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目录 一、基本逻辑门电路 1、二极管或门电路 2、二极管与门电路 3、三极管非门电路 4、二极管与门或非门电路的缺点 5、解决方法 6、DTL与非门电路 二、TTL逻辑门电路 1、TTL与非门基本结构 2、TTL与非门的开关速度 3、TTL与非门传输延时时间 4、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力 5、TTL与非门抗干扰能力 6、TTL与非门带负载能力 7、灌电流负载 8、拉电流负载 9、TTL非门电路 10、TTL或非门电路 11、TTL与或非门电路 12、TTL集电极开路门(OC门)电路 13、三态门 14、三态门应用编辑 15、TTL集成逻辑门电路系列简介编辑 三、CMOS逻辑门电路 1、NMOS非门编辑 2、NMOS与非门 3、NMOS或非门 4、CMOS非门 5、CMOS非门-电压传输特性 6、CMOS非门-工作速度 7、其他的CMOS门电路 8、带缓冲级的门电路 9、CMOS异或门电路 10、CMOS三态门 11、CMOS逻辑门电路的系列及主要参数 一、基本逻辑门电路 1、二极管或门电路分析: 首先二极管正极高于负极,相当于一条导线,如果二极管正极小于负极,相当于断开的导线。 优先导通原则:电流会根据压降差选择优先导通的一路,当一路导通顺时电流就增大,那么二极管就处于一个导线,另一路的二极管就要根据优先导通后的原则去判断。 当A、B都是0V的时候,底下-12V,二极管正极比负极大,二极管相当于导通状态,0V输出过来,所以L是0v低电平。当A或B其中一个为5V的时候,因为0比-12v大,5v也比-12v大,根据优先导通的原理,要看谁上面压降更大,显然5v的一端比0v的一端压降更大,那么5v直接流向L,那么输出L就是高电平当A、B同时5V的时候,那么两端压降一样,但是有一端会优先导通,我们你不管哪一端会优先导通,最后L输出的还是高电平。 2、二极管与门电路分析: 首先二极管正极高于负极,相当于一条导线,如果二极管正极小于负极,相当于断开的导线。 当A、B都是0V的时候,Vcc5V,AB的二极管正极比负极大,二极管相当于导通状态,L相当于直接通过导线接入0V,所以L输出0V。当A或B其中一个为5V的时候,假设vcc是12v,那么两个都二极管处于导通状态,根据优先导通的原理,那么其中12比0大12v,而12v比5v大7v,12-0这根二极管的压降更大,会优先导通。先导通的一端中间就会变为0v,那么另一个二极管5v接到0v就截止了,那么输出L就是低电平。当A、B同时5V的时候,假如vcc12v,那么两端压降一样,但是有一端会优先导通,不管哪一端会优先导通,那么相当于L接入了5v的导线中,最后L输出的还是高电平,假如vcc是5v那么最后两根都截止,那么L相当于接入了vcc,最后也是高电平。 3、三极管非门电路分析: 若A点输入0V,三极管截止状态,因为如果三极管要离开截止状态,发射结要正偏,但是0V不足以使发射极正偏,那么3-2这条路不通,那么L直接接入Vcc,所以L是5v。 若A点输入5V,那么发射结正偏,因为Vb>Ve(1>2),电阻Rb设计合理的话,流入基极电流Ib会很大,那么三极管就处于饱和状态,那么3-2这条路就接通了,那么L相当于接入地或者饱和压价0.1v左右,L就是0V。 4、二极管与门或非门电路的缺点在多个门串接使用时,会出现: 低电平偏离标准数值的情况。负载能力差。 原因是稳压二级管由于制造工艺,功率,正反压降以及击穿电压都会存在某些不同,从而导致电压降低 分析: 如上图,左边D1二极管正偏,且压降5v-0v大于D2的5v-5v,属于导通状态,D1相当于导线,D2截止相当于断开,p点接入0v,实际因为管压降的关系可能是0.7v,同L点电压继续因为管压降可能是0.7+0.7=1.4v,如果无限级联下去,那么L就不是低电平了。 5、解决方法将二极管与门(或门)电路和三极管非门电路组合起来。 分析: 三极管是采用饱和状态的时候2、3导通,L候是0.3v,截止状态的时候是接到vcc,不会有电平偏移的问题,并且驱动能力强。 6、DTL与非门电路分析: 当A、B、C全接为高电平5V时,二极管D1~D3都截止,而D4、D5和T导通,且T为饱和导通,VL=0.3V,即输出低电平。 A、B、C中只要有一个为低电平0.3V时,则VP~1V,从而使D4、D5和T都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平。 分析: 当输入端ABC 都为高电平的时候,相当于与3之间断开,那么3这个点直接接到vcc为高电平,T2饱和导通,那么T4相当于接地,T4截止,那么D相当于也截止,输出低电平 当输入端有一个位低电平的时候,T1相当于饱和导通,那么T2和T3截止,那么T4相当于饱和导通,D相当于饱和导通,输出相当于接Vcc高电平。 2、TTL与非门的开关速度采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。 