集成电子技术基础教程 第二篇第2章(4-1)

集成电子技术基础教程LDC第二篇数字电路和系统第二章集成逻辑门电路集成电子技术基础教程LDC第二章集成逻辑门电路2.2.1集成TTL门电路的主要特性和参数2.2.2集成CMOS门电路的主要特性和参数2.2.3各类门电路应用时的注意事项2.2.4可编程逻辑阵列（PLD）集成电子技术基础教程LDCI=VIL=0.3VT1—on，T2、T5—off，T4、D—offvO=VOH3.6VI=VIH=3.6VT1—倒置，T2、T5—on，T4、D—off，vO=VOL0.3V2.2.1集成TTL门电路的主要特性和参数基本TTL电路集成电子技术基础教程LDC电压传输特性集成电子技术基础教程LDC灌电流负载扇出系数灌电流负载时的驱动门数ILOLOLIINmax灌电流负载输出特性集成电子技术基础教程LDC拉电流负载输出特性IHOHOHIINmax拉电流负载扇出系数拉电流负载时的驱动门数集成电子技术基础教程LDC输入低电平VIL输入低电平上限VILmax(关门电平Voff)输入高电平VIH输入高电平下限VIHmin(开门电平Von)TTL高电平VOH＝3.6VTTL门电路的主要参数TTL低电平VOL＝0.3V低电平输入噪声容限VNL高电平输入噪声容限VNH平均传输延迟时间tpd)(21PLHPHLpdttt集成电子技术基础教程LDC采用抗饱和肖特基三极管采用有源泄放电路TTL门电路的性能改善采用复合管提高带负载能力输入接保护二极管集成电子技术基础教程LDCOC门其它TTL门电路TTL三态门1LENA实现线与逻辑电平转换总线连接信号双向传输集成电子技术基础教程LDCCMOS反相器2.2.2集成CMOS门电路的主要特性和参数vI=VIH=VDDTN—on，TP—off，vO=VOL0VvI=VIL=0VTN—off，TP—on，vO=VOHVDD集成电子技术基础教程LDCNMOS—串联PMOS—并联BALaCMOS与非门集成电子技术基础教程LDCCMOS或非门NMOS—并联PMOS—串联BALb集成电子技术基础教程LDC二、集成CMOS门电路的主要特性CMOS反相器的电压传输特性DDV21实际的特性非常接近理想开关特性。从图可知，它的开门电平和关门电平近似为：集成电子技术基础教程LDC①区段：IVTN，VDD-I|VTP|，TN—off，TP—on(可变电阻区)，O=VDD集成电子技术基础教程LDC②区段：IVTN，VDD-I|VTP|，TN→on，RDS很大，TP—可变电阻区，RDS较小，O集成电子技术基础教程LDC③区段：IVDD/2，TN—on，TP—on，O集成电子技术基础教程LDC④区段：IVDD/2，TN—on，TP—off，O0集成电子技术基础教程LDC⑤区段：VDD-I|VTP|，TN—可变电阻区，TP—off，O=0集成电子技术基础教程LDC三、CMOS门电路的主要参数以5V电源电压时，CMOS和TTL参数之比较：参数名称CMOS（4000系列）TTL（74LS系列）VOH(min)/V4.62.7VOL(max)/V0.050.5IOH(max)/mA-0.51-0.4IOL(max)/mA0.518VIH(min)/V3.52VIL(max)/V1.50.8IIH(max)/uA0.120IIL(max)/mA-0.0001-0.4集成电子技术基础教程LDC四、CMOS传输门TG(TransmitGate)它由NMOS和PMOS管并联而成；C和为互补控制端；C电路符号令C和的高、低电平分别为VDD和0V；输入电压vI的范围为0～VDD之间。C集成电子技术基础教程LDC在时，TP导电DDITPVvVTNDDIVVv0在时，TN导电TNDDITPVVvV在时，两管同时导电IITGLLovvRRRv此时，两管的导电沟道电阻并联，输入/输出间表现为低阻，输入信号传递到输出CC＝0V、＝VDDTN和TP都截止，输入/输出为高阻态CC＝VDD、＝0V传输门工作原理集成电子技术基础教程LDCTG门的两种应用作模拟开关实现信号双向传输集成电子技术基础教程LDC2.2.3各类门电路应用时的注意事项一、多余输入端的处理对于与非门电路：把多余输入端接正电源或与有用端并联使用；对于或非门电路：把多余输入端接地或与有用端并联使用。