文档介绍：第三章门电路
内容提要:
本章主要讲述数字电路的基本逻辑单元--门电路,有TTL逻辑门、MOS逻辑门。在讨论半导体二极管和三极管及场效应管的开关特性基础上,讲解它们的电路结构、工作原理、逻辑功能、电器特性等等,为以后的学习及实际使用打下必要的基础。本章重点讨论TTL门电路和CMOS门电路。
1
本章主要内容
概述
半导体二极管门电路
CMOS门电路
* 其他类型的MOS集成门电路
TTL门电路
* 其他类型的双极型集成门电路
* Bi-CMOS电路
* TTL门电路与CMOS门电路的接口
2
1. 门电路是用以实现逻辑关系的电子电路,与我们所讲过的基本逻辑关系相对应,门电路主要有:与门、或门、与非门、或非门、异或门等。
按工艺:单极型、双极型、兼容型
按逻辑功能:与、或、非、与非等
按输出结构:推拉式、OC门、三态门
按集成度
2. 分类
小规模集成电路SSI
中规模集成电路MSI
大规模集成电路LSI
超大规模集成电路VLSI
小规模集成电路(SSI-Small Scale Integration), 每片组件内包含10~100个元件(或10~20个等效门)。
中规模集成电路(MSI-Medium Scale Integration),每片组件内含100~1000个元件(或20~100个等效门)。
大规模集成电路(LSI-Large Scale Integration), 每片组件内含1000~100 000个元件(或100~1000个等效门)。
超大规模集成电路(VLSI-Very Large Scale Integration), 每片组件内含100 000个元件(或1000个以上等效门)。·
概述
3
若以高电平表示1,低电平表示0,则称正逻辑
若以高电平表示0,低电平表示1,则称负逻辑
1
0
正逻辑
0
1
负逻辑
本书采用正逻辑
只要能判断高低电平即可
高电平下限
低电平上限
在数字电路中,用高、低电平分别表示逻辑代数中的1、0
在数字电路中由于采用高低电平,并且高低电平都有一个允许的范围,故对元器件的精度和电源的稳定性的要求都比模拟电路要低,抗干扰能力也强。
4
3、获得高、低电平的基本方法:
当S打开时,vO为高电平
当S闭合时,vO为低电平
S用二极管或三极管或场效应管来实现控制管子工作在截止和导通状态,它们就可起到图中S的作用
VCC
vO
vI
S
输
出
信
号
输
入
信
号
5
概述
单开关电路功耗较大,目前出现互补开关电路(如CMOS门电路),,
6
互补开关电路的原理为
概述
开关S1和S2受同一输入信号vI的控制,而且导通和断开的状态相反。当S1闭合时,S2断开,输出为高电平“1”;相反当S1断开时,S2闭合,输出为高电平“0”。
互补开关电路由于两个开关总有一个是断开的,流过的电流为零,故电路的功耗非常低,因此在数字电路中得到广泛的应用
7
半导体二极管门电路
1. 稳态开关特性
二极管的开关电路
,
8
,由于二极管具有单向导电性,故它可相当受外加电压控制的开关。
设vi的高电平为VIH=VCC, vi的低电平为VIL=0,且D为理想元件,即正向导通电阻为0,反向电阻无穷大,则稳态时当vI=VIH=VCC时,D截止,输出电压vD=VOH= VCC
将电路处于相对稳定状态下,晶体二极管所呈现的开关特性称为稳态开关特性
二极管的开关电路
9
当vI=VIL=0时,D导通,输出电压vo= VOL =0
二极管的开关电路
即可以用输入电压vi的高低电平控制二极管的开关状态,并在输出端得到相应的高低电平
:
当电路处于动态状态,即二极管两端电压突然反向时,半导体二极管所呈现的开关特性称为动态开关特性(简称动态特性)
10