逻辑门与触发器.pptx

1一、一、TTL门电路的主要参数及使用规则门电路的主要参数及使用规则1.TTL与非门电路的主要参数与非门电路的主要参数2.TTL器件的使用规则器件的使用规则二、二、CMOS门电路的主要参数及使用规则门电路的主要参数及使用规则1.CMOS与非门电路的主要参数与非门电路的主要参数2.CMOS器件的使用规则器件的使用规则三、集成逻辑门的基本应用三、集成逻辑门的基本应用4.集电极开路集电极开路(OC)门和三态门和三态(TS)门的应用门的应用3.门电路构成的触发器门电路构成的触发器2一、一、TTL门电路的主要参数及使用规则门电路的主要参数及使用规则1.TTL与非门电路的主要参数与非门电路的主要参数 静态功耗静态功耗PD:输出高电平输出高电平VOH:输出低电平输出低电平VOL:扇出系数扇出系数NO:PD 50 mWVOH 3.5 V，为逻辑，为逻辑1；VOL 0.4 V，为逻辑，为逻辑0；NO =IOL/IIS 一般一般：IIS 1.6mA IOL 16mA3一、一、TTL门电路的主要参数及使用规则门电路的主要参数及使用规则1.TTL与非门电路的主要参数与非门电路的主要参数 平均传输延迟时间平均传输延迟时间tpd:直流噪声容限直流噪声容限VNH和和VNL:tPLH50%50%50%50%tPLH输入输入同相同相输出输出tpd=(tPLH+tPHL)/2 tpd的数的数值很小，一般很小，一般为几几纳秒至几十秒至几十纳秒。秒。指指输入端所允入端所允许的的输入入电压变化的极限范化的极限范围。VNH=VOH minVIH minVNL=VIL maxVOL max4一、一、TTL门电路的主要参数及使用规则门电路的主要参数及使用规则2.TTL器件的使用规则器件的使用规则电源电压电源电压+VCC:只允只允许在在+5V10%范范围内，超内，超过该范范围可能会可能会损坏器件或使坏器件或使逻辑功能混乱。功能混乱。电源滤波电源滤波 TTL器件的高速切器件的高速切换会会产生生电流跳流跳变，其幅度其幅度约4mA5mA。该电流在公共走流在公共走线上的上的压降会降会引起噪声干引起噪声干扰，因此，要尽量，因此，要尽量缩短地短地线以减小干以减小干扰。可在可在电源端并接源端并接1个个100 F的的电容作容作为低低频滤波及波及1个个0.01 F0.1 F的的电容作容作为高高频滤波。波。5输出端的连接输出端的连接 不允不允许输出端直接接出端直接接+5V或接地。除或接地。除OC门和三和三态(TS)门外，其它外，其它门电路的路的输出端不允出端不允许并并联使用，否使用，否则，会引起，会引起逻辑混乱或混乱或损坏器件。坏器件。输入端的连接输入端的连接 输入端串入入端串入1只只1k 10k 电阻与阻与电源源连接接或直接接或直接接电源源电压+VCC来来获得高得高电平平输入。直接接地入。直接接地为低低电平平输入。入。或或门、或非、或非门等等TTL电路的多余的路的多余的输入端不能入端不能悬空，只能空，只能接地；接地；与与门、与非、与非门等等TTL电路的多余路的多余输入端可以入端可以悬空空(相当于接相当于接高高电平平)，但易受到外界干，但易受到外界干扰，可将它，可将它们接接+VCC或与其它或与其它输入端并入端并联使用，使用，输入端并入端并联时，从信号，从信号获取的取的电流将增加。流将增加。2.TTL器件的使用规则器件的使用规则6 二、二、CMOS门电路的主要参数及使用规则门电路的主要参数及使用规则 1.CMOS与非门电路的主要参数与非门电路的主要参数 电电源源电电压压+VDD:+VDD一一般般在在+5V+15V范范围内内均均可可正常工作，并允正常工作，并允许波波动10%。静态功耗静态功耗PD:约在微瓦量在微瓦量级。输出高电平输出高电平VOH:VOHVDD 0.5V为逻辑1。输出低出低电平平VOL:VOLVSS+0.5V为逻辑0(VSS=0V)。扇扇出出系系数数NO:在在工工作作频率率较低低时，扇扇出出系系数数不不受受限限制制。但但在在高高频工工作作时，由由于于后后级门的的输入入电容容成成为主主要要负载，扇扇出出系系数数将将受受到到限限制制，一一般般NO=1020。7 二、二、CMOS门电路的主要参数及使用规则门电路的主要参数及使用规则 1.CMOS与非门电路的主要参数与非门电路的主要参数 平平均均传传输输延延迟迟时时间间tpd:CMOS电路路的的平平均均传输延延迟时间比比TTL电路的路的长得多，通常得多，通常tpd 200ns。