康华光-数电-第五版配套PPT-课件3.2

输入A输出L0110逻辑真值表逻辑表达式L=A饱和截止T4低电平截止截止饱和倒置工作高电平高电平导通导通截止饱和低电平输出D4T3T2T1输入（3）采用输入级以提高工作速度当TTL反相器I由3.6V变0.2V的瞬间•T2、T3管的状态变化滞后于T1管，仍处于导通状态。•T1管Je正偏、Jc反偏，T1工作在放大状态。T1管射极电流（1+1）iB1很快地从T2的基区抽走多余的存储电荷,从而加速了输出由低电平到高电平的转换。（4）采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力当O=0.2V时当输出为低电平时，T4截止，T3饱和导通，其饱和电流全部用来驱动负载a)带负载能力当O=3.6V时O由低到高电平跳变的瞬间，CL充电，其时间常数很小使输出波形上升沿陡直。而当O由高变低后，CL很快放电，输出波形的下降沿也很好。T3截止，T4组成的电压跟随器的输出电阻很小，输出高电平稳定，带负载能力也较强。输出端接负载电容CL时，b)输出级对提高开关速度的作用1.TTL与非门电路多发射极BJTT1eebceebcA&BAL=B3.2.4TTL逻辑门电路TTL与非门电路的工作原理任一输入端为低电平时:TTL与非门各级工作状态IT1T2T4T5O输入全为高电平(3.6V)倒置使用的放大状态饱和截止饱和低电平（0.2V）输入有低电平(0.2V)深饱和截止放大截止高电平（3.6V）•当全部输入端为高电平时：输出低电平输出高电平2.TTL或非门若A、B中有一个为高电平:若A、B均为低电平:T2A和T2B均将截止，T3截止。T4和D饱和，输出为高电平。T2A或T2B将饱和，T3饱和，T4截止，输出为低电平。BAL=逻辑表达式vOHvOL输出为低电平的逻辑门输出级的损坏3.2.5集电极开路门和三态门电路1.集电极开路门电路VCC(5V)Rb14kΩRc21.6kΩRc4130ΩT4ABCT1T2DRe21kΩT3VCC(5V)Rb14kΩRc21.6kΩRc4130ΩT4ABCT1T2DRe21kΩT3a）集电极开路与非门电路b）使用时的外电路连接C）逻辑功能L=ABOC门输出端连接实现线与VCCT1Re2Rc2Rc4Rb1T2T3T4DABLVCCT1Re2Rc2Rb1T2T3ABLVCCCDRPVDDLAB&&2.三态与非门(TSL)当CS=3.6V时CS数据输入端输出端LAB10010111011100三态与非门真值表当CS=0.2V时CS数据输入端输出端LAB10010111011100××高阻高电平使能==高阻状态与非逻辑ZLABLCS=0____CS=1真值表逻辑符号ABCS&LEN特点:功耗低、速度快、驱动力强3.2.6BiCMOS门电路I为高电平:MN、M1和T2导通，MP、M2和T1截止，输出O为低电平。工作原理:M1的导通,迅速拉走T1的基区存储电荷;M2截止,MN的输出电流全部作为T2管的驱动电流,M1、M2加快输出状态的转换I为低电平:MP、M2和T1导通，MN、M1和T2截止，输出O为高电平。T2基区的存储电荷通过M2而消散。M1、M2加快输出状态的转换电路的开关速度可得到改善M1截止，MP的输出电流全部作为T1的驱动电流。3.5.1正负逻辑问题3.5逻辑描述中的几个问题3.5.2基本逻辑门的等效符号及其应用3.5.1正负逻辑问题1.正负逻辑的规定0110正逻辑负逻辑3.5逻辑描述中的几个问题正逻辑体制:将高电平用逻辑1表示，低电平用逻辑0表示负逻辑体制:将高电平用逻辑0表示，低电平用逻辑1表示ABL110100010001___与非门ABL001011101110某电路输入与输出电平表ABLLLHLHHHLHHHL采用正逻辑___或非门采用负逻辑与非或非负逻辑正逻辑2.正负逻辑等效变换与或非非3.5.2基本逻辑门电路的等效符号及其应用1、基本逻辑门电路的等效符号ABL=LAB=&BA与非门及其等效符号BABAL=≥1系统输入信号中，有的是高电平有效，有的是低电平有效。低电平有效，输入端加小圆圈；高电平有效，输入端不加小圆圈。BA=BABAL==BALAB=≥1或非门及其等效符号BAL=&BA&BABAABBAL==≥1L=ABBABAL==BA≥1&BAL=A+BBAABL==BABAL==&BAL≥1&BA&BAL≥1&BA&BAL&&BA逻辑门等效符号的应用利用逻辑门等效符号，可实现对逻辑电路进行变换，以简化电路，能减少实现电路的门的种类。LAB=&BAendRE&1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7D0D1D2D3D4D5D6D7ICLENALG1G2控制电路LREAL=0=AL1=RE逻辑门等效符号强调低电平有效L=0RE&LG2AL&ALG2LRE&ALG2LRE如RE、AL都要求高电平有效，EN高电平有效如RE、AL都要求低电平有效，EN高电平有效如RE、AL都要求高电平有效，EN低电平有效3.6逻辑门电路使用中的几个实际问题3.6.1各种门电路之间的接口问题3.6.2门电路带负载时的接口问题1)驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范围，包括高、低电压值（属于电压兼容性的问题）。