第2章 逻辑门电路(精编).ppt

数字电子技术基础 第2章 机械工业出版社同名教材 配套电子教案 2.4 常用集成门电路 双列直插式引脚排列规律： 集成门电路通常在一片芯片中集成多个门电路，常有以下几种形式： ⑴ 2输入端4门电路。 ⑵ 3输入端3门电路。 ⑶ 4输入端2门电路。 * * 第2章 逻辑门电路 2.1 分列元件门电路概述 2.1.1 二极管门电路 ⒈ 二极管与门电路 ⒉ 二极管或门电路 【例2-1】电路如图2-3所示，设VD为理想二极管，E＝3V，输入电压UI波形如图2-4，试画出输出电压UO波形。 解：uO＝uD+uI＝uR+E。 二极管VD导通时，uD＝0，即uO＝uI。 二极管VD截止时，R中无电流，uR＝0，即uO＝E。 当uI < E时，VD导通，uO＝uI；当uI >E时，VD截止，uO＝E。如图2-4所示。 ⒊ 二极管门电路的开关特性 ⑴ 二极管的动态特性 若输入脉冲的周期小于2tre，则该二极管就不能起到开关作用。 ⑵ 减小二极管反向恢复时间的措施 ① 正向导通电流不要过大。 ② 选用结电容较小的二极管； ③ 在要求较高的场合，应选择快恢复二极管或肖特基二极管。 肖特基二极管（Schottky Barrier Diode，缩写为SBD）。 正向压降小（0.3V～0.4V）； 本身无电荷存储作用，开关时间极短（小于普通二极管的十分之一）。 2.1.2 三极管非门电路 ⒈ 工作原理 在数字电子电路中，主要分析研究截止和饱和两种工作状态。 ⑴ 截止状态 uO＝VCC。 ⑵ 饱和状态 uO＝UCES ≈0 ⒉ 三极管非门电路的开关特性 ⑴ 三极管的开关特性 ⑵ 减小三极管开关时间的措施 ① 选用结电容小的三极管，即选用fT大的高频三极管。 ② 降低三极管饱和程度。 ③ 基极电阻并接加速电容。 ④ 采用肖特基三极管 2.2 TTL集成门电路 TTL是三极管-三极管逻辑（Transistor-Transistor Logic）集成门电路，是双极型器件组成的门电路。 2.2.1 74LS与非门电路 ⒈ 电路组成和工作原理 由三部分组成：输入级、中间级和输出级。 ⒉ 输入输出电平分析 输入低电平时，输出高电平，uOH ＝3.4V。 输入高电平时，输出低电平，uOL ＝0.35V。 ⒊ 集电极开路门（OC门） 标志符号：“ ” 主要作用： ⑴ 实现“线与”功能； ⑵ 实现电平转换； ⑶ 用作驱动电路。 ⒋ 三态门（TSL门） 输出状态除了高电平、低电平外，还有第三种状态：高阻态（相当于输出端开路）。 标志符号：“ ▽ ” 控制使能端：EN（Enable） 主要用途：用于总线分时传送电路信号。 【例2-4】已知三态门电路和输入电压波形如图2-15所示，试画出输出电压波形。 解：Y=Y1+Y2=AB· +CD·EN 2.2.2 门电路外部特性和主要参数 以74LS系列与非门为例，分析TTL门电路的外部特性。 ⒈ 电压传输特性 uO＝f（uI） 大致可分为三个区域：截止区、转折区和饱和区。 转折区对应于阈值电压UTH=1V ⒉ 特性 ⑴ 输入伏安特性 iI＝f（uI）。 输入伏安特性可分为输入低电平和输入高电平两种情况，以阈值电压UTH为分界点。 IILmax＝-0.4mA。 IIHmax＝20μA。 ⑵ 输入负载特性 uI＝f（RI）。 RI较小时，uI相当于输入低电平，与非门处于关门状态。使与非门保持关门状态的RI最大值称为关门电阻ROFF，74LS系列门电路ROFF ≈4.2kΩ。 RI较大时，uI相当于输入高电平，与非门处于开门状态。使与非门保持开门状态的RI最小值称为开门电阻RON，74LS系列门电路RON ≈6.3kΩ。 【例2-5】已知74LS系列三输入端与非门和或非门电路如图2-20所示，其中2个输入端分别接输入信号A、B，另一个输入端为多余引脚。试写出输出表达式。 解：Y1= ；Y2= ；Y3=1；Y4= ；Y5=1；Y6= ； Y7= Y8=0；Y9= ；Y10=0；Y11= ；Y12=0。 TTL与（与非）门电路：多余输入端可接+VCC，或与有信号输入端并联，或悬空，或接对地电阻RI＞RON； TTL或（或非）门电路：多余输入端可接地，或与有信号输入端并联，或接对地电阻RI<ROFF，但不能悬空。 ⒊ 输出特性 uO＝f（iO）。 ⑴ 拉电流负载输出特性 拉电流过大时，将降低输出高电平电压值。 ⑵ 灌电流负载输出特性 灌电流过大时，输出三极管脱离饱和状态，输出低电平随灌电流增大而上升。 ⒋ 门电路的