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第第第第2 2章章章章 逻辑门电路逻辑门电路逻辑门电路逻辑门电路学习要点：学习要点：基本逻辑门电路的逻辑功能基本逻辑门电路的逻辑功能典型与非门电路结构典型与非门电路结构与非门电路的外特性与级连与非门电路的外特性与级连集电极开路（集电极开路（OC）与非门）与非门三态门三态门获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。导通时阻抗的导通、截止（即开、关）两种工作状态。导通时阻抗很小，相当于短路；截止时阻抗很大，相当于开路。很小，相当于短路；截止时阻抗很大，相当于开路。逻辑逻辑0和和1：电子电路中用高、低电平来表示。电子电路中用高、低电平来表示。2.12.1、二极管的开关特性二极管的开关特性逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。路。简称门电路。基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。与非门、或非门、与或非门和异或门等。二极管符号：二极管符号：正极正极负极负极uD 单向导电性：单向导电性：正向导通正向导通P、N间很小的压降，相当于开关闭合。间很小的压降，相当于开关闭合。反向截止反向截止P、N间等效很大电阻，相当于开关断开。间等效很大电阻，相当于开关断开。二极管的开关特性表现在正向导通和反向截止这二极管的开关特性表现在正向导通和反向截止这样两种不同状态之间的转换过程。样两种不同状态之间的转换过程。正极正极负极负极uD uououi0V时，二极管截止，如时，二极管截止，如同开关断开，同开关断开，uo0V。ui5V时时，二二极极管管导导通通，如如同同0.7V的电压源，的电压源，uo4.3V。二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。Ui0.5V时，时，二极管导通。二极管导通。Ui itt反向恢复时间由电荷存储效应引起的反向恢复时间由电荷存储效应引起的2.22.2、三、三极管的开关特性极管的开关特性ui=0.3V时，因为时，因为uBE0.5V，iB=0，三极管工作在截止，三极管工作在截止状态，状态，ic=0。因为。因为ic=0，所以，所以输出电压：输出电压：ui=1V时，三极管导通，基极电流：时，三极管导通，基极电流：因为因为0iBIBS，三极管工作在，三极管工作在饱和状态。输出电压：饱和状态。输出电压：uoUCES0.3VRbRc+VCCbce截止状态饱和状态iBIBSui=UIL0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3VRbRc+VCCbce0.7V0.3V饱和区截止区放大区iB0输入低电平输入低电平输入高电平输入高电平数字电路中，三极管作为一个由基极电流控制的无触点开关数字电路中，三极管作为一个由基极电流控制的无触点开关：饱和导通：饱和导通：Vce 0，C、E间相当于开关闭合。间相当于开关闭合。截止：截止：VceVcc，C、E间相当于开关断开。间相当于开关断开。开通时间：截止开通时间：截止 饱和，建立基区电荷的时间。饱和，建立基区电荷的时间。关闭时间：饱和关闭时间：饱和 截止，基区存储电荷消散的时间。饱和程度截止，基区存储电荷消散的时间。饱和程度 越深，所需时间越长。越深，所需时间越长。2.3 基本逻辑门电路基本逻辑门电路1 1、二极管与门二极管与门Y=AB2 2、二极管或门二极管或门Y=A+B二极管门电路的电平偏移问题：二极管门电路的电平偏移问题：由于二极管的正向压降，经过一级门后，输出电平与输入电由于二极管的正向压降，经过一级门后，输出电平与输入电平有约平有约0.7V（硅管）的偏移，许多级门电路互相串接时，将（硅管）的偏移，许多级门电路互相串接时，将使高、低电平偏离标准数值越来越远，以至造成错误结果。使高、低电平偏离标准数值越来越远，以至造成错误结果。3 3、三极管非门三极管非门uA0V时，三极管截止，时，三极管截止，iB0，iC0，输出电压，输出电压uYVCC5VuA5V时，三极管导通。基极电流为：时，三极管导通。基极电流为：iBIBS，三极管工作，三极管工作在饱和状态。输出电在饱和状态。输出电压压uYUCES0.3V。