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1、数电数电03逻辑逻辑(lu j)门电路门电路第一页，共51页。2 2*1、逻辑门、逻辑门:实现基本实现基本(jbn)逻辑运算和复合逻逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。辑运算的单元电路。门电路中以高门电路中以高门电路中以高门电路中以高/低电平表示低电平表示低电平表示低电平表示逻辑逻辑逻辑逻辑(lu j)(lu j)状态的状态的状态的状态的1/01/0获得获得获得获得(hud)(hud)高、高、高、高、低电平低电平低电平低电平的基本原理：的基本原理：的基本原理：的基本原理：开关元件开关元件S由半导由半导体二极管、半导体三体二极管、半导体三极管、场效应管构成。极管、场效应管构成。3.1MOS逻辑门电
2、路逻辑门电路3.1.1 概述概述第1页/共51页第二页，共51页。3 32 2、门电路的分类、门电路的分类、门电路的分类、门电路的分类(fnli)(fnli)：*按逻辑按逻辑(luj)功能分功能分与门与门或门或门非门非门与非门与非门或非门或非门与或非门与或非门异或门异或门同或门同或门第2页/共51页第三页，共51页。4 4按输出按输出(shch)结构分结构分(1)(1)互补互补互补互补(hb)(hb)输出输出输出输出/推拉式输出推拉式输出推拉式输出推拉式输出 性能特点：静态特性好，工作速度较快，带负载性能特点：静态特性好，工作速度较快，带负载(fzi)能力强。但不能线与！能力强。但不能线与！(
3、2)(2)OC输出输出/OD输出：输出：集电极开路集电极开路/漏极开路漏极开路(3)(3)三态输出三态输出：输出有三种状态：输出有三种状态：高电平、低电平、高阻态高电平、低电平、高阻态性能特点：性能特点：能线与！能线与！但工作速度、带负载能力受影响。但工作速度、带负载能力受影响。性能特点：性能特点：能线与！能线与！且工作速度、带负载能力不受影响。且工作速度、带负载能力不受影响。第3页/共51页第四页，共51页。5 5*按开关按开关(kigun)管的类型分管的类型分二极管门电路二极管门电路三极管门电路三极管门电路TTL门电路门电路MOS门电路门电路PMOS门门CMOS门门逻辑门电逻辑门电路路分立
4、门电路分立门电路集成门电路集成门电路NMOS门门TTLTTL逻辑逻辑逻辑逻辑(luj)(luj)门：由若干半导体三极管和电阻组成门：由若干半导体三极管和电阻组成门：由若干半导体三极管和电阻组成门：由若干半导体三极管和电阻组成CMOSCMOS逻辑门：由若干逻辑门：由若干逻辑门：由若干逻辑门：由若干(rugn)(rugn)场效应管和电阻组成场效应管和电阻组成场效应管和电阻组成场效应管和电阻组成性能特点：性能特点：工作速度较快，但功耗较大。工作速度较快，但功耗较大。性能特点：性能特点：功耗和抗干扰能力强，目前工作速度已经功耗和抗干扰能力强，目前工作速度已经可以与可以与TTLTTL比拟，比拟，比拟，比
5、拟，在超大规模和可编程集成器件中有在超大规模和可编程集成器件中有在超大规模和可编程集成器件中有在超大规模和可编程集成器件中有越来越广泛的应用。越来越广泛的应用。越来越广泛的应用。越来越广泛的应用。第4页/共51页第五页，共51页。6 6(2)CMOS集成电路集成电路(jchng-dinl):广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路(jchng-dinl)4000 4000系列系列(xli)(xli)74HC 74HCT74VHC 74VHCT速度慢速度慢与与TTLTTL不兼容不兼容(jin rn)(jin rn)抗干扰抗干扰功耗低功耗低74LVC 74VAUC速
6、度加快速度加快与与TTL兼容兼容负载能力强负载能力强抗干扰抗干扰功耗低功耗低速度两倍于速度两倍于74HC与与TTL兼容兼容负载能力强负载能力强抗干扰抗干扰功耗低功耗低低低(超低超低)电压电压速度更加快速度更加快与与TTL兼容兼容负载能力强负载能力强抗干扰功耗低抗干扰功耗低 7474系列系列74LS系列系列74AS系列系列 74ALS系列系列(1)TTL集成电路集成电路:广泛应用于中大规模集成电路广泛应用于中大规模集成电路第5页/共51页第六页，共51页。7 73 3、门电路的符号、门电路的符号、门电路的符号、门电路的符号(fho)(fho)&与门与门1非门或反相器非门或反相器&与非门与非门1或
