数字电路与逻辑设计第三章 集成门电路.ppt

文档介绍：第三章集成门电路(INTEGRATED GATE CIRCUIT)
集成门电路是实现数字系统功能的物质基础。门即电子开关,具有开门状态(开关接通)和关门状态(开关断开)
集成电路芯片,把实现各种功能的元器件及其连线都集中制造在同一块半导体材料小片上,并封装在一个壳体中,通过引线与外界联系。
可靠性高、可维护性好、功耗低、成本低等优点,而且可以大大简化设计和调试过程。
半导体器件的开关特性
分立元件门电路
TTL集成逻辑门
半导体器件的开关特性
半导体器件如晶体二极管、晶体三极管和MOS管等器件都有导通和截止的开关作用,利用电子器件的两种不同状态表示一个二进制数。
晶体二极管的开关特性
静态特性又称伏安特性:
二极管在导通和截止两种稳定状态下的特性。
死区电压(门槛、导通)(,)
正向特性:当正向电压大于死区电压,管子导通,短路,为导线,相当于开关闭合。
反向特性:在反向电压作用下,二极管处于截止状态,断路,相当于开关断开。
反向截止状态开关断开电路断路表征逻辑0
正向导通状态开关闭合电路短路表征逻辑1
晶体三极管的开关特性
晶体三极管由集电结和发射结两个PN结构成,有截止、放大、饱和三种工作状态。
静态开关特性:三极管在饱和和截止两种稳定状态下的特性。
截止状态:Ub<0,ib0,ic0,
UceUcc,相当于开关断开。
放大状态: Ub>0, ic=βib
饱和状态: Ub>0,
ibIbsUcc/βRc, IbsIcs/β;
此时ic=IcsUcc/Rc,Uce
相当于开关接通。
截止状态开关断开电路断路表征逻辑0
饱和状态开关闭合电路短路表征逻辑1
A
Rc
Rb
b
c
e
Ucc
F
Uo
Ui
分立元件门电路 二极管“与”门(AND gate)
功能:当A与B都为高时,输出F才为高。
表达式:F=A•B
逻辑电路图:
A
B
R
F
Ucc 5V
D1
D2
UA
UB
UF
0V
0V

0V
5V

5V
0V

5V
5V
5V
A
B
F
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
输入
输出
高电位用1,低电位用0;真值表
逻辑变量
逻辑函数
A
B
&
F
二极管“或”门(OR gate)
功能:当A与B中只要有一个为高时,输出F就为高。
表达式:F=A+B
逻辑电路图:
UA
UB
UF
0V
0V
0V
0V
5V

5V
0V

5V
5V

A
B
F
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
输入
输出
高电位用1,低电位用0;真值表
A
B
1
F
A
B
R
F
D1
D2
逻辑变量
逻辑函数
三极管“非”门(NOT gate or inverter)
功能:当A为低时,输出F就为高。
表达式:F=A
逻辑电路图:
“与非”门、“或非”门
Ui
Uo
0V
5V


A
F
0
1
1
0
输入
输出
高电位用1,低电位用0;真值表
A
1
F
A
Rc
Rb
b
逻辑变量
逻辑函数
c
e
Ucc
F
Uo
Ui
TTL集成逻辑门
晶体三极管反相器
1. 反相器的工作原理
2. 反相器的负载能力
典型TTL与非门



其他类型的TTL门电路

(OC门)
(TS门)
正逻辑和负逻辑
晶体三极管反相器
1、反相器的工作原理
A
Rc
R1
b
c
T
e
Ucc
F
Uo
Ui
R2
UB
DQ
UQ()