三极管临界饱和时三极管临界饱和时的基极电流为：的基极电流为：三极管反相器的带负载问题：三极管反相器的带负载问题：三极管反相器开关速度不高，带负载能力不强。三极管反相器开关速度不高，带负载能力不强。输出高电平时（输出高电平时（T截止），负载使输出高电平下降。截止），负载使输出高电平下降。输出低电平时（输出低电平时（T饱和），负载可能使饱和），负载可能使T退出饱和，使输出低退出饱和，使输出低 电平上升。电平上升。三极管三极管T饱和程度越深，退出饱和所需时间越长（开饱和程度越深，退出饱和所需时间越长（开关速度下降），但带负载能力越强。关速度下降），但带负载能力越强。2.4 TTL逻辑门电路逻辑门电路1 1、TTL与非门电路与非门电路电路构成：电路构成：输入级：多发射极三极管输入级：多发射极三极管T1、Rb1中间放大级：中间放大级：T2、Rc2、Re2推拉式输出级：推拉式输出级：T3和和T4、D、Rc4作用：提高开关速度和提高带负载能力。作用：提高开关速度和提高带负载能力。输入高电平输入高电平3.6V低电平低电平0.3VPN结的压降结的压降0.7 V（2 2）逻辑功能）逻辑功能输入全为高电平输入全为高电平3.63.6V时。时。T2 2、T3 3导通，导通，VB1 1=0.73=2.1=0.73=2.1（V ），），由于由于T3 3饱和导通，输出电压为：饱和导通，输出电压为：VO O=VCES3CES30.30.3V这时这时T2 2也饱和导通，也饱和导通，故有故有VC2C2=VE2E2+VCE2CE2=1=1V。使使T4 4和二极管和二极管D都截止。都截止。实现了与非门的逻辑功能之一：实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输入全为高电平时，输出为低电平输出为低电平。该该发发射射结结导导通通，VB1 1=1=1V。所所以以T2 2、T3 3都都截截止止。由由于于T2 2截截止止，流流过过RC2 2的的电电流较小，可以忽略，所以流较小，可以忽略，所以VB4B4VCCCC=5=5V ，使，使T4 4和和D导通，则有：导通，则有：VO OVC CC C-VBE4BE4-VD D=5-0.7-0.7=3.6=5-0.7-0.7=3.6（V）实现了与非门的逻辑功能的另一方面：实现了与非门的逻辑功能的另一方面：输入有低电平时，输出为高电平输入有低电平时，输出为高电平。综合上述两种情况，综合上述两种情况，该电路满足与非的该电路满足与非的逻辑功能，即：逻辑功能，即：输入有低电平输入有低电平0.30.3V 时。时。TTL与非门提高工作速度的原理与非门提高工作速度的原理性能改善：性能改善：输入由输入由“1”跳至跳至“0”时，时，因因T1射极突跳至射极突跳至“0”，IB1流入流入T1射极，而此时射极，而此时T2，T3尚未脱离饱和，尚未脱离饱和，VC1仍为仍为1.4V，T1发射结正偏，集电结反发射结正偏，集电结反偏处于放大状态，于是有很偏处于放大状态，于是有很大的电流从大的电流从T2基极流向基极流向T1，使使T2基区存储电荷迅速消散，基区存储电荷迅速消散，加快加快T2退出饱和，因而加快退出饱和，因而加快与非门输出由与非门输出由“0”向向“1”的转换的转换 采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电。采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电。74LS00内含内含4个个2输入与非门，输入与非门，74LS20内含内含2个个4输入与非门。输入与非门。实际的与非门器件1714874LS002输入输入4与非门与非门1714874LS308输入与非门输入与非门2.TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力与非门的电压传输特性及抗干扰能力(1)电压传输特性曲线：电压传输特性曲线：Vo=f（Vi）AB段：段：VI 很低，很低，T1饱和，饱和，T2、T3截止，截止，T4、D导通，导通，VO=3.6VBC段：段：VI 到到0.6V，VB2=VI+VCES1=0.7V，T2开始导通，开始导通，T3仍然仍然 截止截止 VO CD段：段：VI 使使VE2=0.7，T2、T3 导通，导通，VO DE段：段：VI，T2、T3 饱和导通，饱和导通，VO=0.3V（1 1）输输出出高高电电平平电电压压V VOHOH在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“1 1”的的输输出出电电压压。