7、非门或非门=1异或门异或门=同或门同或门*&CS三态与非门三态与非门(TSL门门)L 1或门或门&(OC/OD门门)集电极集电极/漏极开路漏极开路(kil)与非门与非门&1与或非门与或非门第6页/共51页第七页，共51页。8 83.1.2MOS管的开关管的开关(kigun)特性特性：MOS管工作管工作(gngzu)在可变电阻区，输出低电平在可变电阻区，输出低电平:MOS:MOS管截止管截止(jizh)(jizh)，输出高电平输出高电平当当I VT*第7页/共51页第八页，共51页。9 9MOS管相当于一个管相当于一个(y)由由vGS控制的无触点开关。控制的无触点开关。MOS管工作在可变电阻区，
8、管工作在可变电阻区，相当于开关相当于开关(kigun)“闭合闭合”，输出为低电平。输出为低电平。MOS管截止，管截止，相当于开关相当于开关(kigun)“断开断开”输出为高电平。输出为高电平。当输入为低电平时：当输入为低电平时：当输入为高电平时：当输入为高电平时：MOS管的开关等效电路管的开关等效电路*半导体二极管、三极管也具有这种开关特性！半导体二极管、三极管也具有这种开关特性！第8页/共51页第九页，共51页。1010VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOvOvIVGS(th)PVGS(th)P3.1.3CMOS反相器和传输反相器和传输(chunsh)门门CMOS反相器的电压传输特
9、反相器的电压传输特性接近性接近(jijn)于理想的反相于理想的反相器：器：.静态电流静态电流0，功耗小，功耗小;.推拉式输出级：带负载能推拉式输出级：带负载能力强，转换速度快。力强，转换速度快。一、一、CMOS反相器的电压反相器的电压(diny)传输特传输特性性*第9页/共51页第十页，共51页。1111二、二、CMOS传输传输(chunsh)门门(TG)*C和和C是互补控制端是互补控制端当当C=1、C=0时，时，TG导通，导通，v vO=v vI当当C=0、C=1时，时，TG禁止，禁止，v vO=0相当于受控模拟相当于受控模拟(mn)开关开关TGCv vIv vO1逻辑符号逻辑符号第10页/
10、共51页第十一页，共51页。12123.1.4CMOS3.1.4CMOS与非门与非门与非门与非门、或非门和异或门、或非门和异或门、或非门和异或门、或非门和异或门内部结构不要求内部结构不要求内部结构不要求内部结构不要求(yoqi)(yoqi)，只要求，只要求，只要求，只要求(yoqi)(yoqi)掌握逻辑功掌握逻辑功掌握逻辑功掌握逻辑功能。能。能。能。3.1.5CMOS漏极开路漏极开路(kil)门电路和三态输出门电路门电路和三态输出门电路一、一、COMS漏极开路漏极开路(kil)门电路门电路OD门门1.逻辑符号逻辑符号*第11页/共51页第十二页，共51页。13131 1）实现实现实现实现(sh
11、xin)“(shxin)“线与线与线与线与”逻辑逻辑逻辑逻辑2.OD2.OD门的典型门的典型门的典型门的典型(dinxng)(dinxng)应用应用应用应用何谓何谓(hwi)“线与线与”？靠线连接实现与逻辑的功能靠线连接实现与逻辑的功能将两个门的输出端并联以实现与逻辑的功将两个门的输出端并联以实现与逻辑的功能，称为线与。能，称为线与。使用时输出端要加上拉电阻！使用时输出端要加上拉电阻！第12页/共51页第十三页，共51页。14142)2)实现实现实现实现(shxin)(shxin)总线传输总线传输总线传输总线传输 当当B1、B2和和B3当中只有一个为当中只有一个为1，就可以在同一条，就可以在同
12、一条总线上分时传送信号总线上分时传送信号、和 3)实现逻辑电平实现逻辑电平(din pn)的转换的转换4)驱动驱动(q dn)发光二极管发光二极管 第13页/共51页第十四页，共51页。1515二、二、二、二、CMOSCMOS三态（三态（三态（三态（TSLTSL）门）门）门）门控制控制(kngzh)端或使能端或使能端端当当EN端为有效端为有效(yuxio)电平电平时，时，输出输出(shch)端端L有三种状态：有三种状态：高电平、低电平、高阻态高电平、低电平、高阻态否则输出为高阻态否则输出为高阻态高电平高电平使能使能*A=0,L=0A=1,L=1第14页/共51页第十五页，共51页。16163.