在数字电路或系统的设计中，往往将TTL和CMOS两种器件混合使用，以满足工作速度或者功耗指标的要求。由于每种器件的电压和电流参数各不相同，因而在这两种器件连接时，要满足驱动器件和负载器件以下两个条件：2)驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流（属于门电路的扇出数问题）；3.6.1各种门电路之间的接口问题vOvI驱动门负载门11VOH(min)vOVOL(max)vIVIH(min)VIL(max)负载器件所要求的输入电压VOH(min)≥VIH(min)VOL(max)≤VIL(max)灌电流IILIOLIIL拉电流IIHIOHIIH10111…1n个01110…1n个对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流IOH(max)≥IIH(total)IOL(max)≥IIL(total)驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动电流驱动电路负载电路1、）VOH(min)≥VIH(min)2、）VOL(max)≤VIL(max)4、）IOL(max)≥IIL(total)驱动电路必须能为负载电路提供合乎相应标准的高、低电平IOH(max)≥IIH(total)3、）2、CMOS门驱动TTL门VOH（min)=4.9VVOL(max)=0.1VTTL门（74系列）：VIH(min)=2VVIL(max)=0.8VIOH（max)=-0.51mAIIH（max)=20AVOH(min)≥VIH(min)VOL(max)≤VIL(max)带拉电流负载输出、输入电压带灌电流负载?T3VCCVDDT4R1R2R3T1T2CMOS门(4000系列）：IOL（max)=0.51mAIIL（max)=-0.4mA，IOH(max)≥IIH(total)例用一个74HC00与非门电路驱动一个74系列TTL反相器和六个74LS系列逻辑门电路。试验算此时的CMOS门电路是否过载？VOH（min)=3.84V，VOL(max)=0.33VIOH（max)=-4mAIOL（max)=4mA74HC00：IIH（max)=004mAIIL（max)=1.6mA74系列：VIH（min)=2V，VIL(max)=0.8V&111…CMOS门74系列74LS系列74LS系列IIL（max)=-0.4mA，IIH（max)=0.02mA，VOH(min)≥VIH(min)VOL(max)≤VIL(max)总的输入电流IIL(total)=1.6mA+60.4mA=4mA灌电流情况拉电流情况74HC00:IOH(max)=4mA74系列反相器:IIH(max)=0.04mA74LS门：IIH(max)=0.02mA总的输入电流IIH(total)=0.04mA+60.02mA=0.16mA74HC00:IOL(max)=4mA74系列反相器:IIL(max)=1.6mA74LS门：IIL(max)=0.4mA驱动电路能为负载电路提供足够的驱动电流&111…CMOS门74系列74LS系列3.TTL门驱动CMOS门(如74HC）VOH(min)=2.7VVIH(min)为3.5VTTL（74LS）：CMOS（74HC）：式2、3、4、都能满足，但式1VOH(min)≥VIH(min)不满足（IO：TTL输出级T3截止管的漏电流））IHOOHn(IIRVVPDD=1.用门电路直接驱动显示器件3.6.2门电路带负载时的接口电路LEDRvI1DFOHIVVR=DOLFCCIVVVR=门电路的输入为低电平，输出为高电平时，LED发光当输入信号为高电平，输出为低电平时,LED发光VCCLEDRvI1解：LED正常发光需要几mA的电流，并且导通时的压降VF为1.6V。根据附录A查得，当VCC=5V时，VOL=0.1V，IOL(max)=4mA，因此ID取值不能超过4mA。限流电阻的最小值为Ω825mA4V10615==)..(R例3.6.2试用74HC04六个CMOS反相器中的一个作为接口电路，使门电路的输入为高电平时，LED导通发光。2.机电性负载接口继电器限流电阻vI11用各种数字电路来控制机电性系统的功能,而机电系统所需的工作电压和工作电流比较大。要使这些机电系统正常工作，必须扩大驱动电路的输出电流以提高带负载能力，而且必要时要实现电平转移。如果负载所需的电流不特别大，可以将两个反相器并联作为驱动电路，并联后总的最大负载电流略小于单个门最大负载电流的两倍。如果负载所需的电流比较大，则需要在数字电路的输出端与负载之间接入一个功率驱动器件。