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1、第三章第三章第三章第三章 集成逻辑门电路集成逻辑门电路集成逻辑门电路集成逻辑门电路教学要求教学要求教学要求教学要求 ：1、在重点理解原理的基础上 在重点理解原理的基础上在重点理解原理的基础上在重点理解原理的基础上 ，熟练掌握各种门电路的外 熟练掌握各种门电路的外熟练掌握各种门电路的外熟练掌握各种门电路的外特性特性特性特性 ；对各种常用门电路的使用方法有深刻的了解 对各种常用门电路的使用方法有深刻的了解对各种常用门电路的使用方法有深刻的了解对各种常用门电路的使用方法有深刻的了解 ；知 知知知道选用器件进行组合道选用器件进行组合道选用器件进行组合道选用器件进行组合 ，实现实际系统的设计要求 实现实
2、际系统的设计要求实现实际系统的设计要求实现实际系统的设计要求 。2、各种器件的 各种器件的各种器件的各种器件的 内部内部内部内部 工作原理和工作原理和工作原理和工作原理和 结构结构结构结构 只需了解只需了解只需了解只需了解 ，以能 以能以能以能 “理解理解理解理解 ”为原则为原则为原则为原则 。3、本 本本本章 章章章分析方法 分析方法分析方法分析方法 ：电路图电路图电路图电路图 电路分析 电路分析电路分析电路分析 约定逻辑定义约定逻辑定义约定逻辑定义约定逻辑定义 实现的逻辑功能实现的逻辑功能实现的逻辑功能实现的逻辑功能 数字集成电路的分类数字集成电路的分类数字集成电路的分类数字集成电路的分类
3、数字集成电路按其内部有源器件的不同可分为两类数字集成电路按其内部有源器件的不同可分为两类数字集成电路按其内部有源器件的不同可分为两类数字集成电路按其内部有源器件的不同可分为两类 。1、双极型晶体管集成电路 双极型晶体管集成电路双极型晶体管集成电路双极型晶体管集成电路晶体管晶体管晶体管晶体管 晶体管逻辑晶体管逻辑晶体管逻辑晶体管逻辑 (TTL）射极耦合逻辑射极耦合逻辑射极耦合逻辑射极耦合逻辑 (ECL)集成注入逻辑集成注入逻辑集成注入逻辑集成注入逻辑 (I2L） 2、MOS(Metal Oxide Semiconductor)MOS(Metal Oxide Semiconductor)集成电路集
4、成电路集成电路集成电路有源器件采用金属有源器件采用金属有源器件采用金属有源器件采用金属 氧化物氧化物氧化物氧化物 半导体场效应管半导体场效应管半导体场效应管半导体场效应管 ，它 它它它又可分为又可分为又可分为又可分为 NMOS、 PMOSPMOS和和和和 CMOS等几种类型等几种类型等几种类型等几种类型 。3、TTLTTL和和和和CMOSCMOS集成电路特点集成电路特点集成电路特点集成电路特点 。A、TTLTTL集成电路工作速度快集成电路工作速度快集成电路工作速度快集成电路工作速度快 、 驱动能力强 驱动能力强驱动能力强驱动能力强 ，但功耗 但功耗但功耗但功耗大大大大、 、集成度低 集成度低集
5、成度低集成度低 ；B、MOSMOS集成电路集成度高集成电路集成度高集成电路集成度高集成电路集成度高 、功耗低 功耗低功耗低功耗低 。超大规模集成电 超大规模集成电超大规模集成电超大规模集成电路基本上都是路基本上都是路基本上都是路基本上都是 MOS集成电路集成电路集成电路集成电路 ，其缺点是工作速度略 其缺点是工作速度略其缺点是工作速度略其缺点是工作速度略低低低低。 。目前数字系统中普遍使用目前数字系统中普遍使用目前数字系统中普遍使用目前数字系统中普遍使用 TTL和和和和CMOSCMOS集成电路集成电路集成电路集成电路 。4、 大 大大大、 、中 中中中、 、小规模集成电路 小规模集成电路小规模