13、1.6门电路的电气特性门电路的电气特性(txng)和参数和参数1.1.输入输入(shr)(shr)和输出的高、低电和输出的高、低电平平vOvI驱动门驱动门G1负载门负载门G211输出输出(shch)(shch)高电平的下限值高电平的下限值 VOH(min)VOH(min)输入输入低低电平的电平的上上限值限值 VIL(max)输入输入高高电平的电平的下下限值限值 VIH(min)输出输出低低电平的电平的上上限值限值 VOL(max)输出输出高电平高电平+VDDVOH(min)VOL(max)0G1门门vO范围范围vO输出输出低电平低电平输入输入高电平高电平VIH(min)VIL(max)+VDD
14、0G2门门vI范围范围输入输入低电平低电平vI*第15页/共51页第十六页，共51页。17172.噪声容限：噪声容限：VIH（min）VOH（min）VIL（max）VOL（max）1输输出出0输出输出1输入输入1输出输出0输入输入v vo1v vI211v vO1v vI2输入输入(shr)高电平噪声容限高电平噪声容限VNH=VOH（min）VIH（min）输入输入(shr)低电平噪声容限低电平噪声容限VNL=VIL（max）VOL（max）VNHVNL*在保证输出电平不变的条件下，输入电平允许在保证输出电平不变的条件下，输入电平允许(ynx)波动的范围。只要波动的范围。只要输入电平在此范围
15、内波动，输出就不受影响。它表示门电路的抗干扰能输入电平在此范围内波动，输出就不受影响。它表示门电路的抗干扰能力。力。驱动门驱动门G1负载门负载门G2噪声容限定义示意图噪声容限定义示意图第16页/共51页第十七页，共51页。1818类型参数74HCVDD=5V74HCTVDD=5V74LVCVDD=3.3V74AUCVDD=1.8VtPLH或tPHL(ns)782.10.93.传输传输(chunsh)延迟时间延迟时间传输延迟时间是表征门电路开关速度传输延迟时间是表征门电路开关速度的参数，它说明门电路在输入脉冲波的参数，它说明门电路在输入脉冲波形的作用下，其输出波形形的作用下，其输出波形(b xn
16、)相相对于输入对于输入波形波形(b xn)延迟了多长时间。延迟了多长时间。门电路的传输门电路的传输(chunsh)延迟时间延迟时间tPHL输出输出50%90%50%10%tPLHtftr输入输入50%50%10%90%*第17页/共51页第十八页，共51页。19194.4.功耗功耗(n ho)(n ho)静态功耗：指的是当电路的输出没有状态静态功耗：指的是当电路的输出没有状态(zhungti)(zhungti)转换时的功耗，转换时的功耗，即门电路空载时电源总电流即门电路空载时电源总电流IDID与电源电压与电源电压VDDVDD的乘积。的乘积。扇入数：取决于逻辑门的输入扇入数：取决于逻辑门的输入(
17、shr)(shr)端的个数。端的个数。6.6.扇入与扇出数扇入与扇出数动态功耗：动态功耗：指的是电路在指的是电路在输出状态转换输出状态转换时的功耗。时的功耗。5.5.开门电平开门电平VON：使与非门开通的输入高电平的最小值。使与非门开通的输入高电平的最小值。关门电平关门电平Voff：使与非门关闭的输入低电平的最大值。使与非门关闭的输入低电平的最大值。*例如：例如：一个一个2 2输入端的与门，其扇入数为输入端的与门，其扇入数为2 2。输入端没有加输入端没有加脉冲信号脉冲信号输入端加脉冲输入端加脉冲信号信号第18页/共51页第十九页，共51页。2020扇出数：是指其在正常扇出数：是指其在正常(zh
