān)速度。圖騰柱輸出電路.推挽(拉,灌)工作方式.輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)電路可看成由三部分組成：等效電路1）輸入級(jí)：由多發(fā)射極管T1和R1組成，實(shí)現(xiàn)與功能。2）中間級(jí)：由T2、R2、R3組成.T2的集電極和發(fā)射極輸出二個(gè)相位相反的信號(hào)[倒相器,分相器,裂相器].第十三頁，共98頁。△復(fù)合管復(fù)合管是將兩只或以上的三極管按一定方式相連，等效為性能更好的三極管。又稱達(dá)林頓管。NPN＋NPNNPN＋PNPPNP＋PNPPNP＋NPN第十四頁，共98頁?！鲝?fù)合管NPN＋NPNNPN＋PNPPNP＋PNPPNP＋NPN復(fù)合管是將兩只或以上的三極管按一定方式相連，等效為性能更好的三極管。又稱達(dá)林頓管。復(fù)合管連接原則:連接后各管內(nèi)電流能順利流通，且具有電流放大作用。復(fù)合管特點(diǎn)：等效三極管類型取決于前置管類型等效三極管的β是β1、β2的乘積:β≈β1β2同樣輸出電流時(shí)，等效三極管的輸入電流可大大減小T1管的C—E連接到T2管的C—B上。第十五頁，共98頁?！鲝?fù)合管復(fù)合管是將兩只或以上的三極管按一定方式相連，等效為性能更好的三極管。又稱達(dá)林頓管。NPN＋NPNNPN＋PNPPNP＋PNPPNP＋NPN穿透電流ICEO=(1＋

)ICBOR1R1R1R1第十六頁，共98頁?！鲝?fù)合管復(fù)合管是將兩只或以上的三極管按一定方式相連，等效為性能更好的三極管。又稱達(dá)林頓管。NPN＋NPNPNP＋NPN第十七頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)4703)輸出級(jí)：由T3、T4、T5、R4、R5組成.T3、T4組成復(fù)合管(達(dá)林頓管),作為由輸出管T5組成的反相器的有源負(fù)載，輸出阻抗低，能提高帶負(fù)載能力和開關(guān)速度。圖騰柱輸出電路.推挽(拉,灌)工作方式.輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)電路可看成由三部分組成：等效電路1）輸入級(jí)：由多發(fā)射極管T1和R1組成，實(shí)現(xiàn)與功能。2）中間級(jí)：由T2、R2、R3組成.T2的集電極和發(fā)射極輸出二個(gè)相位相反的信號(hào)[倒相器,分相器,裂相器].第十八頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)二、工作原理分析:&ABZABZ001011101110VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”第十九頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)二、工作原理分析:&ABZABZ001011101110VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”IIL0.3VVCES1

0.1VVC1VC2VB1IB5IB3·1.0V·0.4VIB11.5mA0mA0V0mA截止導(dǎo)通

0uA5.0V4.3V1.1mA2.6mA第二十頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)二、工作原理分析:&ABZABZ001011101110VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”IIH3.6VVCES2

0.3VVC1VC2VB1IB5IB3·2.1V箝位·1.4VIB11mA1mA0.7V4.8mA截止→深飽和導(dǎo)通

0uA1.0V0.3V75uA6.375mA→截止T1倒置工作狀態(tài)

0uA1.5mA5.3mA第二十一頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33一、電路組成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)二、工作原理分析:&ABZABZ001011101110VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”IIH3.6VVCES2

0.3VVC1VC2VB1IB5IB3·2.1V箝位·IB11mA4.8mA截止→深飽和導(dǎo)通

0uA1.0V0.3V75uA6.375mA→截止

0uA1.5mA5.3mA0mA6.3mA0mA4.8mA1mA1.4V0.7V第二十二頁，共98頁。vI(V)vO(V)0.43.62.42.0040.30.31.31.351.41.452.43.60.7第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止2.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性···&ABZ2.1V箝位1.4V0.7V第二十三頁，共98頁。vI(V)vO(V)0.43.62.42.0040.30.31.31.351.41.452.43.60.7第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”最小輸出高電平VOHmin-----關(guān)門電平VOFF[輸入低電平最大值VILmax]2.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性···VONVOLmax=幾個(gè)參數(shù)：VOHVOHmin=

VOL中點(diǎn)VOFF最大輸出低電平VOLmax-----開門電平VON[輸入高電平最小值VIHmin]VILVIH輸出電壓中點(diǎn)-----閾值電平VT[門檻電平]VTtriggeredthreshold第二十四頁，共98頁。vI(V)vO(V)0.43.62.42.0040.30.31.31.351.41.452.43.60.7第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P33最小輸出高電平VOHmin-----關(guān)門電平VOFF[輸入低電平最大值VILmax]2.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性···VONVOLmax=幾個(gè)參數(shù)：VOHVOHmin=