VOH的理论值为的理论值为3.63.6V，产品规定输出高电压的最小值，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4=2.4V。（2 2）输输出出低低电电平平电电压压V VOLOL在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“0 0”的的输输出出电电压压。VOL的理论值为的理论值为0.30.3V，产品规定输出低电压的最大值，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4=0.4V。（3 3）关关门门电电平平电电压压V VOFFOFF是是指指输输出出电电压压达达到到VOH（min）时时对对应应的的输输入入电电压压。即即输输入入低低电电压压的的最最大大值值。在在产产品品手手册册中中常常称称为为输输入入低低电电平平电电压压，用用VIL（max）表示。产品规定表示。产品规定VIL（max）=0.8=0.8V。（4 4）开开门门电电平平电电压压V VONON是是指指输输出出电电压压达达到到VOL（max）时时对对应应的的输输入入电电压压。即即输输入入高高电电压压的的最最小小值值。在在产产品品手手册册中中常常称称为为输输入入高高电电平平电电压压，用用VIH（min）表示。产品规定表示。产品规定VIH（min）=2=2V。（5 5）阈值电压阈值电压V Vthth电压传输特性的转电压传输特性的转折区中点对应的输入电压，即决定电折区中点对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。出高、低电压的分界线。即即ViVth，与非门关门，输出高电平；，与非门关门，输出高电平；ViVth，与非门开门，输出低电平。，与非门开门，输出低电平。Vth又常被形象化地称为又常被形象化地称为门槛电压门槛电压。Vth的值为的值为1.31.3V1.1.V。(2)几个重要参数几个重要参数TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为噪声容限噪声容限。（3 3）抗干扰能力）抗干扰能力高电平噪声容限高电平噪声容限VNH=VOH(min)-VIH(min)=2.4V-2.0V=0.4V低电平噪声容限低电平噪声容限VNL=VIL(max)VOL(max)=0.8V-0.4V=0.4V3.TTL与非门的带负载能力与非门的带负载能力输入低电平电流输入低电平电流I IILIL是指当门电路的输入端接低电平是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。时，从门电路输入端流出的电流。可以算出：可以算出：产品规定产品规定IIL1.61.6mA。（1 1）输入特性）输入特性 输入端电压和电流之间的关系输入端电压和电流之间的关系输入高电平电流输入高电平电流I IIHIH是指当门电路的输入端接高电平时，是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流。流入输入端的电流。由于由于i的值远小于的值远小于1 1，所以所以IIH的数值比较小，产品规定：的数值比较小，产品规定：IIH4040uA。倒置的放大状态：如图（倒置的放大状态：如图（b）所）所示。这时示。这时IIH=iIB1B1，i为倒置为倒置放大的电流放大系数。放大的电流放大系数。TTL与非门输入特性与非门输入特性低电平传输特性低电平传输特性当输出为低电平时，当输出为低电平时，T T3 3导通，导通，T T4 4截止，输出的等效电路如下，截止，输出的等效电路如下，由于由于T T3 3饱和导通时，饱和导通时，c-ec-e间的内阻很小，在间的内阻很小，在1010欧姆以内，所以欧姆以内，所以负载电流负载电流i iL L的增加时，的增加时，V VOLOL稍有升高。稍有升高。（2 2）输出特性）输出特性3输出低电平输出低电平灌电流负载灌电流负载当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。当当负负载载门门的的个个数数增增加加，灌灌电电流流增增大大，会会使使T3 3脱脱离离饱饱和和，输输出出低低电电平平升升高高。因因此此，把把允允许许灌灌入入输输出出端端的的电电流流定定义义为为输输出出低低电电平平电电流流I IOLOL，产产品品规规定定IOL=16=16mA。