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=== 第三章 基本邏輯閘實驗 ===

=== 第三章 基本邏輯閘實驗 ===. 基本邏輯閘實驗. 實習三 基本邏輯閘實習 實習四 電氣特性量測實習. 實習三 基本邏輯閘實習. 實習三基本邏輯閘實習. 數位電路的信號變化，只有高準位與低準位電壓兩種；習慣都以邏輯準位 1 與 0 來表示， H = 1 ， L = 0 。. 實習三 基本邏輯閘實習. 實習三基本邏輯閘實習. 實習三 基本邏輯閘實習. 實習三基本邏輯閘實習. （ OR gate ）. 只要有一輸入為 1 ，其輸出必為 1 ；唯有所有輸入皆 為 0 ，輸出才為 0 。. 實習三 基本邏輯閘實習. 實習三基本邏輯閘實習.

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=== 第三章 基本邏輯閘實驗 ===

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Presentation Transcript

  1. === 第三章 基本邏輯閘實驗 === 基本邏輯閘實驗 實習三 基本邏輯閘實習 實習四 電氣特性量測實習

  2. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 數位電路的信號變化，只有高準位與低準位電壓兩種；習慣都以邏輯準位1與0來表示，H = 1，L = 0。

  3. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習

  4. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （OR gate） 只要有一輸入為1，其輸出必為1；唯有所有輸入皆 為0，輸出才為0。

  5. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （OR gate）

  6. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （OR gate）

  7. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （AND gate） 只要有一輸入為0，其輸出必為0；唯有所有輸入皆 為1時，輸出方為1。

  8. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （AND gate）

  9. 實習三 基本邏輯閘實習 因及閘只要有一只輸入為0，則輸出必為0。故當E =0，則y 輸出恆為0與A信號無關。 當E = 1時，因A = 0，則y = 0；A = 1，則y = 1，即y = A。故y 輸出為A 的1kHz 信號。 如右圖所示，若A輸入1kHz脈波，E當控制腳；則輸出y與E的關係為何？

  10. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （NOT gate） 是一只單輸入閘，其輸出恆為輸入的補數，即y = x

  11. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （NOR gate） 只要有一輸入為1，其輸出必為0；唯有輸入皆為0，輸出方為1。

  12. 實習三 基本邏輯閘實習 由反或閘的布林代數式，y = A + I，因只要I =1， 則y=0。 唯有I = 0時，因y=A+ =A， y 才有信號輸出 （ A輸入的反相信號）。 換句話說，只有在抑制端I未禁止A輸入時 （即I = 0時），y才有輸出，否則y 皆為0。 如右圖所示，欲將A 信號輸至y 端，但受抑制端I 控制，請說明抑制端I 與輸出之關係。

  13. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （NAND gate） 只要有一輸入為0，其輸出必為1；唯有輸入皆為1，輸出方為0

  14. 實習三 基本邏輯閘實習 由y =AE，故只有E = 1時，因y = A．1 = A，才有信號輸出。 否則只要E為0，則y必為1，與A 信號輸入無關。 如下圖所示，請寫出致能（Erable）控制端E 對y輸 出的影響。

  15. 實習三 基本邏輯閘實習 實習三基本邏輯閘實習 （XOR gate） 兩輸入同為0或同為1時；輸出皆為0，若兩輸入不同 則輸出1

  16. 實習三 基本邏輯閘實習

  17. 實習三 基本邏輯閘實習

  18. 實習三 基本邏輯閘實習

  19. 實習三 基本邏輯閘實習

  20. 實習三 基本邏輯閘實習 是 0 1 1 0 3. 檢視圖3-14～3-18的輸出紀錄，與各基本邏輯閘 的功能是否吻合？。 若否，則應留意電路是否有錯接或元件故障等情 形。 4. 由圖3-14 之結果可知，對及閘而言，只要有一輸 入為0，其輸出必為，唯有輸入皆為1，輸出 才為。 5.由圖3-15之結果可知，對或閘而言，只要有一輸 入為1，其輸出必為，唯有輸入皆為0，其輸 出才為。

  21. 實習三 基本邏輯閘實習 0 1 0 1 1 0 6. 由圖3-16 之結果可知，對反及閘而言，只要有一輸 入為0，其輸出必為。唯有輸入皆為1，其 輸出方為。 7. 由圖3-17 之結果可知，對反或閘而言，只要有一輸 入為1，其輸出必為。唯有輸入皆為0，其輸出 方為。 8. 由圖3-18之結果可知，對互斥或閘而言，只要有奇 數個1輸入，其輸出必為；偶數個1輸入，其 輸出方為。

  22. 實習三 基本邏輯閘實習

  23. 實習三 基本邏輯閘實習

  24. 實習三 基本邏輯閘實習 5. 由以上測量，我們知道當E =時，Y = A， 即Y端有A的反相信號輸出， 此時反及閘的功能與閘相同。當E =， 則Y輸出恆為高態輸出與A 無關，即A 信號被隔 離。 1 反 0

