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1、Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项第 5 讲n 课时授课计划n 课 程 内 容Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项内容：分立元件门电路TTL集成逻辑门电路CMOS传输门门电路使用注意事项 目的与要求：了解分立元件与门、或门、非门及与非门、或非门的工作原 理和逻辑功能。了解TTL集成逻辑门电路的结构、工作原理和外部特性。掌握OC门和TTL三态门的工作原理及有关的逻辑概念。了解CMOS门的特点 。掌握集成门电路的使用方法。重点与难点：重点： TTL集成逻辑门电路的外部特性。OC门和TTL三态门的应用。难点： TTL集成逻辑门
2、电路的结构、工作原理和外部特性OC门和TTL三态门的工作原理。Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项课堂讨论：高阻态的含义；OC门和TTL三态门的应用。现代教学方法与手段：投影PowerPoint复习（提问）：与、或、非及与非、或非逻辑的运算口诀、逻辑 符号。 Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件 的导通、截止（即开、关）两种工作状态。逻辑0和1： 电子电路中用高、低电平来表示。逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电 子电路。简称门电路。基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相
3、器 ）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。门电路Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项1、二极管与门Y=ABDigital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项2、二极管或门Y=A+BDigital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项3. 三极管非门电路4. 组合门电路Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项5. TTL与非门了解工作原理，掌握主要外部特性和参数。演示Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项1）电压传输特性工作区：AB段（截止区） UI1
4、.5V UO=UOL线性区：BC段 0.6VUON时，与非门才开通，输出低电平。（3）阀值电压：电压传输特性转折区中点对应的输入电压。又称为门槛电压。Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项3）噪声容限：把不会破坏与非门的输出逻辑状态所允许的最大干扰 电压值。噪声容限越大，说明抗干扰能力越强。低电平噪声容限VNL ：VNL = VOFF VILmax高电平噪声容限VNH ： VNH = VIHmin - VON 4）扇出系数 带同类门的个数。表示门电路的负载能力。对于典型电路，扇出系 数8。5）传输延迟时间 输出电压由高电平变为低电平的传输延迟 时间称为导通传输
5、延迟时间，记做tPHL；输 出电压由低电平变为高电平的传输延迟时间 称为截止传输延迟时间，记做tPLH。 定义与非门的传输延迟时间为tPLH 和tPHL 的算术平均值，记做tpd 。tpd 的典型值一般 为1020ns。 Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项74LS00内含4个2输入与非门， 74LS20内含2个4输入与非门。Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项A=0时，T2、T5截止，T3、T4导通，Y=1 。A=1时，T2、T5导通，T3、T4截止，Y=0 。TTL非门Digital Logic Circuit第5讲
6、门电路及 使用注意事项A、B中只要有一个为1，即高电平，如A1，则iB1就会经过T1集电结流入T2 基极，使T2、T5饱和导通，输出为低电平，即Y0。AB0时，iB1、iB1均分别流入T1、T1发射极，使T2、T2、T5均截止，T3 、T4导通，输出为高电平，即Y1。TTL或非门Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项A和B都为高电平（T2导通）、或C和D都为高电平（T2导通）时，T5饱和导 通、T4截止，输出Y=0。A和B不全为高电平、并且C和D也不全为高电平（T2和T2同时截止）时，T5 截止、T4饱和导通，输出Y=1。TTL与或非门Digital Logi