由此可得出。由此可得出:N NOLOL称为输出低电平时的扇出系数。称为输出低电平时的扇出系数。高电平传输特性高电平传输特性当当v vo o=V=VOHOH时，时，T T4 4和和D D导通，导通，T T3 3截止，输出的等效电路如下，由于截止，输出的等效电路如下，由于T T4 4工作在射随状态，电路的输出阻抗很低，当负载电流较小的情况工作在射随状态，电路的输出阻抗很低，当负载电流较小的情况下，负载电流变化时，下，负载电流变化时，V VOHOH的变化很小。随着负载电流的增加，的变化很小。随着负载电流的增加，R4R4上的压降增加，最终使上的压降增加，最终使T4T4的的b-cb-c结正偏，结正偏，T4T4进入饱和状态，此时，进入饱和状态，此时，T4T4失去了射随的功能，因此，失去了射随的功能，因此，V VOHOH随随i iL L的增加而迅速下降。的增加而迅速下降。输出高电平输出高电平拉电流负载拉电流负载 NOH称为称为输出高电平时的扇出系数输出高电平时的扇出系数。产品规定产品规定IOH=0.4=0.4mA。由此可得出：。由此可得出：当当驱驱动动门门输输出出高高电电平平时时，电电流流从从驱驱动动门门拉拉出出,流流至至负载门的输入端。负载门的输入端。拉拉电电流流增增大大时时，RC4C4上上的的压压降降增增大大，会会使使输输出出高高电电平平降降低低。因因此此，把把允允许许拉拉出出输输出出端端的的电电流流定定义义为为输输出出高高电电平平电电流流I IOHOH。一一般般NOLNOH，常常取取两两者者中中的的较较小小值值作作为为门门电电路路的的扇出系数，用扇出系数，用NO表示。表示。高电平输出电流高电平输出电流IOH：输出为高电平时，提供给外接负载的最大输出为高电平时，提供给外接负载的最大输出电流，超过此值会使输出高电平下降。输出电流，超过此值会使输出高电平下降。IOH表示电路的拉电表示电路的拉电流负载能力。流负载能力。低电平输出电流低电平输出电流IOL：输出为低电平时，外接负载的最大输出电输出为低电平时，外接负载的最大输出电流，超过此值会使输出低电平上升。流，超过此值会使输出低电平上升。IOL表示电路的灌电流负载表示电路的灌电流负载能力。能力。高电平输入电流高电平输入电流IIH：输入为高电平时的输入电流，也即当前输入为高电平时的输入电流，也即当前级输出为高电平时，本级输入电路造成的前级拉电流。级输出为高电平时，本级输入电路造成的前级拉电流。低电平输入电流低电平输入电流IIL：输入为低电平时的输入电流，也即当前：输入为低电平时的输入电流，也即当前级输出为低电平时，本级输入电路造成的前级灌电流。级输出为低电平时，本级输入电路造成的前级灌电流。灌电流：灌电流：IOLNOLIIL 拉电流：拉电流：IOHNOHIIH NO=min（NOL，NOH）（3 3）输入端负载特性）输入端负载特性在门电路的输入端与地之间或者输入端与信号的低电平之间接入电阻，在门电路的输入端与地之间或者输入端与信号的低电平之间接入电阻，由于输入电流流过由于输入电流流过RP必然产生压降，而形成输入端电位必然产生压降，而形成输入端电位vI，从上式中可以看出，从上式中可以看出，R RP P R R1 1时，时，v vI I几乎与几乎与R RP P成正比，但是当成正比，但是当v vI I上升到上升到1.4V1.4V以以后，由于后，由于T T2 2和和T T3 3的发射结导通，的发射结导通，v vb1b1 被钳位在被钳位在2.1V2.1V，所以即使，所以即使R RP P增加，增加，v vI I也也不再升高不再升高。这时，这时，v vI I与与R RP P的关系不再满足上式的关系不再满足上式。v vI I随随R RP P变化的规律，即输入端负载特性为变化的规律，即输入端负载特性为（4）扇出数）扇出数扇出系数扇出系数NO：指一个门电路能带同类门的最大数目，它表指一个门电路能带同类门的最大数目，它表示门电路的带负载能力。一般示门电路的带负载能力。一般TTL门电路门电路NO8。门电路级联：门电路级联：前一个器件的输出就是后一个器前一个器件的输出就是后一个器件的输入，后一个是前一个的负载，两者要相互影响。件的输入，后一个是前一个的负载，两者要相互影响。“0”“1”“1”“0”负载能力的计算N1IIH i iL LN1=i iL L/IIH=400/40=10例例 计算计算TTLTTL反相器的扇出数，要求反相器的扇出数，要求G G1 1输出的高、低电平满输出的高、低电平满足足V VOHOH大于等于大于等于3.2V3.2V，V VOLOL小于等于小于等于0.2V0.2V。