【正文】 邏輯符號(hào)： 1 A F （ 218） R1 D R2 F +12V +3V 三極管非門 D1 D2 A B +12V 二極管與門 三、二極管、三極管電路與非門 邏輯式： BAF ??amp。使用時(shí)接：電源、輸入和輸出。 （ 29） 圖 二極管的動(dòng)態(tài)電流波形 ： 加于二極管上的電壓波形 二極管上產(chǎn)生的相應(yīng)電流波形 二極管由截止到飽和 二極管由飽和到截止 （ 210） 167。此外，由于存在著 PN結(jié)表面的漏電阻以及半導(dǎo)體的體電阻，所以真正的二極管的伏安特性與上面給出的還略有差別。 開門狀態(tài)： 關(guān)門狀態(tài)： 條件不滿足時(shí)，信號(hào)通不過 ? 開關(guān)斷開 。 （ 23） 1 0 0V Vcc 在數(shù)字電路中，對(duì)電壓值為多少并不重要，只要能判斷高低電平即可。 門電路的主要類型： 與門、或門、與非門、或非門、異或門等。 TTL邏輯門 167。（ 21） 第三章 門電路 167。 其它類型的 TTL門電路 167。 門電路的輸出狀態(tài)與賦值對(duì)應(yīng)關(guān)系： 正邏輯： 高電位對(duì)應(yīng)“ 1‖；低電位對(duì)應(yīng)“ 0‖。 K開 VO輸出高電平，對(duì)應(yīng)“ 1” 。 （ 25） 開關(guān) 作用 二極管 反向截止： 開關(guān)接通 開關(guān)斷開 三極管（ C,E) 飽和區(qū)： 截止區(qū)： 開關(guān)接通 C E B 開關(guān)斷開 正向?qū)ǎ? C E B （ 26） 由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦?，即外加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，外加反向電壓時(shí)截止，所以它相當(dāng)于一個(gè)受外加電壓極性控制的開關(guān)。 因此， 在分析二極管組成的電路時(shí)，通常需要通過近似的分析來判斷二極管的開關(guān)狀態(tài)。 二極管與門電路 F D1 D2 A B +12V uAuBuF0V 0V 0V 3V 3V 0V 3V 3V 邏輯函數(shù) ( uD= ) （ 211） uAuBuF0V 0V 0V 3V 3V 0V 3V 3V 0 0 0 1 0 A B F 1 0 0 1 1 1 邏輯式： F=A ? B 邏輯符號(hào)： amp。數(shù)字集成電路具有體積小、可靠性高、速度快、而且價(jià)格便宜的特點(diǎn)。 A B F 邏輯符號(hào)： （ 219） CBAF ??? 一、結(jié)構(gòu) TTL與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu) +5V F R4 R2 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c1 A B C 360? 3k 750? 100? （ 220） 輸入級(jí) 輸出級(jí) 中間級(jí) +5V A B C R1 T1 R2 T2 R3 F R4 R5 T3 T4 T5 T1 —多發(fā)射極晶體管： 實(shí)現(xiàn) “與”運(yùn)算。 +5V ui uo （ 227） uo(V) ui(V) 1 2 3 UOH () UOL () 傳輸特性曲線 uo(V) ui(V) 1 2 3 UOH ―1‖ UOL () 閾值 UT= 理想的傳輸特性 輸出高電平 輸出低電平 UOH（ min） （ ） UIL（ max） ，（ 2V） UOL（ max） UIH（ min） VNL VNH UOL(max) UOH(min) （ 228） 1. 輸出高電平 UOH、輸出低電平 UOL UOH? UOL ? 便認(rèn)為合格。 UT = （ 229） 三、輸入端的噪聲容限 從電壓傳輸特性上可以看到，當(dāng)輸入信號(hào)偏離正常的低電平（ ）而升高時(shí)，輸出的高電平并不立刻改變；同樣，當(dāng)輸入高電平偏離正常值（ ）而下降時(shí)，輸出低電平也不會(huì)馬上改變。