18、ngchng)工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。（a)拉电流工作（输出拉电流工作（输出(shch)高电平）情况：高电平）情况：当负载门的个数增加时，总的拉电流当负载门的个数增加时，总的拉电流(dinli)(dinli)将增加，会引起将增加，会引起输出高电压的降低。但不得低于输出高电平的下限值，这就限制输出高电压的降低。但不得低于输出高电平的下限值，这就限制了负载门的个数。了负载门的个数。高电平高电平扇出数扇出数:IOH:驱动门的输出端为高电平电流驱动门的输出端为高电平电流IIH:负载门的输入电流负载门的输入电流*第19页/共51页第二十页，共51页
19、。2121(b)灌电流工作灌电流工作(gngzu)（输出低电平）情况：（输出低电平）情况：当负载门的个数增加时，总的灌电流当负载门的个数增加时，总的灌电流IOL将增加，同时也将引起将增加，同时也将引起输出低电压输出低电压VOL的升高的升高(shno)。保证输出为低电平，并且不。保证输出为低电平，并且不超过输出低电平的上限值。超过输出低电平的上限值。IOL：驱动门的输出端为低电平电流：驱动门的输出端为低电平电流IIL：负载门输入端电流：负载门输入端电流*一般情况下一般情况下取两者中的较小者！取两者中的较小者！第20页/共51页第二十一页，共51页。2222*3.2TTL门电路门电路一、一、TTL
20、与非门的静态与非门的静态(jngti)电压传输特性电压传输特性AB段：输出高电平（逻辑段：输出高电平（逻辑(luj)1）与非门关闭与非门关闭DE段：输出低电平（逻辑段：输出低电平（逻辑(luj)0）与非门开通与非门开通CD段：高低电平过渡段：高低电平过渡理想的静态电压传输特性用折线近似！理想的静态电压传输特性用折线近似！BC段：亦可视为输出高电平段：亦可视为输出高电平v vov vIABCDE3.6V2.48V0.2V0.4V1.4V门槛电压或门槛电压或阈值电平阈值电平Vth第21页/共51页第二十二页，共51页。2323（1）输入级采用多发射极三极管，输出级采用推拉）输入级采用多发射极三极管
21、，输出级采用推拉式结构，有利于提高开关速度和带负载能力；但功式结构，有利于提高开关速度和带负载能力；但功耗较大耗较大(jiod)。（2）普通的）普通的TTL门不能门不能“线与线与”。*二、特点二、特点(tdin)：3.2TTL门电路门电路如何如何(rh)能实现线与？能实现线与？可采用集电极开路与非门或三态门可采用集电极开路与非门或三态门第22页/共51页第二十三页，共51页。2424使用使用(shyng)时输出端要加上拉电阻！时输出端要加上拉电阻！TSL门门片选端或使片选端或使能端能端当当CS端为有效端为有效(yuxio)电平时，电平时，&CSLAB输出输出(shch)端端L有三种状态：有三种
22、状态：高电平、低电平、高阻态高电平、低电平、高阻态L=AB否则为高阻态否则为高阻态CS端有效电平可为高电平，也可端有效电平可为高电平，也可为低电平。为低电平。高电平高电平使能使能L=CSAB&Ru+VCC(OC门门)三、集电极开路与非门三、集电极开路与非门(OC门门)四、三态与非门四、三态与非门(TSL门门)*第23页/共51页第二十四页，共51页。2525三态与非门三态与非门(TSL门门)片选端或使片选端或使能端能端低电平低电平使能使能&CSLABCSABL00010111011101高阻高阻低电平低电平使能使能CSABL1001 011 101 1100高阻高阻高电平高电平使能使能*第24
