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1、第2章 逻辑门电路,2.1 半导体的开关特性 2.2 分立元件门电路 2.3 TTL门电路 2.4 CMOS集成门电路 本章小结 习题,2.1.1 二极管开关特性,2.1 半导体的开关特性,第2章 逻辑门电路,二极管的单向导电性： 外加正向电压（Uth），二极管导通，导通压降约为0.7V； 外加反向电压，二极管截止。,一、二极管的导通条件,第2章 逻辑门电路,二、二极管的截止条件,当Ud0.5 V，或在二极管两端加上反向电压时，二极管可近似认为是开路。因此，可以把Ud0.5V作为二极管的截止条件。一旦截止，即可近似认为电流等于0，相当于开关断开。开关断开的等效电路如左图所示。,2.1 半导体的
2、开关特性,2.1.2 三极管开关特性,第2章 逻辑门电路,2.1 半导体的开关特性,第2章 逻辑门电路,一、饱和导通条件,三极管饱和导通时，如同具有压降 的闭合开关。,三极管临界饱和集电极电流为：,三极管临界饱和基极电流为：,输入高电平 时，实际基极电流为：,三极管饱和导通条件应为：,二、截止条件,硅三极管的截止条件为：,2.1 半导体的开关特性,2.1.2 场效应管开关特性,第2章 逻辑门电路,图（a）为N沟道增强型MOS管，它的开启电压为UT。当ui = UGS UT时，MOS管导通，呈低阻状态，相当于开关接通，uo 0，等效电路如图（c）所示。,场效应管（MOS管）和二极管、三极管一样可
3、以当作开关元件使用。,2.1 半导体的开关特性,2.2.1 与门,2.2 分立元件门电路,第2章 逻辑门电路,Y=AB,2.2.2 或门,2.2 分立元件门电路,第2章 逻辑门电路,Y=A+B,2.2.3 非门,2.2 分立元件门电路,第2章 逻辑门电路,输入为低，输出为高； 输入为高，输出为低。,2.2.3 复合门,2.2 分立元件门电路,第2章 逻辑门电路,与非门的真值表,或非门的真值表,2.3.1 TTL与非门工作原理,2.3 TTL门电路,第2章 逻辑门电路,TTL与非门的电路结构,一、电路组成,2.3.1 TTL与非门工作原理,2.3 TTL门电路,第2章 逻辑门电路,二、逻辑功能,
4、输入端全为高电平（+3.6V）时： T2、T5饱和，输出为低电平。 此时UB1=2.1V，由于T2和T5处于饱和导通，输出端UC5=UOL=0.3V， 即输出Y为低电平。 输入端有低电平（+0.3V）时：T1导通，UB1=1V，T2、T5截止， T3、T4导通，UY约为3.6V，即输出Y为高电平。,74LS00的引脚排列图,2.3.2 TTL集电极开路门,2.3 TTL门电路,第2章 逻辑门电路,1.线与问题,在数字系统中，有些场合需要将门电路的 输出端并联使用，即“线与”。但推拉式输出 的门电路不能并联。,2.OC门,解决上述问题的办法：需要线与时，用 OC 门。,例如，如图所示情形时,门电
5、路会损坏。,OC与非门的电路结构,OC与非门线与图,TTL与非门线与,2.3.3 TTL三态门,2.3 TTL门电路,第2章 逻辑门电路,输出有三种状态： 高电平、低电平、高阻态。,国际符号,TSL反相器的电路结构,TSL门的真值表,2.4.1 CMOS反相器,2.4 CMOS集成门电路,第2章 逻辑门电路,基本电路用T1 (N沟道)管和T2管（P沟道）构成。,输入脉冲幅度通常为VDD。,真值表,表达式,1.电路结构,2.工作原理,2.4.1 CMOS逻辑门,2.4 CMOS集成门电路,第2章 逻辑门电路,一、与非门,1. 组成,两TP管在上，并联；,两TN管在下，串联；,2.工作原理,只有当
6、AB同为1且使串联 的TN管同时导通时，输出 才为0，其它情况输出为1。,功能特点：,3. 输出逻辑表达式,2.4 CMOS集成门电路,第2章 逻辑门电路,二、或非门,3. 输出逻辑表达式,Y=AB,1. 组成,2. 工作原理,只有当AB同为0且使串联 的TP管同时导通时 ，输出 才为1，其它情况输出为0。,功能特点：,=A+B,两TP管在上，串联；,两TN管在下，并联；,2.4 CMOS集成门电路,第2章 逻辑门电路,三、与门和或门,在CMOS与非门的输出端加上一个反相器，便构成了与门； 在CMOS或非门的输出端加上一个反相器，便构成了或门。,四、与或非门,由三个与非门和一个反相器可构成与或
7、非门，如图（a）所示。,与或非门也可以由两个与门和一个或非门构成，如图（b）所示。,2. 输出逻辑表达式,1. 组成,五、异或门,异或门可以由四个与非门构成，如右图 所示， 逻辑表达式为：,2.4.3 CMOS传输门,2.4 CMOS集成门电路,第2章 逻辑门电路,CP0、CP=1，T1和T2截止，相当于开关断开。 CP1、CP=0，T1和T2导通，相当于开关接通，uoui。,由于T1、T2管的结构形式是对称的，即漏极和源极可互易使用，因而CMOS传输门属于双向器件，它的输入端和输出端也可互易使用。,2.4.4 CMOS漏极开路门、三态门,2.4 CMOS集成门电路,第2章 逻辑门电路,一、C
8、MOS漏极开路门,（a）电路结构,（b）逻辑符号,如同TTL OC门，CMOS OD门，可用来实现“线与逻辑”,即可以把几个OD门的输出端用导线直接连接起来实现与运算。,2.4 CMOS集成门电路,第2章 逻辑门电路,二、CMOS三态门,Y =,高阻,1. 工作原理,2. 输出逻辑表达式和图形符号,第2章 逻辑门电路,本章小结,利用半导体器件的开关特性，可以构成与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等各种逻辑门电路，也可以构成在电路结构和特性两方面都别具特色的三态门、OC门、OD门和传输门。 随着集成电路技术的飞速发展，分立元件的数字电路已被集成电路所取代。 TTL电路的优点是开关速度较高，抗干扰能力较强，带负载的能力也比较强，缺点是功耗较大。 CMOS电路具有制造工艺简单、功耗小、输入阻抗高、集成度高、电源电压范围宽等优点，其主要缺点是工作速度稍低，但随着集成工艺的不断改进，CMOS电路的工作速度已有了大幅度的提高。,第3章 组合逻辑电路及其应用,习 题,第3章 组合逻辑电路及其应用,习 题,
