康华光数电第五版.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,*,.,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,逻辑真值表,逻辑表达式,L =A,饱和,截止,T,4,低电平,截止,截止,饱和,倒置工作,高电平,高电平,导通,导通,截止,饱和,低电平,输出,D,4,T,3,T,2,T,1,输入,.,（3）采用输入级以提高工作速度,当TTL反相器,I,由3.6V变0.2V的瞬间,T,2,、,T,3,管的状态变化滞后于,T,1,管，仍处于导通状态。,T,1,管,Je,正偏、,Jc,反偏，,T,1,工作在放大状态。,T,1,管射极电流（1+,1,i,B1,很快地从T,2,的基区抽走多余的存储电荷,从而加速了输出由低电平到高电平的转换。,.,（4）采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力,当,O,=0.2V,时,当输出为低电平时，T,4,截止，T,3,饱和导通，其饱和电流全部用来驱动负载,a)带负载能力,.,当,O,=,3.6V,时,O,由低到高电平跳变的瞬间，C,L,充电，其时间常数很小使输出波形上升沿陡直。而当,O,由高变低后，C,L,很快放电，输出波形的下降沿也很好。,T,3,截止，T,4,组成的电压跟随器的输出电阻很小，输出高电平稳定，带负载能力也较强。,输出端接负载,电容C,L,时,，,b)输出级对提高开关速度的作用,.1.TTL,与非门电路,多发射极,BJT,T,1,e,e,b,c,e,e,b,c,A,&,B,A,L,=,B,3.2.4,TTL,逻辑门电路,.,TTL与非门,电路的工作原理,任一输入端为低电平时:,TTL,与非门各级工作状态,当全部输入端为高电平时：,输出低电平,输出高电平,.,2.TTL,或非门,若,A、B,中有一个为高电平:,若,A、B,均为低电平:,T,2A,和T,2B,均将截止，,T,3,截止。T,4,和D饱和，,输出为高电平。,T,2A,或T,2B,将饱和，,T,3,饱和，T,4,截止，,输出为低电平。,逻辑表达式,.,v,OH,v,OL,输出为低电平的逻辑门输出级的损坏,3.25,集电极开路门和三态门电路,1.集电极开路门电路,.,a,）集电极开路与非门电路,b,）使用时的外电路连接,C）逻辑功能,L,=,A B,OC,门输出端连接实现线与,V,CC,.,2.三态与非门(TSL),当CS=3.6V时,三态与非门真值表,.,当CS=0.2V时,高电平,使能,=,=,高阻状态,与非逻辑,Z,L,AB,L,CS=0,_,CS=1,真值表,逻辑符号,A,B,CS,&,L,EN,.,特点:功耗低、速度快、驱动力强,3.2.6 BiCMOS门电路,I,为高电平:,M,N,、M,1,和,T,2,导通，,M,P,、M,2,和T,1,截止，输出,O,为低电平。,工作原理:,M,1,的导通,迅速拉走,T,1,的基区存储电荷;,M,2,截止,M,N,的输出电流全部作为,T,2,管的驱动电流,M,1,、,M,2,加快输出状态的转换,.,I,为低电平:,M,P,、M,2,和,T,1,导通，,M,N,、M,1,和T,2,截止，输出,O,为高电平。,T,2,基区的存储电荷通过,M,2,而消散。,M1、M2加快输出状态的转换,电路的开关速度可得到改善,M,1,截止，,M,P,的输出,电流全部作为,T,1,的驱动电流。,.,3.5.1 正负逻辑问题,3.5 逻辑描述中的几个问题,3.5.2 基本逻辑门的等效符号及其应用,.,3.5.1 正负逻辑问题,1.正负逻辑的规定,0,1,1,0,正逻辑,负逻辑,3.5 逻辑描述中的几个问题,正逻辑体制:将高电平用逻辑1表示，低电平用逻辑0表示,负逻辑体制:将高电平用逻辑0表示，低电平用逻辑1表示,.,A,B,L,1,1,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,_与非门,A,B,L,0,0,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,某电路输入与输出电平表,A,B,L,L,L,H,L,H,H,H,L,H,H,H,L,采用正逻辑,_或非门,采用负逻辑,与非,或非,负逻辑,正逻辑,2.,正负逻辑等效,变换,与,或,非,非,.,3.5.2 基本逻辑门电路的等效符号及其应用,1、基本逻辑门电路的等效符号,与非门及其等效符号,系统输入信号中，有的是高电平有效，有的是低电平有效。,低电平有效，输入端加小圆圈；高电平有效，输入端不加,小圆圈。,.,或非门及其等效符号,.,.,逻辑门等效符号的应用,利用逻辑门等效符号，可实现对逻辑电路进行变换，,以简化电路，能减少实现电路的门的种类。,.,end,控制电路,逻辑门等效符号强调低电平有效,L=,0,.,如,RE、AL,都要求高电平有效，,EN,高电平有效,如,RE、AL,都要求低电平有效，,EN,高电平有效,如,RE、AL,都要求高电平有效，,EN,低电平有效,.,3.6,逻辑门电路使用中的几个实际问题,3.6.1,各种门电路之间的接口问题,3.6.2,门电路带负载时的接口问题,.,1),驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范围，包括高、低电压值（属于电压兼容性的问题）。