“1”G1保证输出高电平大于等于保证输出高电平大于等于3.2V3.2V时，可以时，可以驱动门电路的个数为驱动门电路的个数为N N1 1 查高电平输出特性曲线，查高电平输出特性曲线，V VOHOH=3.2V=3.2V时，时，i iL L=-7.5mA=-7.5mA，但考虑到功耗的限制，但考虑到功耗的限制，i iL L0.4mA0.4mA由输入特性可知，高电平输入电流为由输入特性可知，高电平输入电流为4040微安微安“0”G1N2IIL i iL LN2=i iL L/IIL=16/1=16保证输出低电平小于等于保证输出低电平小于等于0.2V0.2V时，可以时，可以驱动门电路的个数为驱动门电路的个数为N N2 2 查低电平输出特性曲线，查低电平输出特性曲线，V VOHOH=0.2V=0.2V时，时，i iL L=16mA=16mA，由输入特性可知，低电平输入电流为由输入特性可知，低电平输入电流为-1mA-1mA所以，门电路的扇出系数为所以，门电路的扇出系数为10（5 5）平均传输时间）平均传输时间t tpdpd：传输延迟时间：输出波形相对于输入波形的滞后时间。传输延迟时间：输出波形相对于输入波形的滞后时间。信号通过与非门时所需的平均延迟时间。在工作频率较高的数字信号通过与非门时所需的平均延迟时间。在工作频率较高的数字电路中，信号经过多级传输后造成的时间延迟，会影响电路的逻电路中，信号经过多级传输后造成的时间延迟，会影响电路的逻辑功能。辑功能。描述开关特性的参数：描述开关特性的参数：tPLH，tPHL，tPd (Propagation Delay)tPd=(tPLHtPHL)/2 （约（约35ns）A=0时，时，T2、T3截止，截止，T4、D导通，导通，Y=1。A=1时，时，T2、T3导通，导通，T4、D截止，截止，Y=0。TTL非门非门4.4.TTL门电路的其他类型门电路的其他类型或非门或非门 与或非门与或非门与与门门Y=AB=AB或或门门Y=A+B=A+B异异或或门门 在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为称为线与线与。普通的普通的TTL门电路不能进行线与门电路不能进行线与。为此，为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路专门生产了一种可以进行线与的门电路集电极开路门。集电极开路门。集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）A、B不全为不全为1时，时，uB1=1V，T2、T5截止，截止，Y=1。接入外接电阻接入外接电阻R后：后：A、B全为全为1时，时，uB1=2.1V，T2、T5饱和导通，饱和导通，Y=0。OC与非门的电路结构 A B+VCC Y R Y A B&OC门逻辑符号 T1 T2 T5 uB1 实现线与。实现线与。电路如图所示，逻辑关系为电路如图所示，逻辑关系为:OC门主要的应用门主要的应用：（1）当输出高电平时，当输出高电平时，RP不能太大，不能太大，RP为最大值时要保证输出电压为为最大值时要保证输出电压为VOH（min），得，得OC门进行线与时，外接上拉电阻门进行线与时，外接上拉电阻RP的选择：的选择：IHOHOHCCmInIVV+-RP IOH+V&RCCPVOHIIHIIHIIHn&（2）当输出低电平时，当输出低电平时，RP不能太小，不能太小，RP为最小值时要保证输出电压为为最小值时要保证输出电压为VOL（max），得，得 外接电阻外接电阻R的的取值范围为：取值范围为：+V&RPCCOLVIILILIn&IOL（1 1）三态输出门的结构及工作原理。）三态输出门的结构及工作原理。当当EN=0=0时时，G输输出出为为1 1，D1 1截截止止，相相当当于于一一个个正正常常的的二二输输入入端端与与非非门门，称为正常工作状态。称为正常工作状态。当当EN=1时时，G输输出出为为0，T4、T3都都截截止止。这这时时从从输输出出端端L看看进进去去，呈呈现现高阻，称为高阻态，或禁止态。高阻，称为高阻态，或禁止态。三态输出门三态输出门TSL门的应用：门的应用：作多路开关：作多路开关：E=0时，门时，门G1使使能，能，G2禁止，禁止，Y=A；E=1时，时，门门G2使能，使能，G1禁止，禁止，Y=B。