所以輸入端的噪聲容限可用下圖示意。 （ 231） 圖 1 TTL反相器的 輸入端 等效電路 圖 TTL反相器的 輸入特性 、輸出特性 （ P119） 一、輸入特性 （ 232） 圖 TTL反相器高電平輸出特性 圖 TTL反相器高電平輸出等效電路 二、輸出特性 vOH(MIN) （ 233） 圖 TTL反相器低電平輸出等效電路 圖 TTL反相器低電平輸出特性 16 （ 234） 名稱及符號(hào) 含義輸入低電平電流 IiL輸入為低電平時(shí)流入輸入端的電流 1 .4mA 。有關(guān)電流的技術(shù)參數(shù) （ 235） T1 T1 T1 +5V R2 R1 3k T2 R3 T1 T5 b1 c1 前級(jí) IOL IiL1 IiL2 IiL3 ???? 21 iLiLOL III灌電流 扇出系數(shù) 扇出系數(shù)： 與非門電路輸出能驅(qū)動(dòng)同類門的個(gè)數(shù) N。 圖 例 解：先計(jì)算保證 VOL≤目 N1 由圖 ， VOL=iL=16mA；由圖 VOL=個(gè)負(fù)載門的輸入電流 iIL=1mA，所以有 N1︱ iIL︳ ≤iL 161161 ???ILLiiN（ 237） 計(jì)算保證 VOH≥ N2。A ，故可得： N2IIH≤ ∣ IL∣ ???IHlIiN 綜合以上兩種情況可得出結(jié)論：在給定條件下， TTL（ 74）系列門電路最多可以驅(qū)動(dòng) 10個(gè)同類門。實(shí)際測(cè)量結(jié)果如圖 。 （ 240） 例 在圖 ，為保證門 G1輸出的高、低電平能正確地傳送到門 G2的輸入端，要求 vo1=VOH時(shí) vI2≥VIH（ min），vO1=VOL時(shí)， vI2≤VIL（ max） ，試計(jì)算 RP的最大允許值是多少？已知G1和 G2均為 74系列反相器， VCC=5V， VOH=， VOL=，VIH（ min） =， VIL（ max） =。 （ a） 正 脈沖噪聲容限 （ b） 負(fù) 脈沖噪聲容限 TTL門電路的傳輸延遲時(shí)間通常在 50ns以內(nèi)，所以當(dāng) 輸入脈沖 的寬度 達(dá)到 微妙數(shù)量級(jí) 時(shí)，可將輸入信號(hào) 按直流信號(hào)處理 。而且信號(hào)的重復(fù)頻率越高、門電路的傳輸延遲時(shí)間 tPLH越長(zhǎng)，電流平均值增加越多。 （ 247） 為便于計(jì)算尖峰電流的平均值，可以近似地把電源的尖峰電流視為三角波，并認(rèn)為尖峰電流的持續(xù)時(shí)間等于傳輸延遲時(shí)間 tPLH ，如圖 。（ ICCMICCL）） （ 248） 各種邏輯門的相互轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換方法： 采用反演定理。 （ 249） 167。 G 1 amp。 i? 功耗 ? T4熱擊穿 UOL ? 與非門 2： ?不允許直接“線與” 與非門 1 截止 與非門 2 導(dǎo)通 UOH UOL 與非門 1： i +5V R4 R2 T3 T4 T5 R3 問題： TTL與非門能否直接線與？ （ 251） RL UCC 集電極懸空 +5V F R2 R1 3k T2 R3 T1 T5 b1 c1 A B C amp。 （ 252） OC門可以實(shí)現(xiàn)“線與”功能。CIIL 式中 IOL（ max） 為驅(qū)動(dòng)門能承受的最大灌電流， IiL為負(fù)載門可提供的灌電流，其值為負(fù)數(shù)， m39。cc –VOH（ min） nIOH+mIIH 固定 式中 nIOH為所有驅(qū)動(dòng)門的漏電流， mIiH為所有負(fù)載門的高電平輸入電流， m為輸入端數(shù)。cc –VOL（ max） IOL(max) m39。 IIL=（ VCCVBE1VIL） /R1 =（ ） /4=1mA 是以門為單位計(jì)算的。 A B F E符號(hào) 輸出高阻0E?1E?ABF ?功能表 三態(tài)門的符號(hào)及功能表 amp。 