VOL中點(diǎn)VOFF最大輸出低電平VOLmax-----開門電平VON[輸入高電平最小值VIHmin]VILVIH輸出電壓中點(diǎn)-----閾值電平VT[門檻電平]VTVNH=VOHmin–VIHmin

=VOHmin–VON

=2.4–1.45=0.95V噪聲容限輸入低電平噪聲容限VNL輸入高電平噪聲容限VNHVNL=VILmax–VOLmax

=VOFF–VOLmax=1.35–0.4=0.95V分triggeredthreshold第二十五頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性1、灌電流負(fù)載(低電平輸出特性)二、輸出端的負(fù)載特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止&ABZ

&驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門驅(qū)動(dòng)能力2、拉電流負(fù)載(高電平輸出特性)IILIIH

&

&

&12NVOLIOLIILIILIIL第二十六頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性二、輸出端的負(fù)載特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止

&驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門IILIIH

&

&

&12NVOLIOLIILIILIILT5的ICM[約16mA]VOLmax的限制IIL—輸入低電平電流[約1.5mA]輸入短路電流.IOLmax—輸出為VOLmax時(shí)的灌電流值低電平輸出特性10200.40IOL(mA)VOL(V)VOLmaxIOLmax1、灌電流負(fù)載(低電平輸出特性)2、拉電流負(fù)載(高電平輸出特性)第二十七頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性二、輸出端的負(fù)載特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止

&驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門IILIIH

&

&

&12NVOLIOLIILIILIILNOL——輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù)1、灌電流負(fù)載(低電平輸出特性)2、拉電流負(fù)載(高電平輸出特性)扇出系數(shù):一種門能驅(qū)動(dòng)同一類型門電路的個(gè)數(shù)稱扇出系數(shù)第二十八頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性1、灌電流負(fù)載(低電平輸出特性)二、輸出端的負(fù)載特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止

&驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門2、拉電流負(fù)載(高電平輸出特性)IILIIH

&

&

&12NVOHIOHIIHIIHIIH第二十九頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性二、輸出端的負(fù)載特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止

&驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門IILIIH

&

&

&12NVOHIOHIIHIIHIIHT4的ICM[約400uA]VOHmin的限制IIH—輸入高電平電流[約0+uA]輸入交叉漏電流,輸入反向漏電流IOHmax—輸出為VOHmin時(shí)的拉電流值1、灌電流負(fù)載(低電平輸出特性)2、拉電流負(fù)載(高電平輸出特性)高電平輸出特性1013.6IOH(mA)VOH(V)VOHminIOHmax2.4第三十頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性二、輸出端的負(fù)載特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止

&驅(qū)動(dòng)門負(fù)載門IILIIH

&

&

&12NVOHIOHIIHIIHIIH1、灌電流負(fù)載(低電平輸出特性)2、拉電流負(fù)載(高電平輸出特性)扇出系數(shù):一種門能驅(qū)動(dòng)同一類型門電路的個(gè)數(shù)稱扇出系數(shù)NOH—--輸出高電平時(shí)的扇出系數(shù)NOL——輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù)第三十一頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性二、輸出端的負(fù)載特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH三、輸入端的負(fù)載特性開門電阻RON，一般RON>2k

關(guān)門電阻ROFFRI（k）vI（V）1.41.012“懸空”—對(duì)TTL門電路，輸入端懸空相當(dāng)于高電平（“1”），但易引入干擾。VCCT1T2R3R1RIvI第三十二頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)一、電壓傳輸特性二、輸出端的負(fù)載特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH三、輸入端的負(fù)載特性四、平均傳輸延遲時(shí)間tpdvIvOtt第三十三頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33原因:器件的工作速度與功耗是一對(duì)矛盾.第三十四頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33（1）肖特基三極管—抗飽和三極管，提高三極管的開關(guān)速度。（2）有源泄放電路—目的還是提高開關(guān)速度(T5)。（3）圖騰柱輸出電路（4）輸入增加了保護(hù)二極管（提高可靠性).第三十五頁，共98頁。結(jié)構(gòu)電路符號(hào)第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33（1）肖特基三極管—抗飽和三極管，提高三極管的開關(guān)速度。（2）有源泄放電路—目的還是提高開關(guān)速度(T5)。（3）圖騰柱輸出電路（4）輸入增加了保護(hù)二極管（提高可靠性).肖特基二極管（SBD）的導(dǎo)通電壓只有0.35V--0.4V，沒有電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，開關(guān)時(shí)間很短。肖特基三極管可以有效地限制管子的飽和深度，大大縮短開關(guān)時(shí)間。三極管未飽和時(shí)，Jc反偏，SBD截止，對(duì)電路沒影響；當(dāng)三極管進(jìn)入飽和時(shí)，Jc正偏，SBD導(dǎo)通，使集電結(jié)正向偏壓被箝位在<0.4V，從而限制了管子的飽和深度(VCES>0.30V)，同時(shí)又使三極管基極電流減小。0V0.7V0.3—0.35V第三十六頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33（1）肖特基三極管—抗飽和三極管，提高三極管的開關(guān)速度。（2）有源泄放電路—目的還是提高開關(guān)速度(T5)。（3）圖騰柱輸出電路（4）輸入增加了保護(hù)二極管（提高可靠性).0mA6.3mA0mA4.8mA0mA6.3mA3.9mA4.8mAVCES2

