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§ 2 　门电路　

§ 2 　门电路　. 2. 1 概述. 1 、门电路. 2 、高低电平与正负逻辑. 高电平为 1 ，低电平为 0 称为正逻辑. 高电平为 0 ，低电平为 1 称为负逻辑. 3 、分立元件门电路和集成门电路. 二极管导通条件及导通时的特点 :. 二极管截止条件及截止时的特点 :. 2. 2 二极管和三极管的开关特性. 较大的反向漂移电流. 一般为纳秒数量级. 出现大量的反向电流的原因：. 2.2.2 三极管的开关特性.

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§ 2 　门电路　

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Presentation Transcript

  1. § 2 　门电路　 2. 1 概述 1、门电路 2、高低电平与正负逻辑 高电平为1，低电平为0称为正逻辑 高电平为0，低电平为1称为负逻辑 3、分立元件门电路和集成门电路

  2. 二极管导通条件及导通时的特点: 二极管截止条件及截止时的特点: 2. 2 二极管和三极管的开关特性

  3. 较大的反向漂移电流 一般为纳秒数量级 出现大量的反向电流的原因：

  4. 2.2.2 三极管的开关特性 在数字电路中，三极管是作为开关使用的。 三极管截止相当于开关断开；三极管饱和相当于开关闭合；因此我们最关心三极管截止和饱和时的情况。一、开关特性

  5. 图2.2.6 双极型三极管的特性曲线 (a)输入特性曲线 (b)输出特性曲线

  6. 图2.2.8 用图解法分析图2.2.7电路 (a)电路图 (b)作图方法

  7. 截止.饱和条件: 截止条件: 饱和条件:

  8. 图2.2.9 双极型三极管的开关等效电路(a)截止状态 (b)饱和导通状态

  9. 2.3 最简单的与、或、非门电路 图2.3.1 二极管与门

  10. 图2.3.2 二极管或门

  11. 图2.3.3 三极管非门（反相器）

  12. 2.4 TTL门电路TTL（Transistor-Transistor-Logic) 目前，我们使用的TTL门电路和中、小规模集成电路 以74 / 54系列为主，包括做实验时所使用的芯片，都是这 一系列产品。 74 / 54 系列又根据功耗的大小，速度的快慢等分为几 个子系列，如74SXX、 74LSXX、74ALSXX、74HXX和 74FXX等等。 （一）、TTL门电路 我们以TTL与非门电路为例，分析一下TTL电路的特 点，特别是输出级的结构，因为大多数TTL门电路的输 出级都是这种结构。

  13. 图2.4.1 TTL反相器的典型电路

  14. 非门内部电路工作原理  5v 1v 2.1v 1v 0.9v 3.6v A为0.2v 1.4v 0.5v 0.7v 3.4V 0.3v

  15. 2、推拉输出电路 推拉输出电路： 推拉输出因T4和T5你通我止，你止我通而得名。它 也叫图腾柱（Totem pole）输出，有源上拉电路（Active pull-up）。 本推拉输出电路由T4、T5、D2及R4组成，它的特点 是无论输出电平是高是低，输出阻抗始终较低，负载能 力强。同时，电路转换速度快。 此电路相当于反相器电路有一个阻值可变的集电极电 阻RC，三极管饱和时变大，有利于加大饱和程度，降低 输出电压；三极管截止时变小，有利于三极管退出饱和， 降低高电平输出阻抗。

  16. 二、TTL非门的主要外部特性 1、电压传输特性 V0 随Vi 变化的规律 ab段：截止区Vi<0.6v V0=VH bc段：线性区VI =0.6~1.3 V0随VI增加线性下降。 cd段：转折区VI>1.3v以后V0加速下降。 de段：饱和区VI增大。

  17. 2.4.4 其它TTL门 图2.4.20 TTL与非门电路

  18. 图2.4.22 TTL或非门电路

  19. 图2.4.23 TTL与或非门

  20. 图2.4.24 TTL异或门

  21. 二、OC门 图2.4.25 推拉式输出级并联的情况

  22. 图2.4.26 集电极开路与非门的电路和图形符号

  23. 图2.4.27 OC门输出并联的接法及逻辑图 OC门电路可以实现线与，高电压、大电流的驱动能力很强，但失去了推拉功耗低、输出速度快的优点。

  24. 三、三态门 图2.4.31 三态输出门的电路图和图形符号（a）控制端高电平有效 （b）控制端低电平有效 Enable:控制端， 又称使能端

  25. 三态输出门 三态：电路输出端可以处于三种状态：高电平、低电平和悬空态。 推拉输出的特点是T4、T5轮流导通，如果我们使T4、T5全都截止，则输出端处于悬空态，也称高阻态。

  26. 图2.4.32 用三态输出门接成总线结构

  27. 图2.4.33 用三态输出门实现数据的双向传输

  28. 2.6 CMOS 门电路 2.6.1、CMOS反相器工作原理 CMOS 电路的结构特点是： 一个N沟道管和一个P沟道管配 对使用，即N、P互补（Comp- lementary）。 P管作负载管，N管作输入管， 两管栅极接在一起。 注意：P沟的开启电压是负值 栅极电压要低于源极。 两管导通时的电阻较小为RON 两管截止时的电阻很大为ROFF

  29. N沟道增强型和P沟道增强型

  30. (1) 当输入电压VI为低电平时，VI=0 T1管导通，T2管截止，输出电压V0为： VDD (2) 当输入电压VI为高电平时，VI=VDD T1管截止，T2管导通，输出电压V0为：0v 与 TTL 反相器相比，输出高电平更高(= VDD)， 稳态时，且总有一个管子是截止的，工作电流极小，功耗极 低。

  31. 图2.6.2 CMOS反相器的电压传输特性

  32. 图2.6.3 CMOS反相器的电流传输特性

  33. 图2.6.4 不同VDD下CMOS反相器的噪声容限

  34. 图2.6.5 CMOS反相器输入端噪声容限与VDD的关系

  35. 图2.6.6 CMOS反相器的输入保护电路（a）CC4000系列的输入保护电路 （b）74HC系列的输入保护电路

  36. 图2.6.7 CMOS反相器的输入特性（a）图2.6.6 (a)电路的输入特性 （b）图2.6.6 (b)电路的输入特性

  37. 图2.6.8 vO= VOL时CMOS反相器的工作状态

  38. 图2.6.9 CMOS反相器的低电平输出特性

  39. 图2.6.10 vO= VOH时CMOS反相器的工作状态

  40. 图2.6.11 CMOS反相器的高电平输出特性

  41. 图2.6.12 CMOS反相器传输延迟时间的定义

  42. 图2.6.13 VDD和CL对传输延迟时间的影响

  43. 图2.6.14 CMOS反相器的交流噪声容限

  44. 图2.6.15 CMOS反相器的瞬时导通电流

  45. 图2.6.16 CMOS反相器对负载电容的充、放电电流

  46. 图2.6.17 CMOS反相器的静态漏电流 （a） vI= 0 （b） vI=VDD

  47. 图2.6.18 CMOS与非门

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