导通延迟时间tPHL一从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。截止延迟时间tPLH一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。与非门的传输延迟时间:tpd = (tPHL+tPLH)/2一般TL与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒~十几个纳秒。 4、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力近似地: Vth≈Voff≈Von 即ViVth,与非门开门,输出低电平 Vth又形象化地称为门槛电压。Vth的值为1.3V~1.4V 5、TTL与非门抗干扰能力TTL门电路的输出高低电平不是一个值,而是一个范围。 同样,它的输入高低电平也有一个范围,即它的输入信号允许一定的容差,称为噪声容限。 低电平噪声容限 Vnl=Voff-Vol (max)=0.8V-0.4V=0.4V 高电平噪声容限 Vnh=Von (min)-Von=2.4V-2.0V=0.4V 6、TTL与非门带负载能力输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端接低电平时,从门电路输入端流出的电流。 输入高电平电流lIH——是指当门电路的输入端接高电平时,流入输入端的电流。 有两种情况:①寄生三极管效应: IIH=βp*IB1 β为寄生三极管的电流放大系数。②倒置的放大状态: IIH= βi*IB1 β为倒置放大的电流放大系数。由于βp和βi的值都远小于1,所以IIH的数值比较小,产品规定:IIH1.5ma完全可以。 如果是风扇呢?200ma,就不行,所以设计拉电流。应用 4*3=12v,vcc与gnd 9、TTL非门电路 分析: A点如果高电平,T1截止,电流灌向T2饱和导通,T3饱和导通,T4截止,D截止,L相当于接地输出低电平 A点如果低电平,T1饱和导通,T2、T3截止,T4相当于接入vcc饱和导通,D二极管正偏,L高电平 10、TTL或非门电路分析 如果AB都是0,那么TlA、T1B都是饱和导通,T2A就和T2B都是截止,那么T3也是截止,那么T4饱和导通,L输出高电平 如果A高电平、B低电平。那么TA集电极电流等于Vcc,T2导通,T3导通,L输出低。B低电平,那么T1B饱和导通,T2B截止,和T2A没有任何关系。 11、TTL与或非门电路延伸出来与或非门 12、TTL集电极开路门(OC门)电路集电极开路门open collector,用三极管做得 线与是一种逻辑关系,意思是TTL器件的输出直接相连,实现与的逻辑,就是线与的逻辑。 TTL器件是不能直接线与的,如图所示: 假如G1输出高电平,G2输出低电平。面输出1,那么T4导通,T3截止;下面输出0,那么T4截止,T3饱和导通。L属于深度饱和状态,上面2个器件都可能烧坏,两个器件无法连接到一起。L无法形成线与。 我们把上面的三极管拿掉一个,然后从集电极引出来形成一个集电极开路。 上图如果三极管导通的话,输出引脚是低电平直接接地了。如果三极管截止的话,集电极相当于断开,我们称为高阻态,这个三极管没法输出高电平。需要高电平要接一个上拉电阻,再接一个vcc。 当三极管处于截止状态,下面三极管的引脚相当于断开,但是通过外部vcc实现了输出一个高电平。vcc的电压可以大于基极电压,oc门可以通过外接上拉电阻可以实现驱动大电压驱动。 我们连接之后,同时输出高电平或者低电平都没有问题。如果上面输出1,下面输出0。那么上面的三极管相当于截止,集电极断开,下面的三极管相当于饱和导通,集电极直接可以接地,两个器件可以用导线连接,实现线与逻辑。 OC门进行线与时,外接上拉电阻Rp的选择: 高电平、低电平,高阻态 ![]() 单向总线:如果左图,D1输入,EN使能,那么就能驱动这个总线。同样如何Do取反,下面的器件不工作。 en可以拿出来控制,实现分时双向传送。 15、TTL集成逻辑门电路系列简介![]() (1)74系列—为TTL集成电路的早期产品,属中速TTL器件。 (2)74L系列—为低功耗TTL系列,又称LTTL系列。 (3)74H系列—为高速TTL系列。 (4)74S系列—为肖特基TTL系列,进一步提高了速度。 其中74S系列的几点改进: 采用了抗饱和三极管将Re2用“有源泄放电路代替”。输出级采用了达林顿结构。输入端加了三个保护二极管。74LS系列—为低功耗肖特基系列。74AS系列—为先进肖特基系列,74ALS系列—为先进低功耗肖特基系列。![]() g代表放大倍数 任意一个状态,只有一个管子是处于导通状态。 5、CMOS非门-电压传输特性阈值电压Vdd/2 10ns 与ttl相同 与TTL相比coms能耗更低,速度更快。 |
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