直直流流噪噪声声容容限限VNH和和VNL:CMOS器器件件的的噪噪声声容容限限通通常以常以电源源电压+VDD的的30%来估算。来估算。当当+VDD=+5V时，VNH VNL=1.5V，可可见CMOS器器件件的的噪噪声声容容限限比比TTL电路路的的要要大大得得多多，因因此此，抗抗干干扰能力也能力也强得多。得多。提提高高电源源电压+VDD是是提提高高CMOS器器件件抗抗干干扰能能力力的有效措施。的有效措施。82.CMOS器件的使用规则器件的使用规则 l 电源电压电源电压+VDD:电源源电压不能接反，不能接反，规定定+VDD接接电源正极，源正极，VSS接接电源源负极极(通常接地通常接地)。二、二、CMOS门电路的主要参数及使用规则门电路的主要参数及使用规则 输出端的连接：输出端的连接：输出端不允出端不允许直接接直接接+VDD或地，除或地，除三三态门外，不允外，不允许两个器件的两个器件的输出端出端连接使用。接使用。输入端的连接：输入端的连接：输入信号入信号Vi应为VSSViVDD，超出，超出该范范围会会损坏器件内部的保坏器件内部的保护二极管或二极管或绝缘栅极，可在极，可在输入端串接一只限流入端串接一只限流电阻阻(10100)k ；工作速度不高工作速度不高时，允，允许输入端并入端并联使用。使用。多余的多余的输出端不能出端不能悬空，空，应按按逻辑要求直接接要求直接接+VDD或或VSS(地地)；9三、集成逻辑门的基本应用三、集成逻辑门的基本应用 3.门电路构成的触发器门电路构成的触发器SR 去抖开关去抖开关10 4.集电极开路门集电极开路门(OC门门)TTL 电路路 TTL 电路路 D C B A T1 T2 VCC RP L 三、集成逻辑门的基本应用三、集成逻辑门的基本应用 RL A B C D&VCC 因因OC门输出端是悬空的，使用时一定要在门输出端是悬空的，使用时一定要在输输出端与电源出端与电源之间接一电阻之间接一电阻RL。11VOH三、集成逻辑门的基本应用三、集成逻辑门的基本应用 4.OC门和三态门和三态(TS)门的应用门的应用 OC门输出逻辑是门输出逻辑是高高电平时：电平时：n个个OC门线与驱动门线与驱动m个个TTL门电路门电路IIHIIHILIOH式中，式中，VOH min=2.4V，IOH=100 A，IIH=50 A m为负载门输入端入端总个数。个数。12三、集成逻辑门的基本应用三、集成逻辑门的基本应用 4.OC门和三态门和三态(TS)门的应用门的应用VOLIILIILILIOLVOHVOHIOHVOL max=0.4V，IOL=8mA，IIL=0.4mAm为负载门输入端入端总个数。个数。n个个OC门线与驱动门线与驱动m个个TTL门电路门电路 OC门输出逻辑是门输出逻辑是低低电平时：电平时：13三、集成逻辑门的基本应用三、集成逻辑门的基本应用 三态三态(TS)(TS)门与普通门电路不同之处在于多了一个门与普通门电路不同之处在于多了一个控制端控制端(又称禁止端或又称禁止端或使能端使能端ENEN)。将三态缓冲驱动器的将三态缓冲驱动器的输出端直接并联到一条公输出端直接并联到一条公共总线上，当它们的控制共总线上，当它们的控制端端C C轮流为低电平时，可将轮流为低电平时，可将各组数据轮流地传送到总各组数据轮流地传送到总线上。线上。4.OC门和三态门和三态(TS)门的应用门的应用142005-9-1三、集成逻辑门的基本应用三、集成逻辑门的基本应用 在使用反向器作输出显示时，当输出端为高电平时才符合在使用反向器作输出显示时，当输出端为高电平时才符合发光二极管正向连接的要求，但这种拉电流输出对于反向器只发光二极管正向连接的要求，但这种拉电流输出对于反向器只能输出零点几毫安的电流用这种方法想驱动二极管发光是不合能输出零点几毫安的电流用这种方法想驱动二极管发光是不合理的（因发光二极管正常工作电流为理的（因发光二极管正常工作电流为510mA)510mA)。当反向器输出端为低电平时，发光二极管处于正向连接情当反向器输出端为低电平时，发光二极管处于正向连接情况，在这种情况下，反向器一般能输出况，在这种情况下，反向器一般能输出510mA510mA的电流，足以使的电流，足以使发光二极管发光，所以这种灌电流输出作为驱动发光二极管的发光二极管发光，所以这种灌电流输出作为驱动发光二极管的电路是比较合理的。因为发光二极管发光时，电流是由电源电路是比较合理的。