  25. 實習三 基本邏輯閘實習 1 0 反 1 1 5. 由前項紀錄可知，當抑制端I =時，Y 恆為0 （A信號被禁止），反之當I =時，則Y = A， 即A信號可由Y輸出，此時反或閘的功能與 閘相同。 6.由工作三、四的實習結果我們可歸納，當致能控 制端E =時，允許輸入信號通過。 若抑制輸入端I =，則輸入信號被抑制，無 法輸出。

  26. 實習三 基本邏輯閘實習

  27. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 1.54xxx：軍用包裝，工作溫度可從－ 55℃到125℃， 電源電壓則從4.5V到5.5V。 2.74xxx：工業用包裝，工作溫度自0℃到70℃，電源 電壓則從4.75V 到5.25V。 TTL 族系依其結構與生產的先後計有下列八種： 1.54/74xxx 系列：稱為標準（Standard）系列 2.54/74Lxxx 系列：稱為低功率（Low-power）系列 3.54/74Hxxx系列：稱為高速（High-speed）系列 4.54/74Sxxx系列：稱為蕭特基（Schottky）系列 5.54/74LSxxx系列：稱為低功率蕭特基（Low-power Schottky）系列

  28. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 6. 54/74ASxxx 系列：稱為高級蕭特基（Advanced Schottky）系列 7.54/74ALSxxx 系列：稱為高級低功率蕭特基 （Advanced Low-power Schottky）系列 8.54/74Fxxx 系列：稱為快速（Fast）系列

  29. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 當輸入0（低電壓VIL狀態）時，會有電流IIL 從輸入端流出；輸入1（高電壓VIH ），則會有一漏電流（IIH）流入輸入端。

  30. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習

  31. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 表3-2 TTL 7465××系列的電氣特性

  32. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習

  33. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 數位IC的扇出（fan out）是指能推動同系列IC輸入的數量。 以54LS 系列為例其IOH = 400 A，IIH = 20 A，IOL = 4mA，IIL = 0.4mA

  34. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 故54LS 系列TTL 的扇出數是10。 反及閘A總共推動5個輸入而非3個或8 個。

  35. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 就是指IC在輸入端所能容忍的最大雜訊電壓，又稱雜訊邊限（noise margin）。

  36. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 以LS系列為例（參閱表3-1） VNH = VOH min VIH min = 2.7 2.0 = 0.7 (V) VNL = VIL (max) VOL(max) = 0.8 0.5 = 0.3 (V) 故LS××系列的雜訊邊限為300mV。

  37. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 在TTL電路中，輸入端懸空未接（即浮接），其作用相當於高態輸入。

  38. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習

  39. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 傳統CMOS族以其優越的電氣特性，如省電、寬廣的電源供應範圍（3～18V）、高抗雜訊能力等，使其被廣泛的運用在一般控制電路中。 1. 40xxx或45xxx：傳統4000系列的標準型CMOS產品，編號有140xx或74Cxx 等，現已被新型的HC 或AC系列所取代。 2. 74HCxx：高速CMOS（High-speed CMOS）系列， 除電源電壓為2～6V外，其輸出／入特性與4000 系 列相當，但輸出電流與交換速度都較為優越。

  40. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 3. 74ACxx：高級CMOS（Advance CMOS）系列， 除電源為1.5～5.5V外，其輸出／入特性與4000系 列產品相當，但輸出能力與速度都較HC 系列還優。 4. 74HCTxx：高速CMOS中的TTL系列，其電源電壓 與輸出／入邏輯準位都與TTL相容。 5. 74ACTxx：高級CMOS中的TTL系列，其電源電壓與 輸出／入準位都與TTL相容。 6. 74FCTxx：快速CMOS（Fast CMOS）的TTL 系列

  41. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 在輸入端因都是MOSFET的閘極，故輸入阻抗無限大。在邏輯0輸入時，不會有電流流出。在邏輯1輸入時，流入的漏電流也幾乎等於0。

  42. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 當輸出為高電壓（邏輯1）時，可輸出電流（IOH），且IOH 越大，輸出電壓VOH則越低。當輸出為低 電壓（邏輯0）時，可吸入電流（IOL），且IOL 越大，輸出電壓VOL則越高。

  43. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 供應電壓只要VDD比VSS高3～18V皆可正常工作。

  44. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習

  45. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 傳統CMOS 的雜訊邊限為30%的電源供應電壓 CMOS積體電路的扇出數為50。 CMOS是所有邏輯族中最省電的一族。在靜態時可以說幾乎不耗電，但隨著工作電壓及工作頻率的增加而增加。

  46. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 CMOS的輸入端為不可以懸空不接

  47. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 TTL的VOH 保證值僅有2.4V，無法直接推動CMOS。

  48. 實習四 電氣特性量測實習 實習四電氣特性量測實習 CMOS的IOL僅有1mA，僅能推動LS系列的兩只輸入。

  49. 實習四 電氣特性量測實習 4.2 低 3. 由記錄表可知，TTL IC邏輯1輸出電壓在輕負載 （即IY =0mA）時VY= V。 4. TTL IC在邏輯1 輸出時，若輸出電流越大，輸出 電壓則越。

  50. 實習四 電氣特性量測實習

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