23、页/共51页第二十五页，共51页。2626三态门三态门(TSL门门)的应用的应用(yngyng)：多个部件以多个部件以TSL门作为输出，并以线与的方式连接，构成总线门作为输出，并以线与的方式连接，构成总线(znxin)形式的电路。形式的电路。方法方法(fngf)：分时控制各个门的：分时控制各个门的CS端，使相应的端，使相应的TSL门的门的CS=1，其，其它它TSL门的门的CS=0。要求：要求：同一时刻，只允许一个部件的数据同一时刻，只允许一个部件的数据进入总线，其它应与总线断路。进入总线，其它应与总线断路。&ABCS&ABCS&ABCS总总线线&ABCSTSL门既可线与，又保持了门既可线与，又
24、保持了TTL与与非门的推拉式输出级非门的推拉式输出级带负载能力带负载能力和工作速度均和工作速度均性能优越，应用广泛。性能优越，应用广泛。*1、多路数据传输、多路数据传输第25页/共51页第二十六页，共51页。2727E=0，门，门1导通，门导通，门2禁止禁止(jnzh)，数据从，数据从A BE=1，门，门2导通，门导通，门1禁止禁止(jnzh)，数据从，数据从B A2、数据、数据(shj)的双向传输：的双向传输：*两个三态门组成的电路，两个三态门组成的电路，门门1为为低低电平使能电平使能门门2为为高高电平使能电平使能10 1TTL电路除非门外，还有与非门、或非门、与或非门、同或门、电路除非门外
25、，还有与非门、或非门、与或非门、同或门、异或门等，分析方法类同。异或门等，分析方法类同。G1G2第26页/共51页第二十七页，共51页。28283.3逻辑逻辑(luj)描述中的几个问题描述中的几个问题正逻辑正逻辑(luj):定义高电平为逻辑定义高电平为逻辑(luj)“1”，低电平为逻辑，低电平为逻辑(luj)“0”。负逻辑负逻辑(luj):定义低电平为逻辑定义低电平为逻辑(luj)“1”，高电平为逻辑，高电平为逻辑(luj)“0”。1、正、负逻辑的规定：、正、负逻辑的规定：*第27页/共51页第二十八页，共51页。2929ABF111ABF1001000000ABF01001011111VLV
26、LVLVLVHVLVLVHVHVLVHVH电平电平(dinpn)表示表示正逻辑正逻辑(lu j)(lu j)负逻辑负逻辑(lu j)(lu j)正逻辑正逻辑与与负逻辑负逻辑的关系：的关系：（与门与门）（或门或门）F=ABF=A+B高高电电平平VH用用逻逻辑辑1表表示示，低电平低电平VL用逻辑用逻辑0表示表示高高电电平平VH用用逻逻辑辑0表表示示，低电平低电平VL用逻辑用逻辑1表示表示同一个逻辑门电路，在不同的逻辑体制下同一个逻辑门电路，在不同的逻辑体制下具有不同的功能具有不同的功能!*第28页/共51页第二十九页，共51页。3030数字系统设计中，一般采用数字系统设计中，一般采用(ciyng)
27、(ciyng)一种逻辑体制，一种逻辑体制，本书采用本书采用(ciyng)(ciyng)的是正逻辑体制。的是正逻辑体制。2、正负逻辑的等效、正负逻辑的等效(dnxio)变换变换正与门正与门负或门负或门正或门正或门负与门负与门正与非门正与非门负或非门负或非门正或非门正或非门负与非门负与非门*第29页/共51页第三十页，共51页。31313、基本基本(jbn)逻辑门电路的等逻辑门电路的等效符号效符号与非门及其等效与非门及其等效(dnxio)符号符号或非门及其等效或非门及其等效(dnxio)符号符号*第30页/共51页第三十一页，共51页。3232*第31页/共51页第三十二页，共51页。33334、
28、逻辑门等效、逻辑门等效(dnxio)符号的应用符号的应用利用逻辑门等效符号，可实现对逻辑电路利用逻辑门等效符号，可实现对逻辑电路(dinl)进行变换，进行变换，以简化电路以简化电路(dinl)，能减少实现电路，能减少实现电路(dinl)的门的种类。的门的种类。*第32页/共51页第三十三页，共51页。34343.4逻辑门电路使用逻辑门电路使用(shyng)中的几个实际问中的几个实际问题题一、各种一、各种(zhn)门电路之间的接口技术门电路之间的接口技术无论何种门电路互连，驱动门必须为负载门提供无论何种门电路互连，驱动门必须为负载门提供合乎标准的高、低电平和足够合乎标准的高、低电平和足够(zgu