信号双向传输：信号双向传输：E=0时信号向右传时信号向右传送，送，B=A；E=1时时信号向左传送，信号向左传送，A=B。构成数据总线：让各门的控构成数据总线：让各门的控制端轮流处于低电平，即任何制端轮流处于低电平，即任何时刻只让一个时刻只让一个TSL门处于工作门处于工作状态，而其余状态，而其余TSL门均处于高门均处于高阻状态，这样总线就会轮流接阻状态，这样总线就会轮流接受各受各TSL门的输出。门的输出。5 5、TTL系列集成电路系列集成电路TTL系列集成电路系列集成电路74：标标准准系系列列，前前面面介介绍绍的的TTL门门电电路路都都属属于于74系系列列，其其典典型型电路与非门的平均传输时间电路与非门的平均传输时间tpd10ns，平均功耗，平均功耗P10mW。74H：高速系列，是在：高速系列，是在74系列基础上改进得到的，其典型电路系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间与非门的平均传输时间tpd6ns，平均功耗，平均功耗P22mW。74S：肖特基系列，是在：肖特基系列，是在74H系列基础上改进得到的，其典型电系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间路与非门的平均传输时间tpd3ns，平均功耗，平均功耗P19mW。74LS：低功耗肖特基系列，是在：低功耗肖特基系列，是在74S系列基础上改进得到的，系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间其典型电路与非门的平均传输时间tpd9ns，平均功耗，平均功耗P2mW。74LS系列产品具有最佳的综合性能，是系列产品具有最佳的综合性能，是TTL集成电路的主流，集成电路的主流，是应用最广的系列。是应用最广的系列。2.5 CMOS传输门传输门(常用来作模拟开关常用来作模拟开关)1.当当2.当当等效于开关断开等效于开关断开等效于开关闭合等效于开关闭合CMOS数字电路的特点数字电路的特点（1）CMOS电路的工作速度比电路的工作速度比TTL电路的低。电路的低。（2）CMOS带负载的能力比带负载的能力比TTL电路强。电路强。（3）CMOS电电路路的的电电源源电电压压允允许许范范围围较较大大，约约在在318V，抗抗干干扰能力比扰能力比TTL电路强。电路强。（4）CMOS电电路路的的功功耗耗比比TTL电电路路小小得得多多。门门电电路路的的功功耗耗只只有有几个几个W，中规模集成电路的功耗也不会超过，中规模集成电路的功耗也不会超过100W。（5）CMOS集成电路的集成度比集成电路的集成度比TTL电路高。电路高。（6）CMOS电电路路容容易易受受静静电电感感应应而而击击穿穿，在在使使用用和和存存放放时时应应注注意意静静电电屏屏蔽蔽，尤尤其其是是CMOS电电路路多多余余不不用用的的输输入入端端不不能能悬悬空空，应应根据需要接地或接高电平。根据需要接地或接高电平。2.6 正负逻辑问题正负逻辑问题 正负逻辑的规定正负逻辑的规定 在逻辑电路中，常把电平的高、低和逻辑在逻辑电路中，常把电平的高、低和逻辑0、1联系联系起来，若起来，若H=1,L=0,称正逻辑；若称正逻辑；若H=0,L=1,称负逻辑。称负逻辑。同一电路可以采用正逻辑，也可采用负逻辑，使同同一电路可以采用正逻辑，也可采用负逻辑，使同一电路具有不同的逻辑功能。一般无特殊说明均采一电路具有不同的逻辑功能。一般无特殊说明均采用正逻辑用正逻辑。S输出信号输入信号R10正逻辑01负逻辑A BFL LH LL HH HHHHLA BF0 01 00 11 11110A BF1 10 11 00 00001与非门功能表正真值表负真值表等效逻辑变换：等效逻辑变换：与非或非与非或非与或与或非非非非正负逻辑的转换正负逻辑的转换一、一、TTL与与CMOS器件之间的接口问题器件之间的接口问题 两种不同类型的集成电路相互连接，驱动门必须要为负两种不同类型的集成电路相互连接，驱动门必须要为负载门提供符合要求的高低电平和足够的输入电流，即要满载门提供符合要求的高低电平和足够的输入电流，即要满足下列条件：足下列条件：驱动门的驱动门的VOH（min）负载门的负载门的VIH（min）驱动门的驱动门的VOL（max）负载门的负载门的VIL（max）驱动门的驱动门的IOH（max）负载门的负载门的IIH（总）（总）驱动门的驱动门的IOL（max）负载门的负载门的IIL（总）（总）2.7 2.7 集成逻辑门电路的应用集成逻辑门电路的应用 （b）用用TTL门门电电路路驱驱动动5 5V低低电电流继电器。