0.1V2.4mA0.0mA1.5mA0.7V第三十七頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33（1）肖特基三極管—抗飽和三極管，提高三極管的開關(guān)速度。（2）有源泄放電路—目的還是提高開關(guān)速度(T5)。（3）圖騰柱輸出電路（4）輸入增加了保護(hù)二極管（提高可靠性).第三十八頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33TTL或非門第三十九頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P332.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34國標(biāo)符號(hào)第四十頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P332.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P341“線與”功能電平轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器上拉電阻RP的選擇：接上拉電阻第四十一頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P332.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34線與連接AB&CD&+V’CCRLZZ1Z2“線或”–--“集電極點(diǎn)乘”—與或非功能Z1Z2

Z000010100111“線與”功能電平轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器第四十二頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P332.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34線與連接AB&CD&+V’CCRLZZ1Z2RLmin<RL<RLmaxRL=1—5k

“線與”功能電平轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器第四十三頁，共98頁。外接電阻RL的計(jì)算：1、根據(jù)輸出高電平的最小值UOHmin計(jì)算RLmax。n個(gè)OC門接成線與，負(fù)載是m個(gè)TTL與非門的輸入端。VCCn1111&&RLIRLIOHIIHUOHTTL“0”“0”“0”mRLmax的計(jì)算IOH——每個(gè)OC門輸出高電平時(shí)的漏電流IIH——負(fù)載門每個(gè)輸入端的高電平輸入電流第四十四頁，共98頁。2、根據(jù)輸出低電平最大值UOLmax計(jì)算RLmin。n個(gè)OC門接成線與，負(fù)載是m個(gè)TTL與非門。當(dāng)OC門中只有一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，全部負(fù)載電流都流入導(dǎo)通的那個(gè)OC門。RLmin的計(jì)算n1111&&RLIRLIOLIILUOLTTL“1”“0”“0”VCCmIOL——一個(gè)OC門輸出低電平時(shí)允許的最大灌電流IIL——每個(gè)負(fù)載門的輸入低電平電流。RLmin<RL<RLmax第四十五頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P332.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34線與連接AB&CD&+V’CCRLZZ1Z2RLmin<RL<RLmaxRL=1—5k

“線與”功能電平轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器第四十六頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P332.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34AB&CD&ZZ1Z2普通與非門輸出端不允許直接并聯(lián):可能使輸出Z既非高電平又非低電平，產(chǎn)生邏輯混亂，并可能燒壞門電路?！熬€與”功能電平轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器第四十七頁，共98頁。Z兩個(gè)TTL與非門輸出端直接連接T4T3R4R2R4T4T5T5截止截止飽和導(dǎo)通Z1Z2IVCC門1門2第四十八頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P332.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34AB&CD&ZZ1Z2“線與”功能電平轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器普通與非門輸出端不允許直接并聯(lián):可能使輸出Z既非高電平又非低電平，產(chǎn)生邏輯混亂，并可能燒壞門電路。第四十九頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33使能端數(shù)據(jù)A輸出L00101010高阻態(tài)11(禁止態(tài))使能端、控制端、功能端、選通端、片選端、禁止端?！ぁぁ?.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34第五十頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33使能端數(shù)據(jù)A輸出L00101010高阻態(tài)11(禁止態(tài))三態(tài)門的應(yīng)用2.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34選通信號(hào)輸入口I7I6I4I3I2I1I0I5D0D7數(shù)據(jù)總線1EN1EN1EN1EN1EN1EN1EN1EN第五十一頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33使能端VCC(5V)ENR1R2T1T2T3T5R5R3ABZT6R4T4RD12.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34AB&ENZENZ01AB高阻態(tài)(禁止態(tài))第五十二頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路2.2TTL門2.2.1TTL與非門P332.2.3主要特性和參數(shù)VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深飽和導(dǎo)通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗飽和TTL與非門（STTL系列）P33使能端VCC(5V)ENR1R2T1T2T3T5R5R3ABZT6R4T4RD12.2.4TTL集電極開路與非門(OCTTL)和TTL三態(tài)輸出與非門(“TSL”,3S門)P34AB&ENZ第五十三頁，共98頁。第二章集成邏輯門電路DTLHTLTTLOCTTL三態(tài)TTL(“TSL”)ECLMOS門I2LCCD數(shù)字電路全為集成電路(IC).cbedgBsCT1000----SN54/74通用系列CT2000----SN54H/74H高速系列CT3000----SN54S/74S肖特基系列[甚高速系列]CT4000----SN54LS/74LS低功耗肖特基系列改良系列----SN54AS/74AS