29、)的驱动电流。即，的驱动电流。即，必须同时满足下列条件：必须同时满足下列条件：驱动门驱动门(前级前级)负载门负载门(后级后级)VOH(min)VIH(min)VOL(max)VIL(max)IOL(max)IIL(total)灌电流灌电流IOH(max)IIH(total)拉电流拉电流电压接电压接口口电流接口电流接口在数字系统中在数字系统中,有时为了工作速度或功耗的要求，有时为了工作速度或功耗的要求，而采用多种逻辑器件混合使用，常见的是而采用多种逻辑器件混合使用，常见的是TTL与与CMOS器件混合使用。器件混合使用。*1.接口原则：接口原则：第33页/共51页第三十四页，共51页。3535vO
30、vI驱动门驱动门负载门负载门11VOH(min)vOVOL(max)vIVIH(min)VIL(max)负载器件负载器件(qjin)所要求的输所要求的输入电压入电压VOH(min)VIH(min)VOL(max)VIL(max)接口接口(ji ku)电压示意图电压示意图*第34页/共51页第三十五页，共51页。3636灌电流灌电流(dinli)IILIOLIIL拉电流拉电流(dinli)IIHIOHIIH101111n个个011101n个个对负载器件提供足够对负载器件提供足够(zgu)大的拉电流和灌电流大的拉电流和灌电流IOL(max)IIL(total)接口电流示意图接口电流示意图*IOH(
31、max)IIH(total)第35页/共51页第三十六页，共51页。37372.CMOS门驱动门驱动(qdn)TTL门门电流电流(dinli)不匹配不匹配:IOL(CMOS)IIL(TTL)同一封装内的驱动门并联使用同一封装内的驱动门并联使用,以扩大以扩大(kud)带负载能力。带负载能力。可以使用可以使用CMOS驱动器，驱动器，例如漏极开路的例如漏极开路的CC40107等。等。*第36页/共51页第三十七页，共51页。3838外加分立元件的电流外加分立元件的电流(dinli)放大电路。放大电路。*第37页/共51页第三十八页，共51页。3939例例3.4.1 3.4.1 用一个用一个74HC0
32、074HC00与非门电路与非门电路(dinl)(dinl)驱动一个驱动一个7474系列系列TTLTTL反相器和六个反相器和六个74LS74LS系列逻辑门电路系列逻辑门电路(dinl)(dinl)。试验。试验算此时的算此时的CMOSCMOS门电路门电路(dinl)(dinl)是否过载？是否过载？VOH（min)=3.84V，VOL(max)=0.33VIOH（max)=-4mAIOL（max)=4mA74HC00：IIH（max)=0.04mAIIL（max)=1.6mA74系列系列：VIH（min)=2V，VIL(max)=0.8V&111CMOS门门74系列系列74LS74LS系列系列74L
33、S系列系列IIL（max)=0.4mA，IIH（max)=0.02mA，VOH(min)VIH(min)VOL(max)VIL(max)*第38页/共51页第三十九页，共51页。4040总的输入总的输入(shr)电流电流IIL(total)=1.6mA+6 0.4mA=4mA灌电流灌电流(dinli)情况情况拉电流拉电流(dinli)情况情况74HC00:IOH(max)=4mA74系列反相器系列反相器:IIH(max)=0.04mA74LS门：门：IIH(max)=0.02mA总的输入电流总的输入电流IIH(total)=0.04mA+6 0.02mA=0.16mA74HC00:IOL(ma
