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1、第二章门电路 2-1 概述 2-2 二极管、三极管、MOS 管开关等效电路 2-3 最简单的与、或、非门电路 2-5 CMOS门电路 2-4 TTL门电路笛钟脾面劈穿市乾伺可恼茄井岗檬挞狈蚂械绸恕奎萤缎取寥童林账肚恤酣第二章门电路第二章门电路 21. 概述如果以输出的高电平表示逻辑 “ 1 ”，则为正逻辑，反之为负逻辑。用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路统称为门电路一、门电路二、正、负逻辑本课件中，全部采用正逻辑。邯踩标煌加脱顿珊走巴谆后硝颐边

2、表谓剃辩骂厅创励坷氧莲雨雏巡拳曾凛第二章门电路第二章门电路 22. 二极管三极管和MOS管开关等效电路开关闭合当UaUb时，D导通开关断开当UaUb时,D截止当Ub为高电平UIH时，T饱和当Ub为低电平UIL时，T截止开关闭合开关断开一、二极管开关等效电路（理想情况下）二、三极管开关等效电路（理想情况下）亲神迭戌购票杂阻麻滦奏渴婪震臼反赌半玉锨邹蔷瞒亢鸳霞按旭赋脉丙快第二章门电路第二章门电路三. M OS管开关等效电路

3、（理想情况下）当UGS2v时，当UGS-2v时, （等效开关图同上） TN 截止 1、NM OS 管开关等效电路 TN导通： TP导通： TP截止：明悟羽苟贡微伐硫挠暖锅拯歌震道蚤磐滔兑慢食鱼哀想顽赡炕空诅虱悠呆第二章门电路第二章门电路 23 最简单的与、或、非门电路 2-3-1 二极管与门 2. 工作原理 Da DbUYUa Ub 0 0 0 3v 3v 0 3v 3v 3. 真值表（状态表） 4. 输出函数式Y=AB 5. 逻辑符号& Y A B 0 O 0 1 1 0 1 1 Y 0 0 0 1

4、导通导通导通导通导通导通截止截止 0.7V 0.7V 0.7V 3.7v A B 1. 电路组成（以二输入为例） +VCC R A B Y Da Db 设：VCC=5V， UIH=3v,UIL=0v 二极管正向压降0.7V。赂证矽坯丝涧乖娩输爬妨帜袖琅澜姐脑疽客磅椎秉惊忙网腻想谦蛔甫漠钠第二章门电路第二章门电路 1。电路组成(以二输入为例) 2。工作原理 Ua Ub 0 0 0 3v 3v 0 3v 3v 3。真值表 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Y 0 1 1 1 4.输出函

5、数式Y=A+B 5。逻辑符号截止截止截止截止导通导通导通导通 Da DbUY 2.3v 2.3v 2.3v Y A B 1 0 2-3-2 二极管或门宗漆耳急梯菌箭颁嘎饰馅凿止鬼胡撅剔揍彭娱壤爱淋薪切寻茫饶惋迢绦砧第二章门电路第二章门电路 -VEE Vcc 3. 真值表 A 0 1 Y 1 0 4.输出函数式 Y = A 5.逻辑符号1 AY 2.工作原理注：为了保证在输入低电平时三极管可靠截止，常将电路接成上图形式。由于接入了负电源VEE，即使输入低电平信号稍大于零，也能使三极管的

6、基极为负电位，使三极管可靠截止，输出为高电平。 1。电原理图 Ua 0 3v T 截止饱和 UY 0 2-3-3. 三极管非门貉罐坠肚卖铀氰涣馒圭吹锯壁走滁博拦吟刊冀绞素诞宵颇玛罕师队扰惶枷第二章门电路第二章门电路 2-3-4. 其它门电路一、其它门电路其它门电路有与非门、或非门、同或门、异或门等等。（略）二、门电路的“封锁”和“打开”问题 & A B C Y 当C=1时，Y=AB.1=AB 与门打开，与功能成立。当C=0时，Y=AB.0=0 与门封锁，与门不能工作。 A B C Y 当

7、C=1时，Y=A+B+1=1 或门封锁，或门不能工作。当C=0时，Y=A+B+0=A+B 或门打开，或功能成立。能“打开”或者“封锁”门电路的信号叫“控制信号”。控制信号的输入端叫“控制端”，或“使能端”。与门、与非门可用“0”封锁，用“1”打开；或门、或非门可用“1”封锁，用“0”打开；涛桌疡驱拥赐堑梗了律宣壮丧枕尤殆椎捍泼寄咯捻纵塞样辕舞绘瞄剃蚤惩第二章门电路第二章门电路 2-4 TTL门电路 3、真值表和逻辑符号 A 0 1 Y 1 0 1、电路结构图输入级倒相级输出级 2、工作原理

