数字电子技术第二章-逻辑门电路

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1、一、二极管与门和或门电路一、二极管与门和或门电路1与门电路与门电路第二章第二章 逻辑门电路逻辑门电路 2.1 2.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路LAB+VDD3k（+5V）RCC21&ABL=AB 2或门电路或门电路ABLDD12R3kABL=A+B1二、三极管非门电路二、三极管非门电路+VALT123RRbCCC（+5V）AL=AL=AA11二极管与门和或门电路的缺点：二极管与门和或门电路的缺点：（1 1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的情况。的情况。（2 2）负载能力差）负载能力差0V5V+V+VL5VDDDD3k（+5

2、V）RCC211CCR2（+5V）0.7V1.4V3k解决办法：解决办法：将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。LAB+VDD3k（+5V）RCC21+VALT123RRbCCC（+5V）CBAL三、三、DTL与非门电路与非门电路工作原理：工作原理： （1）当）当A、B、C全接为高电平全接为高电平5V时，二极管时，二极管D1D3都截止，而都截止，而D4、D5和和T导通，且导通，且T为为饱和饱和导通导通， VL=0.3V=0.3V，即输出低电平。，即输出低电平。（2）A、B、C中只要有一个为低电平中只要有一个为低电平0.3V时，则时，

3、则VP1V，从而使，从而使D4、D5和和T都截止，都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。，即输出高电平。所以该电路满足与非逻辑关系，即：所以该电路满足与非逻辑关系，即：ABCL+VDDD123DD1R23CC（+5V）R1RcT45P3k1k4.7k2.2 2.2 TTL逻辑门电路逻辑门电路一、TTL与非门的基本结构及工作原理与非门的基本结构及工作原理1TTL与非门的基本结构与非门的基本结构BAC+VRPCC（+5V）PPPNNNN+V13（+5V）CCABCTb1R1+VV123123D12313CC（+5V）R130ABCTTTRT4kRb11243c2c4Re2oVVc2e2输入级中

4、间级输出级1.6k1k2 2TTL与非门的逻辑关系与非门的逻辑关系（1 1）输入全为高电平）输入全为高电平3.63.6V时。时。 T2 2、T3 3导通，导通，VB1 1=0.7=0.73=2.13=2.1（V ），），由于由于T3 3饱和导通，输出电压为：饱和导通，输出电压为：VO O= =VCES3CES30.30.3V这时这时T2 2也饱和导通，也饱和导通，故有故有VC2C2= =VE2E2+ + VCE2CE2=1=1V。使使T4 4和二极管和二极管D都截止。都截止。实现了与非门的逻辑功能之一：实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输入全为高电平时，输出为低电平输出为低电平。+

5、VV3.6V13123123123D（+5V）CCRACBTTTRT1KRb11243c2c4e2Ro2.1V1.4V0.7V1V0.3V倒置状态饱和饱和截止截止4k1.6k130CBAL该发射结导通，该发射结导通，VB1 1=1=1V。所以。所以T2 2、T3 3都截止。由于都截止。由于T2 2截止，流过截止，流过RC2 2的的电流较小，可以忽略，所以电流较小，可以忽略，所以VB4B4VCCCC=5=5V ，使，使T4 4和和D导通，则有：导通，则有： VO OVC CC C- -VBE4BE4- -VD D=5-0.7-0.7=3.6=5-0.7-0.7=3.6（V）实现了与非门的逻辑功能

6、的另一方面：实现了与非门的逻辑功能的另一方面：输入有低电平时，输出为高电平输入有低电平时，输出为高电平。综合上述两种情况，综合上述两种情况，该电路满足与非的该电路满足与非的逻辑功能，即：逻辑功能，即：+VV0.3V3.6V13123123123DRo1301c2c43BACCT2RCRRT4b1TT4ke21V5V3.6V饱和截止截止导通导通4.3V1.6k1k（2 2）输入有低电平）输入有低电平0.30.3V 时。时。二、二、TTL与非门的开关速度与非门的开关速度1TTL与非门提高工作速度的原理与非门提高工作速度的原理（1）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。）采用多发射极三极管加快

7、了存储电荷的消散过程。+V0.3V3.6VV12313123R1c23BACCT2RCRTb1Te21V1.4V0.7ViB1iB1o4k1.6k1k （2 2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电。）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电。+VV+VV123123D123123D（+5V）CCc4o截止T3T4导通导通R充电CLc4CC（+5V）o导通3T4T截止截止R放电CL（a）（b）2PHLPLHpdttt2 2TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd导通延迟时间导通延迟时间tPHL从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的从输入波形上升

8、沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。中点所经历的时间。截止延迟时间截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。中点所经历的时间。与非门的传输延迟时间与非门的传输延迟时间tpd是是tPHL和和tPLH的平均值。即的平均值。即 一般一般TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒十几个纳秒。的值为几纳秒十几个纳秒。三、三、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力与非门的电压传输特性及抗干扰能力1电压传输特性曲线：电压传输特性曲线：Vo=f（Vi）（1 1）输出高电平电压输出高电平电压V VOHOH在正逻

9、辑体制中代表逻辑在正逻辑体制中代表逻辑“1”1”的输出电压。的输出电压。VOH的理论值为的理论值为3.63.6V，产品规定输出高电压的最小值，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4=2.4V。（2 2）输出低电平电压输出低电平电压V VOLOL在正逻辑体制中代表逻辑在正逻辑体制中代表逻辑“0”0”的输出电压。的输出电压。VOL的理论值为的理论值为0.30.3V，产品规定输出低电压的最大值，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4=0.4V。（3 3）关门电平电压关门电平电压V VOFFOFF是指输出电压下降到是指输出电压下降到VOH（min）时对应的输入电压。时对应的输入

10、电压。即即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压输入低电平电压，用，用VIL（max）表示。产品规定表示。产品规定VIL（max）=0.8=0.8V。（4 4）开门电平电压开门电平电压V VONON是指输出电压下降到是指输出电压下降到VOL（max）时对应的输入电压。时对应的输入电压。即即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电平电压输入高电平电压，用用VIH（min）表示。产品规定表示。产品规定VIH（min）=2=2V。（5 5）阈值电压阈值电压V Vthth电压传输特性的过渡区所对应的输入电压

11、，即决定电电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。 近似地：近似地：VthVOFFVON 即即ViVth，与非门关门，输出高电平；，与非门关门，输出高电平； ViVth，与非门开门，输出低电平。，与非门开门，输出低电平。 Vth又常被形象化地称为又常被形象化地称为门槛电压门槛电压。Vth的值为的值为1.31.3V1.1.V。2几个重要参数几个重要参数低电平噪声容限低电平噪声容限 VNLVOFF- -VOL（max）0.80.8V-0.4-0.4V0.40.4V高电平噪声容限高电平噪