6、集成电路小规模集成电路A、小规模集成电路 小规模集成电路小规模集成电路小规模集成电路 (SSI），），），）， 每片组件内包含每片组件内包含每片组件内包含每片组件内包含 10100个个个个元件元件元件元件 (或或或或10201020个等效门个等效门个等效门个等效门 )。 B、中规模集成电路 中规模集成电路中规模集成电路中规模集成电路 (MSI)，每片组件内含 每片组件内含每片组件内含每片组件内含 1001000个个个个元件元件元件元件 (或或或或2010020100个等效门个等效门个等效门个等效门 )。 C、大规模集成电路 大规模集成电路大规模集成电路大规模集成电路 (LSI)， 每片组件内含
7、 每片组件内含每片组件内含每片组件内含1000100000个元件个元件个元件个元件 (或或或或10010001001 00个等效门个等效门个等效门个等效门 )。D、超大规模集成电路 超大规模集成电路超大规模集成电路超大规模集成电路 (VLSI)， 每片组件内含 每片组件内含每片组件内含每片组件内含 100000 个元个元个元个元 件件件件( (或或或或10001 00个以上等效门个以上等效门个以上等效门个以上等效门 )。目前常用的逻辑门和触发器属于目前常用的逻辑门和触发器属于目前常用的逻辑门和触发器属于目前常用的逻辑门和触发器属于 SSI，常用的译码器 常用的译码器常用的译码器常用的译码器 、
8、数据选择器数据选择器数据选择器数据选择器 、加法器 加法器加法器加法器 、计数器 计数器计数器计数器 、移位寄存器等组件属于 移位寄存器等组件属于移位寄存器等组件属于移位寄存器等组件属于MSI。常见的 常见的常见的常见的 LSI、VLSIVLSI有只读存储器有只读存储器有只读存储器有只读存储器 、随机存取存储器 随机存取存储器随机存取存储器随机存取存储器 、微处理器微处理器微处理器微处理器 、单片微处理机 单片微处理机单片微处理机单片微处理机 、位片式微处理器 位片式微处理器位片式微处理器位片式微处理器 、 高速乘 高速乘高速乘高速乘法累加器法累加器法累加器法累加器 、通用和专用数字信号处理器
9、等 通用和专用数字信号处理器等通用和专用数字信号处理器等通用和专用数字信号处理器等 。此外还有专 此外还有专此外还有专此外还有专用集成电路用集成电路用集成电路用集成电路 ，它分标准单元 它分标准单元它分标准单元它分标准单元 、门阵列和可编程逻辑器件 门阵列和可编程逻辑器件门阵列和可编程逻辑器件门阵列和可编程逻辑器件PLD。PLDPLD是近十几年来迅速发展的新型数字器件是近十几年来迅速发展的新型数字器件是近十几年来迅速发展的新型数字器件是近十几年来迅速发展的新型数字器件 ，目前 目前目前目前应用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛 。2 2 半导体二极管和三极管的开关特性半导体二极管和三
10、极管的开关特性半导体二极管和三极管的开关特性半导体二极管和三极管的开关特性一一一一、 、 半导体二极管的开关特性 半导体二极管的开关特性半导体二极管的开关特性半导体二极管的开关特性1、开关特性 开关特性开关特性开关特性半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管 具有具有具有具有 单向导电性单向导电性单向导电性单向导电性 ，即外加正向电压 即外加正向电压即外加正向电压即外加正向电压（大于阈值电压 大于阈值电压大于阈值电压大于阈值电压 ）时导通 时导通时导通时导通 ，反之截止 反之截止反之截止反之截止 。所以相当于一个 所以相当于一个所以相当于一个所以相当于一个受外加电压极性控制的开关受外加