一、 74H系列 ——高速系列 圖 74H系列與非門 (74H 00)的電路結(jié)構(gòu) 對(duì)應(yīng)國(guó)產(chǎn) CT2022系列，和 1000系列比主要減小了電阻的阻值。 圖 抗飽和三極管 由于 SBD的開啟電壓為~，當(dāng)三極管的 bc結(jié)正向偏置后， SBD首先導(dǎo)通，并將bc結(jié)的正向電壓鉗在 ~。 從而也縮短了門電路的傳輸時(shí)間。因此， 有源瀉放回路的存在縮短了門電路的傳輸時(shí)間。 （ 266） 四、 74AS和 74ALS系列 74AS系列是為進(jìn)一步縮短傳輸延遲時(shí)間而設(shè)計(jì)的改進(jìn)系列。為了降低功耗，電路中采用了較大的電阻阻值，同時(shí)，通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝縮小了內(nèi)部各個(gè)器件的尺寸，獲得了降低功耗和縮短延遲時(shí)間的雙重收效。 5%；而 54系列工作環(huán)境溫度規(guī)定 55~+125℃ ，電源電壓為 5V 177。 CMOS門電路 MOS電路 的特點(diǎn)： 2. 是電壓控制元件，靜態(tài)功耗小。 缺點(diǎn)： 工作速度比 TTL低 。 （ 274） 圖 P溝道增強(qiáng)型 MOS管結(jié)構(gòu) 圖 P溝道增強(qiáng)型 MOS管的漏極特性 vGS 0 VGS（ th） iD P溝道增強(qiáng)型 MOS的轉(zhuǎn)移特性 五、 MOS管的其它三種類型 D G S 簡(jiǎn)化符號(hào) （ 275） 圖 用 P溝道增強(qiáng)型 MOS管接成的開關(guān)電路 （ 276） 圖 N溝道耗盡型 MOS管的符號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)符號(hào) D G S 簡(jiǎn)化符號(hào) （ 277） 圖 P溝道耗盡型 MOS管的符號(hào) D G S 簡(jiǎn)化符號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)符號(hào) （ 278） CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理 0 UDS ID 負(fù)載線 ui=―1‖ ui=―0‖ uo=―0‖ uo=―1‖ UDD ui uo NMOS反相器電路 RD （ 279） T1（負(fù)載管）代替 RD 圖 NMOS反相器 實(shí)際電路 （ a） 增強(qiáng)型負(fù)載（ E/E MOS）（ b）耗盡 型負(fù)載（ E/D MOS） VI T2 T1 VO 0 止 通 1 1 通 通 0 當(dāng) VI=1時(shí)： VO= RON2 RON1+RON2 VDD 要使輸出電壓 VO比較低，必須保證 RON1足夠大，又反相器后面不可避免的要帶負(fù)載電容 CL，這顯然影響工作速度。 （ 282） 圖 電流 /電壓轉(zhuǎn)移特性 電流 /電壓（ iD/vI）轉(zhuǎn)移特性 同樣可分三個(gè)工作區(qū)。因此，允許的高低電平信號(hào)各有一個(gè)波動(dòng)范圍。 （ 284） 圖 輸入端噪聲容限示意圖 輸入噪聲容限包括： 低電平輸入噪聲容限 VNL和 高電平輸入噪聲容限 VNH兩個(gè)方面。 （ 285） 圖 CMOS反相器的噪聲容限與 VDD的關(guān)系 （ a） 不同 VDD下的電壓傳輸特性 （ b） VNH、 VNL與 VDD的關(guān)系 測(cè)試結(jié)果表明，在輸出高、低電平的變化不大于限定的 10%VDD情況下，輸入信號(hào)高、低電平允許的變化量大于 30%。），極易被擊穿（耐壓約 100V），所以必須采用保護(hù)措施。 （ 290） 動(dòng)態(tài)特性討論的是電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中所表現(xiàn)出來的特性。 由于負(fù)載電容和 MOS管寄生電容的存在，輸入信號(hào)狀態(tài)變化必須有足夠的變化幅度和作用時(shí)間