第二章逻辑门电路

基本概念
TTL、COMS、拉电流、灌电流、阀值电压
设计项目：
简单抢答器 功能要求：
用基本门电路构成简易的4人抢答器。A、B、C、D为 抢答器操作开关。任何一个人先将某一开关按下且保持闭合 状态，则与其对应的发光二极管被点亮，表示此人抢答成功； 而紧随其后的其他开关再被按下，与其对应的发光二极管则 不亮。
4. 同或门
能够实现 L A B A B A⊙B “同或”逻辑关系的 电路均称为“同或门”。由非门、与门和或门组合而成的同 或门及逻辑符号如下图所示。
同或门电路： 逻辑符号：
提 双输入端同或门波形图：
示
当输入端A、B 的电平 状态互为相反时，输出端L 一定为低电平；而当输入端 A、B 的电平状态相同时， 输出端 L 一定为高电平。
3 .6V
VOH VC2 Vbe3 Vbe4
5-0.7-0.7=3.6V
TTL与非门工作原理源自文库
输入端全为高电平 T1:Vb1=Vbc1+Vbe2+Vbe5 = 0.7V×3 = 2.1V 发射结反偏而集电极 正偏.处于倒置放大状态 T2：饱和状态 T3 ： Vc2 = Vces2 + Vbe5≈1V ，使 T3 导通， Ve3 = Vc2-Vbe3 = 10.7≈0.3V ， 使 T4 截 止 。 T5：深饱和状态，因此 输出为逻辑低电平 VOL = 0.3V
电路组成：
内容概述
集
成 逻 按器件类型分
辑
门
按集成度分
TTL、ECL I2L、HTL PMOS 双极型集成逻辑门 NMOS CMOS MOS集成逻辑门 SSI（100以下个等效门） MSI（〈103个等效门） LSI （〈104个等效门） VLSI（>104个以上等效门）
2.1 逻辑门电路
基本门电路:与门、或门、非门（又称反相器）。
1. 与非门 与非门电路：
逻辑符号：
逻辑关系式：
L A B
与非门波形图：
提 示
常用门电路也可以由基本门电路“非门”、“与门”、 “或门”间接构成。例如：
常我们将由逻辑符号表示的逻辑电路称为“逻辑图”。
2. 或非门
能够实现 L A B “或非”逻辑关系的电路均称为 “或非门”。在一个或门的输出端连接一个非门就构成了“或 非门”，如下图所示。
L AB
与门波形图：
1）两个输入，一个输出 2）分析电路，（围绕导通与否，先看输入，再分析输出） 3）确定逻辑关系，L=AB
2.1.3 或门
或门电路：
逻辑符号： 或门波形图：
1）两个输入，一个输出 2）分析电路，（围绕导通与否，先看输入，再分析输出） 3）确定逻辑关系，L=A+B
2.1.4 其他常见门电路
电压传输特性
线性区0.6V≤V ≤1.3V， I≤ TTL“与非”门输入电压VI与输出电压 VO之间的关系曲线， 截 止 区 当 VI 0.6V ， 0.7V≤V ＜1.4V 时， T2 导 b2 即 VO = f（VI ） V ≤ 1.3V 时， T 、 T 截止， b1 2 5 通， T 仍截止， V 随 Vb2升 5 C2 输出高电平 VOH = 3.6V 高而下降，经T3、T4两级 射随器使VO下降
3 .6V 3 .6V 3 .6V
2.1V
0 .3V
TTL与非门工作原理
T1：倒置放大状态 T2：饱和状态 T3：导通状态 T4：截止状态 T5：深饱和状态 T2：截止状态 T3：微饱和状态 T4：放大状态 T5：截止状态
输入端全为高电平， 输出为低电平
输入至少有一个为 低电平时，输出为高 电平 由此可见电路的输 出和输入之间满足 与非逻辑关系
2.2 TTL门电路
输入级由多发射极晶体 管T1和基极电组R1组成， 它实现了输入变量 A 、 B、C的与运算
中间级是放大级，由 T2、R2 TTL与非门电路 和R3组成，T2的集电极C2和 发射极E2可以分提供两个相 位相反的电压信号
输出级：由T3、T4、T5和R4、R5组成 其中T3、T4构成复合管，与T5组成推 拉式输出结构。具有较强的负载能力
项目二
2.1 2.2 2.3 2.4
逻辑门电路的应用
逻辑门电路 TTL门电路 MOS集成逻辑门 接口问题
2.5
门电路综合应用
本章小结
主要内容
逻辑门电路的概念、类别等;
逻辑门电路的应用; 常用TTL、COMS集成逻辑门电路 。
主要技能
熟练的掌握集成逻辑门电路的正确使用技能和功能检测技能； 能应用集成逻辑门电路实现特定的逻辑控制； 能完成电路的安装与功能调试。
或非门电路： 逻辑符号：
或非门波形图： 如图蓝色线 条时刻,L输出 为……
3. 异或门
L AB A B A B 能够实现 “异或”逻辑关系 的电路均称为“异或门”。异或门可由非门、与门和或门组 合而成，如下图所示。 异或门电路： 逻辑符号：
提
双输入端异或门波形图：
示
当输入端A、B 的电平 状态互为相反时，输出端L 一定为高电平；当输入端A、 B的电平状态相同时输出L 一定为低电平。
TTL与非门工作原理
输入端至少有一个接低电平 T1 管 :A 端发射结导通， Vb1 = VA + Vbe1 = 1V ，其它发 射结均因反偏而截止. Vb1 =1V, 所以 T2 、 T5 截止 , VC2≈Vcc=5V, T3：微饱和状态。 T4：放大状态。 电路输出高电平为：
0 .3V 3 .6V 3 .6V
与门
或门
非门
2.1.1 非门
定义：输入与输出信号状态满足“非”逻辑关系。
非门电路：
A=1（+5V）时，T导通，L 输出0.2V～0.3V,即：L=0； A=0（0V）时，T截止，L输 出近似+5V,即：L=1； 逻辑符号： 波形图：
逻辑表达式：L A
2.1.2 与门
与门电路：
逻辑符号： 逻辑表达式：
F ABC
TTL与非门工作速度
存在问题：TTL门电路工作速度相对于MOS较快，
但由于当输出为低电平时 T5 工作在深度饱和状态，当 输出由低转为高电平，由于在基区和集电区有存储电
荷不能马上消散，而影响工作速度。
改进型TTL与非门
可能工作在饱和状 态下的晶体管 T1 、 T2 、 T3 、 T5 都用带有肖特 基势垒二极管（ SBD ） 的三极管代替，以限 制其饱和深度，提高 工作速度
改进型TTL与非门
增加有源泄放电路
1、提高工作速度 减少了电路的开启时间 缩短了电路关闭时间 2、提高抗干扰能力 T2、T5同时导通，因此 电压传输特性曲线过渡 区变窄，曲线变陡，输 入低电平噪声容限 VNL 提高了0.7V左右
由T6、R6和R3构成 的有源泄放电路来 代替T2射极电阻R3
TTL“与非”门的外特性及主要参数