因为发光二极管发光时，电流是由电源+5V+5V通过限流电阻通过限流电阻R R、发光二极管流入反向器输出端，好像往反向器、发光二极管流入反向器输出端，好像往反向器里灌电流一样，因此习惯上称它为里灌电流一样，因此习惯上称它为“灌电流灌电流”输出。输出。拉电流与灌电流拉电流与灌电流152005-9-1四、集成逻辑门的测试技术四、集成逻辑门的测试技术 在电路输入端分别接入不同的电平值，用万用表测量输出在电路输入端分别接入不同的电平值，用万用表测量输出端的逻辑电平值，分析是否符合电路的逻辑真值表。端的逻辑电平值，分析是否符合电路的逻辑真值表。静态测试静态测试162005-9-1四、集成逻辑门的测试技术四、集成逻辑门的测试技术 在电路的各输入端分别接入脉冲信号，用示波器观察各输在电路的各输入端分别接入脉冲信号，用示波器观察各输入端和输出端的信号波形，画出其时序波形图，分析是否符合入端和输出端的信号波形，画出其时序波形图，分析是否符合电路逻辑关系。电路逻辑关系。动态测试动态测试17实验的具体实验的具体要求要求集成逻辑门集成逻辑门 P145 6.1.15信号源用信号源用TTL OUT端子；端子；电源（电源（5V），核对无误，再接入！），核对无误，再接入！观察波形时，示波器用观察波形时，示波器用直流耦合直流耦合输入方式；输入方式；实验报告要求实验报告要求要有要有RL、RD的计算过程的计算过程;用坐标纸画出用坐标纸画出vi、vo、vo1、vo2的波形并标出的波形并标出VOH、VOL的值；的值；画出逻辑电路图（应标上管脚号）画出逻辑电路图（应标上管脚号）;1819内容内容2 触发器应用触发器应用Q1Q0Y3Y2Y1Y0001110011101101011110111XX1111 设计要求（见框图）：设计要求（见框图）：请用请用74LS74和逻辑门设计并组装一个模和逻辑门设计并组装一个模4的计数器；的计数器；用逻辑门设计并组装一个用逻辑门设计并组装一个“2-4线译码器线译码器”（见真值表）；（见真值表）；译码器的输出接发光二极管，每次只允许一只发光管亮，译码器的输出接发光二极管，每次只允许一只发光管亮，使发光二极管轮流发光；使发光二极管轮流发光；D触发器与逻辑门应用电路设计触发器与逻辑门应用电路设计:模模4计计数数器器2-4线线译译码码器器12k5 VCPCLRQ1Q0Y3Y2Y1Y02-4线译码器真值表线译码器真值表20译码器译码器/数据分配器数据分配器 译码：译码：译码器的分类：译码器的分类：唯一地址译码器唯一地址译码器代码变换器代码变换器将一系列代码转换成与之对应的有效信号。将一系列代码转换成与之对应的有效信号。将一种代码转换成另一种代码。将一种代码转换成另一种代码。二进制译码器二进制译码器 二二十进制译码器十进制译码器显示译码器显示译码器常见的唯一地址译码器：常见的唯一地址译码器：译码是编码的逆过程，即将某个二进制码翻译码是编码的逆过程，即将某个二进制码翻译成特定的信号，即电路的某种状态。译成特定的信号，即电路的某种状态。译码器的概念与分类译码器的概念与分类译码器：译码器：具有译码功能的逻辑电路称为具有译码功能的逻辑电路称为译码器译码器。21二进制译码器二进制译码器 当使能输入端当使能输入端EI为有效电平时，对应每一组输入为有效电平时，对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端则为相反电平。端则为相反电平。n 个输个输入端入端1个使个使能输入能输入端端EI2n个输个输出端出端译码器的概念与分类译码器的概念与分类22输输 入入输出输出EIABY0Y1Y2Y3HHHHHLLLLHHHLLHHLHHLHLHHLHLHHHHHL2 2线线线线 -4-4线译码器的逻辑电路线译码器的逻辑电路线译码器的逻辑电路线译码器的逻辑电路功能表功能表 译码器的概念与分类译码器的概念与分类23集成集成D触发器介绍触发器介绍(1)集成双集成双D触发器触发器74LS74RDSDDCPQQRDSDDCPQQVcc(+5V)GND(地地)74LS74功能表见书功能表见书P1532425用用2个个2分频器级联组成一个分频器级联组成一个4分频器分频器DCPQQDCPQQCP1Q2QF2Q=F1Q/2=FCP/426实验的具体要求及注意事项：实验的具体要求及注意事项：1.各单元电路的电源要求连在一起；各单元电路的电源要求连在一起；2.布局、布线要规范。要求：电源线用布局、布线要规范。要求：电源线用红色线红色线，地线用，地线用黑色黑色，信号线用其它颜色。