34、x)=4mA74系列反相器系列反相器:IIL(max)=1.6mA74LS门：门：IIL(max)=0.4mA驱动电路能为负载电路提供足够的驱动电流驱动电路能为负载电路提供足够的驱动电流&111CMOS门门74系列系列74LS74LS系列系列*=IOL(max)IOH(max)第39页/共51页第四十页，共51页。41413.TTL门驱动门驱动(qdn)CMOS门门TTL的输出高电平和的输出高电平和CMOS的输入的输入(shr)高电平不匹配高电平不匹配:VOHVCC时时v可以使用可以使用(shyng)OC门加上拉电阻的方法实现。门加上拉电阻的方法实现。v还可以使用专门的接口电路还可以使用专门的
35、接口电路vCMOS电平电平(dinpn)移动器如移动器如CC40109TTL7474LS:VOH(min)=2.4/2.7V，故可以直，故可以直接接(zhji)驱动驱动74HCT系列系列CMOS门电路。门电路。*v74HCT系列系列CMOS逻辑门电路逻辑门电路VIH=2V，可以直，可以直接驱动接驱动.第41页/共51页第四十二页，共51页。43434.门电路带负载时的接口门电路带负载时的接口(jiku)问问题题门电路不仅要带同类负载，有时还要驱动指示灯、发光门电路不仅要带同类负载，有时还要驱动指示灯、发光(fun)二极管、二极管、LED数码管或其它显示器件。此时，不仅需要数码管或其它显示器件。
36、此时，不仅需要合适的电平配合，还要有一定的驱动电流（功率）。因此，有合适的电平配合，还要有一定的驱动电流（功率）。因此，有的可直接驱动，有的需外加驱动电路。的可直接驱动，有的需外加驱动电路。第42页/共51页第四十三页，共51页。4444限流电阻限流电阻(dinz)RLED正向压降正向压降LED的电流的电流*拉电流拉电流(dinli)驱动驱动反相器驱动反相器驱动(q dn)一发光二极管一发光二极管LED 门电路的输入为低电平门电路的输入为低电平:门电路的输入为高电平门电路的输入为高电平:限流电阻限流电阻RLED正向压降正向压降LED的电流的电流灌电流驱动灌电流驱动第43页/共51页第四十四页，
37、共51页。4545解：解：LED正常发光需要几正常发光需要几mA的电流，并且的电流，并且(bngqi)导通时的压降导通时的压降VF为为1.6V。根据附录。根据附录A查得，当查得，当VCC=5V时，时，VOL(max)=0.1V，IOL(max)=4mA，因此因此ID取值不能超过取值不能超过4mA。限流电阻的最小值为限流电阻的最小值为例例3.4.2试用试用(shyng)74HC04六个六个CMOS反相器中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，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。导通发光。*第44页/共51页第四十五页，共51页。4646TTLTTL反相器
38、或与非门输入反相器或与非门输入反相器或与非门输入反相器或与非门输入(shr)(shr)端负载特性端负载特性端负载特性端负载特性三、多余输入端的三、多余输入端的(dund)处理处理原则：不影响电路的逻辑功能原则：不影响电路的逻辑功能(gngnng)，工作稳定可靠（抗，工作稳定可靠（抗干扰）干扰）输入端悬空输入端悬空相当于输入端接高相当于输入端接高电平。电平。关门电阻关门电阻Roff=0.85K开门电阻开门电阻Ron=2.5K与非门输出高电与非门输出高电与非门输出高电与非门输出高电平称为与非门关闭；平称为与非门关闭；平称为与非门关闭；平称为与非门关闭；与非门输出低与非门输出低与非门输出低与非门输出