流继电器。二、二、TTL和和CMOS电路带负载时的接口问题电路带负载时的接口问题1 1对于电流较小、电平能够匹配对于电流较小、电平能够匹配的负载可以直接驱动。的负载可以直接驱动。（a a）用）用TTL门电路驱动发光二极门电路驱动发光二极管管LED，这时只要在电路中串接，这时只要在电路中串接一个约几百一个约几百W W的限流电阻即可。的限流电阻即可。2 2带大电流负载带大电流负载（a a）可将同一芯片上的多个门并联作为驱动器，如图（）可将同一芯片上的多个门并联作为驱动器，如图（a）所示。）所示。（b b）也可在门电路输出端接三极管，以提高负载能力，如图（）也可在门电路输出端接三极管，以提高负载能力，如图（b）所示。）所示。+VPRCC1（2 2）对对于于或或非非门门及及或或门门，多多余余输输入入端端应应接接低低电电平平，比比如如直直接接接接地地；也也可可以以与与有有用用的的输输入入端端并并联使用。联使用。三、多余输入端的处理三、多余输入端的处理（1 1）对于与非门及与门，多余输入端）对于与非门及与门，多余输入端应接应接高电平高电平，比如直接接电源正端，比如直接接电源正端，或通过一个上拉电阻（或通过一个上拉电阻（1 13 3kW W）接）接电源正端；在前级驱动能力允许时，电源正端；在前级驱动能力允许时，也可以与有用的输入端并联使用。也可以与有用的输入端并联使用。3 3一端消去或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。一端消去或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。2 2任一条线一端上的小圆圈移到另一端，其逻辑关系不变。任一条线一端上的小圆圈移到另一端，其逻辑关系不变。2.8 2.8 混合逻辑中逻辑符号的变换混合逻辑中逻辑符号的变换1 1逻辑图中任一条线的两端同时加上或消去小圆圈，其逻辑关系不变。逻辑图中任一条线的两端同时加上或消去小圆圈，其逻辑关系不变。小结：小结：（1）对于各种集成电路，使用时一定要在推荐的工作条件范围）对于各种集成电路，使用时一定要在推荐的工作条件范围内，否则将导致性能下降或损坏器件。内，否则将导致性能下降或损坏器件。（2）数字集成电路中多余的输入端在不改变逻辑关系的前提下）数字集成电路中多余的输入端在不改变逻辑关系的前提下可以并联起来使用，也可根据逻辑关系的要求接地或接高电平。可以并联起来使用，也可根据逻辑关系的要求接地或接高电平。TTL电路多余的输入端悬空表示输入为高电平；但电路多余的输入端悬空表示输入为高电平；但CMOS电路，电路，多余的输入端不允许悬空，否则电路将不能正常工作。多余的输入端不允许悬空，否则电路将不能正常工作。（3）TTL电路和电路和CMOS电路之间一般不能直接连接，而需利用电路之间一般不能直接连接，而需利用接口电路进行电平转换或电流变换才可进行连接，使前级器件的接口电路进行电平转换或电流变换才可进行连接，使前级器件的输出电平及电流满足后级器件对输入电平及电流的要求，并不得输出电平及电流满足后级器件对输入电平及电流的要求，并不得对器件造成损害。对器件造成损害。利用半导体器件的开关特性，可以构成与门、利用半导体器件的开关特性，可以构成与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等各种逻辑门电路，也可以构成在电路结构和特性等各种逻辑门电路，也可以构成在电路结构和特性两方面都别具特色的三态门、两方面都别具特色的三态门、OCOC门、门、ODOD门和传输门。门和传输门。随着集成电路技术的飞速发展，分立元件的随着集成电路技术的飞速发展，分立元件的数字电路已被集成电路所取代。数字电路已被集成电路所取代。TTLTTL电路的优点是开关速度较高，抗干扰能力电路的优点是开关速度较高，抗干扰能力较强，带负载的能力也比较强，缺点是功耗较大。较强，带负载的能力也比较强，缺点是功耗较大。CMOSCMOS电路具有制造工艺简单、功耗小、输入电路具有制造工艺简单、功耗小、输入阻抗高、集成度高、电源电压范围宽等优点，其主阻抗高、集成度高、电源电压范围宽等优点，其主要缺点是工作速度稍低，但随着集成工艺的不断改要缺点是工作速度稍低，但随着集成工艺的不断改进，进，CMOSCMOS电路的工作速度已有了大幅度的提高。电路的工作速度已有了大幅度的提高。本章小结