11、电压极性控制的开关受外加电压极性控制的开关受外加电压极性控制的开关 。二极管开关二极管开关二极管开关二极管开关 电路电路电路电路 二极管的二极管的二极管的二极管的 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性D RVCCVi VoA、电路分析 电路分析电路分析电路分析 ：设设设设： ：输入信号的高电平 输入信号的高电平输入信号的高电平输入信号的高电平 VIH =VCC ，低电平 低电平低电平低电平 VIL=0 二极管二极管二极管二极管 D为理性器件为理性器件为理性器件为理性器件 ，即正向导通 即正向导通即正向导通即正向导通电阻为电阻为电阻为电阻为 0，反向电阻为 反向电阻为反向电阻为反向电阻为 。 。1）
12、 V VI=VIH 时时时时， ，D D 截止截止截止截止 ，V VO=VOH=VCC2） V VI=VIL 时时时时， ，D D 导通导通导通导通 ， V VO=VOL= 0可以通过输入高可以通过输入高可以通过输入高可以通过输入高 、低电平控制二极管的开关状态 低电平控制二极管的开关状态低电平控制二极管的开关状态低电平控制二极管的开关状态 ，并在输出端得到相应的高并在输出端得到相应的高并在输出端得到相应的高并在输出端得到相应的高 、低电平 低电平低电平低电平 。B、门限电压 门限电压门限电压门限电压 （阈值电压 阈值电压阈值电压阈值电压 ）：）：）：）：通常把电压通常把电压通常把电压通常把电
13、压 VTH称为门限电压或阈值电压称为门限电压或阈值电压称为门限电压或阈值电压称为门限电压或阈值电压 。硅管的阈值电压为硅管的阈值电压为硅管的阈值电压为硅管的阈值电压为 0.6 0.7V，锗管的阈值电压为锗管的阈值电压为锗管的阈值电压为锗管的阈值电压为 0.2 0.3V。D RVCCVi Vo2、限幅电路 限幅电路限幅电路限幅电路 （限幅器 限幅器限幅器限幅器 ）A、电路功能 电路功能电路功能电路功能 ：限幅电路的功能是将限幅电路的功能是将限幅电路的功能是将限幅电路的功能是将 输入波形的一部分传送到输出输入波形的一部分传送到输出输入波形的一部分传送到输出输入波形的一部分传送到输出端端端端 ， 其
14、余部分抑制掉其余部分抑制掉其余部分抑制掉其余部分抑制掉 ，可以对脉冲波形进行整形或 可以对脉冲波形进行整形或可以对脉冲波形进行整形或可以对脉冲波形进行整形或 变变变变换换换换 。 。常用的有二极管串联上限限幅器 常用的有二极管串联上限限幅器常用的有二极管串联上限限幅器常用的有二极管串联上限限幅器 、串联下限限幅 串联下限限幅串联下限限幅串联下限限幅器器器器、 、串联双向限幅器 串联双向限幅器串联双向限幅器串联双向限幅器 ；二极管并联上限限幅器 二极管并联上限限幅器二极管并联上限限幅器二极管并联上限限幅器 、并联下 并联下并联下并联下限限幅器限限幅器限限幅器限限幅器 、并联双向限幅器 并联双向限
15、幅器并联双向限幅器并联双向限幅器 。B、电路分析 电路分析电路分析电路分析 ：限幅电路如图所示限幅电路如图所示限幅电路如图所示限幅电路如图所示 ，设 设设设D D工作在工作在工作在工作在 理想理想理想理想 的开关状态的开关状态的开关状态的开关状态 。1） V VIVREF 时时时时， ，D D导通导通导通导通 ，V VO V VI2） V VIVON而小于某一数值时而小于某一数值时而小于某一数值时而小于某一数值时 ，三极管 三极管三极管三极管 T工工工工作在放大区作在放大区作在放大区作在放大区 。当输入电压有一较小变化时 当输入电压有一较小变化时当输入电压有一较小变化时当输入电压有一较小变化时 ，会引 会引会引会引起输出电压较大的变化起输出电压较大的变化起输出电压较大的变化起输出电压较大的变化