7、c Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项6. 集电极开路与非门（OC门）问题的提出：为解决一般TTL与非门不能线与而设计的。A、B不全为1时，uB1=1V，T2、T3截止，F=1。接入外接电阻R后：A、B全为1时，uB1=2.1V，T2、T3饱和导通，F=0。外接电阻R的取 值范围为：Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项2）OC门驱动发光二极管3）OC门实现电平变换1）两个OC结构的与非门线与连接可实现与或非的逻辑功能。 Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项7. 三态门（TS门）当EN为高电平时，二极管D截止，电路
8、工作在典型的与非门状态。 当EN为低电平时，一方面使T2、T5截止，同时通过二极管D将T3的基 极电位钳位在1V左右，从而又使T4截止。由于T4、T5同时截止，从输出 端看，F端对地和对电源均相当于开路，呈现高阻状态。高阻态又叫禁止 态或开路态。 EN端控制着电路的输出状态，因此将其称为控制端（或称为使能端） 。 结论：电路的输出有高阻态、高电平和低电平3种状态。Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项TSL门的应用作多路开关 ：E=0时，门G1 使能，G2禁止 ，Y=A；E=1时 ，门G2使能， G1禁止，Y=B 。信号双向传输 ：E=0时信号向 右传送，B=
9、A； E=1时信号向左 传送，A=B 。构成数据总线：让各门的控 制端轮流处于低电平，即任何 时刻只让一个TSL门处于工作 状态，而其余TSL门均处于高 阻状态，这样总线就会轮流接 受各TSL门的输出。Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项8.CMOS门电路（1）CMOS电路的工作速度比TTL电路的低。 （2）CMOS带负载的能力比TTL电路强。 （3）CMOS电路的电源电压允许范围较大，约在318V，抗干扰 能力比TTL电路强。 （4）CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。门电路的功耗只
10、有几 个W，中规模集成电路的功耗也不会超过100W。 （5）CMOS集成电路的集成度比TTL电路高。 （6）CMOS电路适合于特殊环境下工作。 （7）CMOS电路容易受静电感应而击穿，在使用和存放时应注意 静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好，尤其是CMOS电路多余不 用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。 （8）输出范围大 VOH=VDD，VOL=0V（顶天立地）。CMOS数字电路的特点Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项CMOS传输门设控制信号的高、低电平分别为VDD和0V，当C=0， =1时，T1 、T2均截止，输出与输入之间呈现高阻抗（ 109）
11、，传输门截止 。当C=1， =0时，若0vIVDD-VGS（th）N，则T1导通；当|VGS（th）P|vIVDD时，T2导通。因此当vI 在0到VDD之间变化时，T1、T2总有一个导通，输出与输入之间呈现低阻抗（几百），传输门导 通。 Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项传输门的一个重要的、独特的用途是用做作模拟开关，用来传输连 续变化的模拟信号。 9.门电路使用注意事项 TTL门电路使用注意事项 1）电源要求（1）电源电压范围为5V10%，有的要求5V5%。（2）电源入口处应接2050F的滤波电容以滤除纹波电压。（3）在芯片的电源引脚处接0.010.1F
12、的滤波电容过滤高频干扰。（4）逻辑电路和其他强电回路应分别接地。Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项2）输入端的处理（1）输入端不能直接高于+5.5V和低于-0.5V的低内阻电源。（2）多余输入端一般不能悬空。3）TTL门电路的输出端不允许直接接+VCC。CMOS门电路使用注意事项 1）电源要求 （1）CMOS门电路工作电压范围较宽（+3+18V）一般取：VDD降低将使门电路的工作频率下降。 （2）接线时电源极性必须正确，不能接反。 Digital Logic Circuit第5讲 门电路及 使用注意事项2）输入端的处理（1）输入端不允许悬空，通常在输入端和
13、地之间接保护电阻，以防止拔 下电路板后造成输入端悬空。（2）输入高电平不能大于VDD + 0.5V；输入低电平不得小于VSS - 0.5V 。且输入端电流一般应限制在1mA以内。（3）CMOS电路对输入脉冲的上升沿和下降沿有要求，通常当VDD = 5V时 ，上升沿和下降沿应小于10S；VDD = 10V时，上升沿和下降沿应小于5S ；VDD = 15V时，上升沿和下降沿应小于1S。3）输出端的处理（1）CMOS门电路输出端不能线与。（2）总体上讲CMOS门电路的驱动能力要比TTL门电路小得多。但CMOS驱 动CMOS的能力却很强。4）防静电措施（1）不使用时，用导电材料屏蔽保存，或将全部引脚短路。（2）焊接时断开电烙铁电源。（3）开机时先加电源后加信号，关机时先断信号后断电源。（4）不得带电插拔芯片。