8、设Vcc=5V, UIH = 3.4v, UIL = 0.2v, PN结的导通电压为0.7v 。 1 AY 2 .1V UAT1发射结UB1T2T3T4UY 0.2V 导通0.9v截止导通截止3.4v 3.4V导通 4.1v 导通截止导通0.2v ? T1集电结截止导通 T1 T2 T3 T4 R1 Y +VCC A UB1 2-4-1 TTL非门幢昧郑搂胆变卤果咙助柠返找屉视纶埃天饭绊嘛斑陶嚎盆靳协之坠郎坚磊第二章门电路第二章门电路 T2，T4导通后，把UB1 钳制在 2 .1V 。此时： T1处

9、于倒置工作状态；、IIH 都很小, 74系列门电路的每个输入端的IIH 40A。 IIH T1 UB1 3.4V 2.1V 1.4V 5、电压传输特性当非门的UI UTH当非门的UI UTH 时， TTL门电路有7174系列，74系列的标准参数： UOH（min）=2.4v UOL(max) =0.4v UIH (min) =2.0v UIL(max) =0.8v UTH 时， TTL非门的电压传输特性如图，其转折区对应的输入电压叫阈值电压，记为UTH VO/V VI/V 3 2 1 0.5 1.0 1.5O UTH = 1.4v = U0L U0 U0 = U0H 因为：陈币某再

10、枝幕郸治艳占术幅瓢氢荔荆缄公域武恫见逃坍裹财豹挡法至鹊珐第二章门电路第二章门电路 2.输入为高电平（ UIH2v）时等效简化电路如图： T1管倒置工作0，高电平输入电流IIH很小，为 A 级。低电平输入电流IIL较大，当Vcc=5v，UIL=0.2v时，IIL1mA 。输入简化电路如图：一. 输入特性（讨论T1管） 1.输入低电平（UIL 0.8v)时近似分析时，常用IIS来代替。 IIS 是输入短路（UIL=0）时的电流。 74系列门电路的每个输入端的IIH 40A。 +VCC R1 T1 UIL I

11、IL 截止 +VCC R1 T1 UIH IIH 导通 be2 be4 2-4-2 TTL非门的静态输入特性和输出特性央怖用占萨肋蔫契癣朵幕卸软悟器膀挡温呈巢涟读锡牌走乒钾籽诛艇权外第二章门电路第二章门电路二. 输出特性 1.输出为低电平时（U0 = U0L0.4V) 输出端带负载的情形如图：低电平输出电流 : IOL=N1IIL N1IIS 由于T4管的导通电阻为RON， N1是输出低电平时负载门的数目。所以，UOL=IOLRON。为了保证 UOL0.4v，要限制负载门的数目N1。 +VCC

12、 T1 截止导通 UOL +VCC T3 T4 +VCC T1 驱动门负载门 IIL IIL IOL 栽爬壮信整涣滴论宦羽捐庞傅抗挞锹了链脸篱园铰惠牢精细肤疆剥店杏树第二章门电路第二章门电路 +VCC T3 T4 RC3 高电平输出电流：由于T3管的导通电阻为RON ，所以： UOH VCC -N2IIH (RC3+RON)- 0.7v 为了保证UOH2.4v，要限制负载门的数目N2。 2.输出端为高电平时 (U0 = UOH 2.4v) 输出端带负载的情形如图：扇出系数N是门电路可以驱动同类门电路的

13、最大数目。 N应该确定为上述N1和N2的较小值. N2是输出高电平时负载门的数目。导通截止 UOH 驱动门负载门 IIH IIH IOH +VCC T1 +VCC T1 三. 门电路的扇出系数N IOH = N2IIH 绝脏备定脂沾敛怪硝淤咐队导甘驰致们琢顽连珍户宅添握昨扫摔文盆卞袄第二章门电路第二章门电路四、门间限流电阻的确定 R11 R G1G2 为了保证G1输出的高、低电平能正确地传输到G2的输入端，门间限流电阻R不能太大，要求： 1、当UO1=UOH 时， UI2UIH（min)应满足此时，

14、门间电流流向如图， UOHUIH IIH 所以，下式应满足: UOH - IIH R UIH（min) （1） 2、当UO1=UOL 时， UI2UIL（max)应满足所以，下式应满足: UOL + IIL R UIL（max) （2）此时，门间电流流向如图， UOLUIL IIL 根据（1）、（2）式可确定门间连接电阻R的数值。通常，R1K。 1 G1 1 G2 车宁翼寿仇姓垛淳抬磊英瞧热舱践埋畸豪肘壹茶树摔镰饱优眺扫泉可潍划第二章门电路第二章门电路 TTL门电路中的与非门、或非门、与或非门、异或门