信号线用其它颜色。5.实验结果的记录要求规范。实验结果的记录要求规范。4.画输入、输出波形时，要求上、下排列。画输入、输出波形时，要求上、下排列。3.将电路将电路CP 改为改为1kHz输入输入TTL OUT，示波器用，示波器用直流耦直流耦合合输入方式，用坐标纸画出输入方式，用坐标纸画出CP、Q1、Q0和译码器输出和译码器输出波形，注意波形的时序关系，并总结观察多个相关信波形，注意波形的时序关系，并总结观察多个相关信号时序关系的方法。号时序关系的方法。275V接地接地282-4线译码器、线译码器、OC门和门和 555 触摸灯电路触摸灯电路29示波器的示波器的“触发触发”触发触发示波器示波器何时开始何时开始显示波形显示波形 一旦触发被正确设定，可以把不稳定的显示转换为有一旦触发被正确设定，可以把不稳定的显示转换为有意义的波形。意义的波形。同步点同步点触发触发电平电平触发水平位置触发水平位置或左移、或右移或左移、或右移触发触发电平电平30触发的正确设定触发的正确设定 三要素三要素1.1.信源信源3.3.触发斜率触发斜率2.2.触发电平触发电平波形不稳的常见问题：波形不稳的常见问题：1.1.信源选择：信源选择：CH1CH1未加信号，信号未加信号，信号CH2CH2，信源选择，信源选择CH1CH12.2.触发电平：在信号变化范围外触发电平：在信号变化范围外示波器的示波器的“触发触发”31触发水平位置触发水平位置触发触发电平电平触发信源触发信源触发电平触发电平的数字值的数字值触发斜率触发斜率屏幕提示触发信息屏幕提示触发信息32与触发有关的操作与触发有关的操作TRIGGERLEVEL3.SET LEVEL TO 50%3.SET LEVEL TO 50%（设为（设为5050）触发控制钮触发控制钮1.LEVEL1.LEVEL（电平）（电平）改变触发电平值改变触发电平值正确操作：应使触发电平设正确操作：应使触发电平设在信号振幅范围内在信号振幅范围内2.MENU2.MENU（菜单）（菜单）显示触发功能菜单显示触发功能菜单 将触发电平设在信号振幅范围的中点将触发电平设在信号振幅范围的中点33边沿触发功能菜单边沿触发功能菜单自动自动 触发方式触发方式边沿边沿 视频视频 斜率斜率 信源信源 上升上升 CH1 耦合耦合 直流直流 TRIGGER触发类型触发类型 一般选一般选“边沿边沿”触发触发可选：上升沿触发、下降沿触发可选：上升沿触发、下降沿触发内触发：内触发：CH1CH1、CH2CH2外触发：外触发：EXTEXT、EXT/5EXT/5交流线交流线 即即50Hz50Hz工频信号工频信号可选：可选：自动自动、正常、单次触发、正常、单次触发可选：可选：直流直流、交流、噪音抑制、高频抑制、交流、噪音抑制、高频抑制、低频抑制低频抑制34时序电路（计数器）的时序电路（计数器）的波形测量波形测量问题：问题：2.CP 2.CP CH1 CH1，Q1 Q1 CH2 CH2。触发信源选谁？。触发信源选谁？1.1.观测观测3 3个以上的波形，应该如何操作？个以上的波形，应该如何操作？两两比较两两比较 应选择频率低的，即应选择频率低的，即CH2CH23.3.触发斜率应选上升沿还是下降沿？触发斜率应选上升沿还是下降沿？加计数器上升沿；减计数器下降沿加计数器上升沿；减计数器下降沿351.1.观测观测3 3个以上的波形，应该如何操作？个以上的波形，应该如何操作？应将所有波形与应将所有波形与频率最低频率最低的波形比较！的波形比较！建议将建议将频率最低频率最低(周期最长周期最长)的信号始终保持在的信号始终保持在CH1CH1中中具体操作：具体操作：选择频率最低的信号选择频率最低的信号Q2 Q2 CH1 CH1显示显示 触发信源选择触发信源选择 CH1CH1 其它信号其它信号CPCP、Q1Q1分别送分别送 CH2CH2显示显示错误的操作：错误的操作：观察观察CPCP和和Q1Q1观察观察CPCP和和Q2Q2362.CP 2.CP CH1 CH1，Q1 Q1 CH2 CH2。触发信源选谁？。触发信源选谁？应选频率低的通道！应选频率低的通道！错误错误：信源：信源=CH1=CH1正确正确：信源：信源=CH2=CH2显示情况显示情况373、观察计数器的波形时，触发斜率应选上升沿还、观察计数器的波形时，触发斜率应选上升沿还是下降沿？是下降沿？加法加法计数器计数器 应选应选下降沿触发下降沿触发减法减法计数器计数器 应选应选上升沿触发上升沿触发