39、低电平称为与非门开电平称为与非门开电平称为与非门开电平称为与非门开通。通。通。通。*第45页/共51页第四十六页，共51页。4747CMOS门是由场效应管构成的，输入电阻极高。若输入端悬门是由场效应管构成的，输入电阻极高。若输入端悬空，会由于干扰，破坏原来的逻辑状态，或由于感应电荷空，会由于干扰，破坏原来的逻辑状态，或由于感应电荷(dinh)积累使门电路输入处于中间电平，加大功耗。积累使门电路输入处于中间电平，加大功耗。故故CMOS门多余输入端不允许悬空！门多余输入端不允许悬空！1、对于、对于TTL与门、与非门：与门、与非门：从原则上讲，多余输入端悬空从原则上讲，多余输入端悬空(xunkng)
40、对电路工作无影响。对电路工作无影响。例：例：L=ABC=AB1=AB但为防止但为防止(fngzh)干扰，干扰，（1）经上拉电阻）经上拉电阻RP（13K）接）接+VCC。&VCC*CMOS门直接接门直接接+VDD。第46页/共51页第四十七页，共51页。4848（2）经反相器接地）经反相器接地(jid)。（3）与使用）与使用(shyng)端并联。端并联。&（4）经大电阻）经大电阻(dinz)接地接地&RPRP2.5K&1（指（指TTL与非门）与非门）RP一般取一般取10k以上以上CMOS门不可如此！门不可如此！*第47页/共51页第四十八页，共51页。4949多余输入端绝对多余输入端绝对(jud
41、u)不可悬空！为什么？不可悬空！为什么？L=A+B+C=A+B+1=0（1）接地）接地(jid)；1（2）与输入）与输入(shr)端并端并联。联。1影响逻辑功能！影响逻辑功能！2、对于或门、或非门：、对于或门、或非门：*例：例：多余输入端的多余输入端的处理方法处理方法:第48页/共51页第四十九页，共51页。5050四、其它四、其它(qt)抗干扰措抗干扰措施：施：1.加去耦合滤波器加去耦合滤波器数字电路以数字电路以0、1的跳变方式工作，为防止脉冲、尖的跳变方式工作，为防止脉冲、尖峰电流峰电流(dinli)干扰，可在电源与地之间加干扰，可在电源与地之间加10100F的的电容，在每个芯片的电源和地
42、之间加电容，在每个芯片的电源和地之间加0.1F的滤波电容。的滤波电容。2.接地接地(jid)和安装和安装应将数字和模拟应将数字和模拟“地地”分开，两者在电路板上找分开，两者在电路板上找一个最近点连接起来，减少接线电容引起的自激振荡。一个最近点连接起来，减少接线电容引起的自激振荡。集成电路在焊接时要尽量快，防止焊接热量损坏芯片。集成电路在焊接时要尽量快，防止焊接热量损坏芯片。CMOS芯片在使用和储藏中，要注意静电屏蔽。芯片在使用和储藏中，要注意静电屏蔽。end*第49页/共51页第五十页，共51页。5151作业作业(zuy)作业作业作业作业1 1：习题：习题：习题：习题：P84:3.1.1 P8
43、4:3.1.1，3.1.23.1.2作业作业作业作业2 2：习题：习题：习题：习题：P86:3.3.1 P86:3.3.1，3.3.23.3.2，3.4.13.4.13.4.13.4.1提示：提示：提示：提示：集成门电路选用集成门电路选用集成门电路选用集成门电路选用74LS0474LS04作为驱动器件，其输出低电平电流作为驱动器件，其输出低电平电流作为驱动器件，其输出低电平电流作为驱动器件，其输出低电平电流(dinli)IoL(max)=8mA,VoL(max)=0.5V(dinli)IoL(max)=8mA,VoL(max)=0.5V，电路原理，电路原理，电路原理，电路原理图：图：图：图：*第50页/共51页第五十一页，共51页。