通过电阻接地时，对TTL这只串联电阻阻值只能在500以下。特别注意：不能把多余输入端悬空。对TTL电路，悬空虽相当于高电平，但易引入干扰；对CMOS电路，悬空无电位，使相应管子截止，破坏逻辑关系，也会引入干扰。集成电子技术基础教程LDC&ABL&ABL“1”≥1ABL≥1ABL≥1ABLR500TTL≥1ABLRCMOS集成电子技术基础教程LDC二、电源的去耦滤波数字电路在脉冲工作状态时，由于电路中晶体管交替工作，会产生脉冲尖峰电流，该电流在电源内阻上产生的压降可能影响正常的逻辑关系。滤除尖峰电流的常用方法是在集成电路电源的引脚端加接一只0.01F～0.1F的电容器。C集成电子技术基础教程LDC三、不同种类的逻辑门之间的连接在连接二种不同种类的逻辑门电路，且当二种逻辑门电路的逻辑电平、驱动能力不一致时，它们之间应加接口电路。要求：驱动门负载门VOH(min)≥VIH(min)VOL(max)≤VIL(max)IOH(max)≥NOHIIH(max)IOL(max)≥NOLIIL(max)集成电子技术基础教程LDCTTL驱动CMOSTTL的输出高电平不满足CMOS的输入高电平要求，其它都满足。因此应将TTL电路输出的高电平提升到CMOS的输入高电平下限值以上。常用方法是接上拉电阻和接电平偏移门电路实现电平转换。上拉电阻电平偏移门集成电子技术基础教程LDCCMOS驱动TTLCMOS电路的最大灌电流太小，不满足要求，其它都满足。常用方法是采用一级CMOS驱动门或先经电流放大器后驱动TTL电路。采用CMOS驱动门采用同相电流放大器集成电子技术基础教程LDC2.3.4可编程逻辑阵列（PLD）PLD(ProgrammableLogicDevice)是指逻辑关系不用固定的硬件来实现，而是利用某种电路，通过编程技术来实现各种逻辑关系，进而达到同一器件实现不同逻辑函数的目的。一、二极管构成的熔丝型可编程门阵列可编程与门可编程与门符号集成电子技术基础教程LDC在未编程前，熔丝相当于短路0),,(CCBBAACBAP工作原理编程：只需将与二极管正极端连的熔丝接地，然后加上编程电压（电源5V时，编程电压为25V）。此时，相应熔丝将流过比正常电流大得多的电流而被熔断（熔丝用低熔点的材料制成）。其它保留。如将与阵中的1#、4#、5#熔丝熔断，则输出变成CBAP1#5#4#通过编程，三变量可编程与门可产生多达64种“与”的逻辑函数集成电子技术基础教程LDC可编程或门可编程或门符号未编程时，321123),,(PPPPPPZ或阵电路的编程可将与二极管负极端连的熔丝接正电源，将熔丝熔断。如将2#熔丝熔断，则编程后的输出为：31PPZ2#三变量可编程或门可产生8种“或”的逻辑函数集成电子技术基础教程LDCPLD表示法硬“连接”—输入项和与门输入线的交叉处用“·”表示编程连接—用“×”表示空—表示没有连接，输入项和与门输入线之间断开实际应用中，可编程与门的输入变量可多达几十个，或门阵列的输入变量有八个以上。为了方便，常用PLD表示法。输入项(输入变量)集成电子技术基础教程LDCPLD中的缓冲器在PLD器件中大量使用缓冲器，一方面增加信号的驱动能力，另一方面产生互补输出。可编程阵列将多个PLD与、或门组合起来就成了PLD的与阵列和或阵列。用来产生各种各样的“与-或”函数式，然后实现各种逻辑电路。集成电子技术基础教程LDC可编程与或阵列电路图PLD表示逻辑图CBAACZ1例如，要实现CBAZ2集成电子技术基础教程LDC二、用可编程与或阵列实现逻辑函数【例2.2.1】用可编程“与-或”阵列实现一位二进制数的加法运算电路。逻辑函数表达式为：解：令加数为Ai，被加数为Bi，进位输入为Ci-1；和为Si，进位输出为Ci。先列出真值表。11iiiiiiCBACBA111iiiiiiiCBCABAC11iiiiiiiCBACBASAiBiCi-1SiCi0000000110010100110110010101011100111111集成电子技术基础教程LDC由逻辑式得可编程与或阵列电路图1111iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAS111iiiiiiiCBCABAC集成电子技术基础教程LDC