,在数字电路或系统的设计中，往往将,TTL和CMOS,两种器件混合使用，以满足工作速度或者功耗指标的要求。由于每种器件的电压和电流参数各不相同，因而在这两种器件连接时，要满足驱动器件和负载器件以下两个条件：,2),驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流和,灌电流,（属于门电路的扇出数问题）；,3.6.1,各种门电路之间的接口问题,.,v,O,v,I,驱动门,负载门,1,1,V,OH,(,min,),v,O,V,OL,(,max,),v,I,V,IH,(,min,),V,IL,(,max,),负载器件所要求的输入电压,V,OH(min),V,IH(min),V,OL(max),V,IL(max),.,灌电流,I,IL,I,OL,I,IL,拉电流,I,IH,I,OH,I,IH,1,0,1,1,1,1,n个,0,1,1,1,0,1,n个,对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流,I,OH(max),I,IH(total),I,OL(max),I,IL(total),.,驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动电流,驱动电路 负载电路,1、）V,OH(min),V,IH(min),2、）V,OL(max),V,IL(max),4、）I,OL(max),I,IL(total),驱动电路必须能为负载电路提供合乎相应标准的高、低电平,I,OH(max),I,IH(total),3、）,.,2、CMOS门驱动TTL门,V,OH（min),=4.9V V,OL(max),=0.1V,TTL门（74,系列）,：,V,IH(min),=2V V,IL(max),=0.8V,I,OH（max),=-0.51mA,I,IH（max),=20,A,V,OH(min),V,IH(min),V,OL(max),V,IL(max),带拉电流负载,输出、输入电压,带灌电流负载?,CMOS门(4000系列）：,I,OL（max),=0.51mA,I,IL（max),=-0.4,m,A，,I,OH(max),I,IH(total),.,例,用一个74HC00与非门电路驱动一个74系列TTL反相器和六个74LS系列逻辑门电路。试验算此时的CMOS门电路是否过载？,V,OH（min),=3.84V，,V,OL(max),=0.33V,I,OH（max),=-4mA,I,OL（max),=4mA,74HC00：,I,IH（max),=004mA,I,IL（max),=1.6mA,74系列：,V,IH（min),=2V，,V,IL(max),=0.8V,&,1,1,1,CMOS,门,74,系列,74LS系列,74LS系列,I,IL（max),=-0.4mA，,I,IH（max),=0.02mA，,V,OH(min),V,IH(min),V,OL(max),V,IL(max),.,总的输入电流,I,IL(total),=1.6mA+6,0.4mA=4mA,灌电流情况,拉电流情况,74HC00,:I,OH(max),=4mA,74系列反相器:,I,IH(max),=0.04mA,74LS门：,I,IH(max),=0.02mA,总的输入电流,I,IH(total),=0.04mA+6,0.02mA=0.16mA,74HC00:,I,OL(max),=4mA,74系列反相器:,I,IL(max),=1.6mA,74LS门：,I,IL(max),=0.4mA,驱动电路能为负载电路提供足够的驱动电流,&,1,1,1,CMOS,门,74,系列,74LS系列,.,3.,TTL门驱动CMOS门(如74HC）,V,OH(min),=,2.7V,V,IH(min),为,3.5V,TTL（74LS ）,：,CMOS（,74,HC）,：,式2、3、4,、都能满足，但式1,V,OH(min),V,IH(min),不满足,（,I,O,：TTL输出级T,3,截止管的漏电流）,.,1.用门电路直接驱动显示器件,3.6.2 门电路带负载时的接口电路,门电路的输入为低电平，输出为高电平时，LED发光,当输入信号为高电平，输出为低电平时,LED发光,.,解：LED正常发光需要几mA的电流，并且导通时的压降,V,F,为1.6V。根据附录A查得，当,V,CC,=5V时，,V,OL,=0.1V，,I,OL(max),=4mA，,因此,I,D,取值不能超过4mA。限流电阻的最小值为,例3.6.2 试用74HC04六个CMOS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，LED导通发光。,.,2.机电性负载接口,用各种数字电路来控制机电性系统的功能,而机电系统所需的工作电压和工作电流比较大。要使这些机电系统正常工作，必须扩大驱动电路的输出电流以提高带负载能力，而且必要时要实现电平转移。,如果负载所需的电流不特别大，可以将两个反相器并联作为驱动电路，并联后总的最大负载电流略小于单个门最大负载电流的两倍。,如果负载所需的电流比较大，则需要在数字电路的输出端与负载之间接入一个功率驱动器件。,.,