SN54ALS/74ALS

T000-------中速T000高速T000PMOS系列NMOS系列----HMOS系列CMOS系列----CD4000系列

54HC/74HC高速CMOS系列54AHC/74AHC54HCT/74HCTBi--CMOS系列54AHCT/74AHCT可細(xì)分為幾大類:原因:器件的工作速度與功耗是一對(duì)矛盾.與TTL兼容的高速CMOS——HCT系列(Diode)第五十四頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110輸入輸出VA（V）VL（V）0V5V5V0VL=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？R1R2AZVCC(5V)RCcbedgBs=+5V<0.7V

+5V

0.3V第五十五頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？cbedgBs+VDDT1vO(Z)vI(A)電阻負(fù)載NMOS反相器Rd=+VDD

<開啟電壓VGS(th)(或VT)threshold

iD

第五十六頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？cbedgBs+VDDT1vO(Z)vI(A)電阻負(fù)載NMOS反相器Rd=+VDD

<開啟電壓VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

[Rd

]

第五十七頁，共98頁。FET分:1.IGFET————1.NMOS——①增強(qiáng)型(6種管子)(又稱“MOSFET”)②耗盡型2.PMOS——①增強(qiáng)型②耗盡型2.JFET—————1.N溝道

2.P溝道dgBsdgBsdgBsdgBsdgsdgss：Source源極d：Drain漏極g：Gate柵極B：Base襯底Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistorInsultedGateTypeJunctionType第五十八頁，共98頁。

ID(mA)UDS=10V420UGS(th)246UGS(V)

ID(mA)UDS=UGS－UGS(th)

46V3可變電阻區(qū)恒流區(qū)5V2UGS=4V13VUGS(th)=2V0410截止區(qū)20UDS(V)一、NMOS單位mS（S—西門子）①輸出特性曲線ID=f(UDS)|UGS=C.②轉(zhuǎn)移特性曲線ID=f(UGS)|UDS=C.(“漏極特性曲線”)（非飽和區(qū)）(放大區(qū)、飽和區(qū)、線性區(qū))(夾斷區(qū)?)dgBs3.伏安特性曲線(定量分析)threshold第五十九頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？cbedgBs+VDDT1vO(Z)vI(A)電阻負(fù)載NMOS反相器Rd=+VDD

<開啟電壓VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

[Rd

]

第六十頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？T1vO(Z)vI(A)飽和型負(fù)載NMOS反相器=+VDD

<開啟電壓VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

+VDDT2負(fù)載管驅(qū)動(dòng)管·∵T2的VGS2=VDS2,即有VDS2>VGS2－VT2

∴T2工作在飽和區(qū)，稱飽和型負(fù)載反相器。第六十一頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？T1vO(Z)vI(A)飽和型負(fù)載NMOS反相器=+VDD

<開啟電壓VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

+VDDT2此電路又稱有比型電路。負(fù)載管驅(qū)動(dòng)管·∵T2的VGS2=VDS2,即有VDS2>VGS2－VT2

∴T2工作在飽和區(qū)，稱飽和型負(fù)載反相器。第六十二頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？T1vO(Z)vI(A)非飽和型負(fù)載NMOS反相器=+VDD

<開啟電壓VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

+VDDT2此電路又稱有比型電路。負(fù)載管驅(qū)動(dòng)管·+VGG第六十三頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？T1vO(Z)vI(A)非飽和型負(fù)載NMOS反相器=+VDD

<開啟電壓VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

+VDDT2此電路又稱有比型電路。負(fù)載管驅(qū)動(dòng)管·∵有VGG－VDD>VT2

∴T2工作在非飽和區(qū)，稱非飽和型負(fù)載反相器。+VGG第六十四頁，共98頁。2.4MOS門P36第二章集成邏輯門電路2.4.1NMOS反相器和門電路一、NMOS反相器二、NMOS或非門和與非門＋VDDBTLT1T2ZNMOS或非門A負(fù)載管驅(qū)動(dòng)管并聯(lián)AB>1ZABZ001010100110&ABZABZ00101110111