电子技术 数字电路部分第二章 门电路1第二章 门电路 2.1 概述 2.2 分离元件门电路 2.3 TTL集成门电路 2.4 其它类型的TTL门电路 2.5 MOS门电路2门电路是用以实现逻辑关系的电子电 路，与我们所讲过的基本逻辑关系相对应 ，门电路主要有：与门、或门、与非门、 或非门、异或门等。 在数字电路中，一般用高电平代表1 、低点平代表0，即所谓的正逻辑系统。 2.1 概述310ViVoKVccR只要能判断高 低电平即可K开-Vo=1, 输出高电平K合-Vo=0, 输出低电平可用三极 管代替4R1R2AF+VccuAtuFt+Vcc0.3V三极管的开关特性 ：5二极管与门FD1D2AB+12V设二极管的饱和压降 为0.3伏。 2.2 分立元件门电路 6二极管或门FD1D2AB-12V7R1DR2AF+12V +3V三极管非门嵌位二极管（三极管的饱和压降 假设为0.3付）8R1DR2F+12V +3V三极管非门D1D2AB+12V二极管与门与非门91. 体积大、工作不可靠。2. 需要不同电源。3. 各种门的输入、输出电平不匹配。分立元件门电路的缺点102.3.1 TTL与非门的基本原理与分立元件电路相比，集成电路具 有体积小、可靠性高、速度快的特点， 而且输入、输出电平匹配，所以早已广 泛采用。根据电路内部的结构，可分为 DTL、TTL、HTL、MOS管集成门电 路等。 2.3 TTL集成门电路11TTL与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3 T4T1T5b1c1A B C121. 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+5VFR4R2R13kT2R5R3T3 T4T1T5b1c1A B C13+5VFR4R2R13kR5T3 T4T1b1c1A B C1. 任一输入为低电平（0.3V）时“0”1Vuo uo=5-uR2-ube3-ube43.4V 高电平！142. 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+5VFR4R2R13kT2R5R3T3 T4T1T5b1c1A B C152. 输入全为高电平（3.4V）时+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1A B C全反偏“1”饱和uF=0.3V16一、电压传输特性2.3.2 TTL与非门的特性和技术参数测试电路&+5Vuiu017u0(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181. 输出高电平UOH、输出低电平UOLUOH2.4V UOL 0.4V 便认为合格。 典型值UOH=3.4V UOL 0.3V 。 2. 阈值电压UTuiUT时，认为ui是高电平。UT=1.4V19二、输入、输出负载特性&？1. 前后级之间电流的联系20R1T1+5V前级输出为 高电平时前级后级反偏前级流出 电流IOH（ 拉电流）+5VR4R2R5T3 T421前级输出为 低电平时R1T1+5V前级后级流入前级的电流 IOL 约 1.4mA ( 灌电流)+5VR2R13kT2R3T1T5b1c122灌电流的计算饱和23关于电流的技术参数242. 扇出系数 与门电路输出驱动同类门的个数+5VR4R2R5T3 T4T1前级T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前级输出为 高电平时例如 ：25+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前级IOLIiL1IiL2IiL3前级输出为 低电平时26输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：输出高电平时，前级流出的电流（拉电流）：一般与非门的扇出系数为10。由于IOL、IOH的限制，每个门电路输出端所 带门电路的个数，称为扇出系数。273. 输入端通过电阻R接地的情况Rui输入端 “1”,“0”？+5VFR4R2R13kT2R5R3T3 T4T1T5b1c1A B C28R较小时R较小时，uiUT 相当输入低电平，所以 输出为高电平。Rui+5VFR4R2R1 3kT2 R5R3T3T4T1T5b1c1A BC29R增大RuiuiUT时，输入变高，输出变 低电平。R临界=1.45KRui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3 T4T1T5b1c1A B C301. 悬空的输入端相当于接高电平。2. 为了防止干扰，可将悬空的输入 端接高电平。314. 平均传输时间tuiotuoo50%50%tpd1tpd2平均传输时间322.4.1 集电极开路的与非门（OC门）集电极悬空无T3,T4+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1A B CT3T4 2.4 其它类型的TTL门电路33&符号！34应用时输出端要接一上拉负载电阻RLRLUCC+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1A B C351. OC门可以实现“线与”功能&UCCF1F2F3FF=F1F2F3RL输出级UCCRLT5T5T5F36F=F1F2F3 ?任一导通F=0UCCRLF1F2F3F37全部截止F=1F=F1F2F3 ?所以： F=F1F2F3UCCRLF1F2F3F382. 负载电阻RL和电源 UCC可以根据情况选 择&J+30V220VJ如RL用继电器线圈（J）替代，可以 实现对其它电路的控制。391. 如何确定上拉电阻RL?（RL(max) RL(min)）参考：阎石数字电子技术基础P802. 一般的TTL与非门能否线与？ 参考：杨福生电子技术P320402.4.2 三态门E-控制端+5VFR4R2R1T2R5R3T3 T4T1T5A BDE 4101截止 +5VFR4R2R1T2R5R3T3 T4T1T5A BDE 4210导通截止截止高阻态+5VFR4R2R1T2R5R3T3 T4T1T5A BDE 43&ABF符号功能表低电平起作用44&ABF符号功能表高电平起作用45三态门主要作为TTL电路与总线间 的接口电路用途 ：E1、E2、E3轮流 接入高电平，将 不同数据（A、 B、C）分时送 至总线。E1E2E3公用总线ABC462.5.1 MOS反相器0UDSID负载线ui=“1”ui=“0”uo=“0”uo=“1”uiuoUCCRDS 2.5 MOS门电路47uiuoUCCuiuoUCC实际结构等效结构482.5.2 CMOS反相器UCCS T2 DT1AFNMOS管PMOS管CMOS电路49UCCS T2 DT1uiuoui=0截止ugs2=UCC 导通u=“”工作原理 ：50UCCS T2 DT1uiuoui=导通截止u=“”工作原理 ：512.5.2 CMOS电路的优点1. 静态功耗小。2. 允许电源电压范围宽（318V）。3. 扇出系数大，抗噪容限大。52