大连理工大学,机械工程学院,机械电子学第三章数字电子

第三章数字电子技术基础3.1逻辑代数基础3.1.1数制和编码3.1.2基本逻辑关系3.2TTL门电路TTL门电路，输入级和输出级均为三极管结构，称为Transistor-TransistorLogic,即TTL电路。数字电路典型类型：TTL门电路CMOS门电路R1R2AF+VccuAtuFt+Vcc0.3V三极管的开关特性：+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCCBAF3.2.1TTL与非门的基本原理任一输入为低电平（0.3V）时“0”1V不足以让T2、T5导通三个PN结导通需2.1V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC任一输入为低电平（0.3V）时“0”1Vuouo=5-uR2-ube3-ube43.4V高电平！输入全为高电平（3.4V）时“1”全导通电位被嵌在2.1V全反偏1V截止+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCVbe5+Vce2=0.7+0.3=1.0输入全为高电平（3.4V）时+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏“1”饱和uF=0.3VABCFu0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)传输特性曲线u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)阈值UT=1.4V理想的传输特性输出高电平输出低电平电压传输特性四2输入与非门74LS00地GND3.2.2TTL门电路芯片简介外形&&&1413121110981234567&管脚电源VCC（+5V）常用TTL逻辑门电路名称国际常用系列型号国产部标型号说明四2输入与非门74LS00T1000四2输入或门四2异或门四2输入或非门四2输入与门双4输入与非门双4输入与门六反相器8输入与非门74LS3274LS0274LS0874LS8674LS2174LS2074LS3074LS04T186T1008T1086T1021T1002一个组件内部有四个门，每个门有两个输入端一个输出端。一个组件内有两个门，每个门有4个输入端。只一个门，8个输入端。有6个反相器。3.2.3TTL门电路使用的注意事项TTL门电路的输入端通过一电阻接地，当该电阻小于1KΩ时，该输入端相当于接低电平；当该电阻大于几KΩ时，该输入端相当于接高电平。TTL与非门电路的某个输入端悬空，相当于输入端接1。3.3CMOS门电路UCCST2DT1AFNMOS管PMOS管CMOS电路UCCST2DT1uiuoui=0截止Ugs2=UCC导通u０=“１”3.3.1工作原理UCCST2DT1uiuoui=１导通截止u０=“０”CMOS——ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor互补金属氧化物半导体特点静态功耗小允许电源电压范围宽（318V）扇出系数大，抗噪容限大速度较TTL偏慢（1-18）3.3.3TTL电路和CMOS电路混合使用条件电流驱动能力（扇出系数）电压驱动能力（噪声容限）输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：21iLiLOLIII输出高电平时，前级流出的电流（拉电流）：21iHiHOHIII每个门电路输出端所带门电路的个数，称为扇出系数。一般TTL门的扇出系数为10。触发器是有记忆功能的逻辑部件触发器输出有两种可能的状态：0、1输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关按功能分类：R-S触发器、D型触发器、JK触发器、T型触发器等3.4触发器&a&bQQDRDS3.4.1基本RS触发器RDSDQ11保持原状态0101101000同时变为1后不确定Q&&K＋5VQQ按钮动作一次，Q端就输出一个正脉冲。即使按钮抖动，输出端也只是在输入波形的第一个跳变沿翻转，不会产生毛刺。开关去抖电路RS电平触发高电平触发低电平触发3.4.2D触发器CPQQCPQQDD（1-24）边沿触发上升(正)沿触发下降(负)沿触发CPQQDCPQQDCPDQn+10Qn1Qn0011边沿触发的D触发器功能表正沿触发集成D触发器介绍(1)集成双D触发器74LS74RDSDDCPQQRDSDDCPQQVcc(+5V)GND(地)例：用D触发器将一个时钟进行2分频.DCPQQCPCPQQ01RD、SD不用时,悬空或通过4.7k的电阻接高电平用2个2分频器级联组成一个4分频器DCPQQDCPQQCP1Q2QF2Q=F1Q/2=FCP/43.4.3几种典型的集成电路简介双四同相缓冲器74LS244双四反相缓冲器74LS240数据收发器74LS245八D锁存器74LS273地址锁存器73LS373三线－八线译码器74LS138