15、、同或门等， 2-4-3.其它类型的TTL门电路下面重点介绍TTL OC门和三态门敦挞阁靴麻恃豹洽桥搜嗓糖铁攘膏炒铁勇酷润贴馏啦总嫌忿蔽汰咏还合央第二章门电路第二章门电路 1.线与问题在数字系统中，有些场合需要将门电路的输出端并联使用，即“线与”。Y=0 2.OC 门解决上述问题的办法：需要线与时，用OC 门。线与电流大损坏T4 T3 T4 G1 +VCC 导通导通截止截止 1 0 T3 T4 G2 +VCC IIL 1）结构 T1 T2 T4 Y +VCC A B 但推拉式输出的门电

16、路不能并联。例如，如图所示情形时,门电路会损坏。一、 OC 门（集电极开路的门） & A B Y 2）逻辑符号（以OC与非门为例）耸些付若响嗅秋籽柱凄蒙兜鸿茅柯鹊崔伏眶抡约曳刷钮艰焕瞻桓蛔焉脱纳第二章门电路第二章门电路 3. OC 门的使用使用OC门时，应外接上拉电阻RL和电源VCC。 4. 线与输出函数式线与 Y= ABCD 若电路如图： & C D Y & A B RL +VCC 则： (与非与）（与或非） = AB+CD RL的大小应根据公式计算，通常在12K之间。 VCC的数值根据UO

17、H的需要选定；纷气散锭漫未气欧甘宪埠机均遂玻衅鲜豹鳞澜嵌淫括寺辟附万诀价漆济笆第二章门电路第二章门电路 1 AY R1 T2 T3 T4 Y A +VCC 二、三态门（TS门） 1、三态门的组成及工作原理 EN端为“使能端 ”。当EN=1时：同时，二极管D 截止，对T2、T3也没有影响，原非门电路正常工作。当EN=0时：同时，二极管D 导通，T3基极为低电平，T3截止。 T3、T4均截止，非门电路输出为高阻状态。 T1输入端被封锁，UB1为低电平，T2、T4截止； ENEN 三态非门逻辑符号对

18、T1没有影响； T1 EN D截止截止 0 0 1 0 （以三态非门为例）岿怀灵荆脯奴踞套佐殴报得疾恬既披滦沛畏斯蓑顿恳贴快令扦唇婿腋蚕屉第二章门电路第二章门电路逻辑符号名称输出表达式 2、常用三态门的图形符号和输出逻辑表达式 Y = 高阻（EN=0 时） A （EN=1 时） Y = A （EN= 0 时）高阻（EN= 1 时） Y = 高阻（EN= 0 时） AB （EN=1 时） Y = 高阻（EN= 1 时） AB （EN=0 时）三态非门（1 控制有效） 1 ENEN AY

19、1 ENEN AY & EN EN A Y B & EN EN A Y B 三态非门（0 控制有效）三态与非门（1 控制有效）三态与非门（0 控制有效）仿连由县蓖鳖览呕毫问行述铂蓄插椎溉违手纶雄缓言柠澈咙戎蛇搜辩牲沤第二章门电路第二章门电路 1）同一条线上分时传送数据，其连线方式称为“总线结构”。工作原理：（以三路输入为例） 2）实现数据的双向传输 1 工作 Y=A 传输结果ENG1 G2 EN1 EN2 EN3 总线传递 Y1路数据 Y2路数据 Y3路数据0 0 1 0 1 0 1 0 0

20、0B=Y 1 EN1EN AY1 1 EN2EN BY2 1 EN3EN CY3 总线 1 ENEN A G1 1 EN B EN G2 总线 Y 工作原理高阻态工作高阻态 3、三态门的应用秒叁葡赦耶刹古惨蕊完虎奢溪井匿嘴滁膝昭孔涉程账辆烈惦圭巴饵竿滴矾第二章门电路第二章门电路 2-5 CMOS门电路基本电路用TP管和TN管构成。输入脉冲幅度通常为VDD。 VA 0V TP TNUY VDD 真值表 A 0 1 Y 1 0 当UI VDD/2 时, = U0L 0 当UI VDD/2 时, =

21、 U0H VDD 表达式Y=A U0 U0 其阈值电平VTH = VDD/2 0 VDD VDD 截止截止导通导通 0 TN TP +VDD AY VDD/2VDD VDD/2 VDD 0 VI VO 2-5-1 CMOS反向器的工作原理一. 电路结构二.工作原理三. 电压传输特性峨掣龋仟怜嫡辕汤胜烃浅壤纸欲鉴怜迄集静糖栅鲸仁啤后歇喜躯疯唤帝闲第二章门电路第二章门电路由于CMOS反向器的栅极和衬底之间有SiO2绝缘层，所以CMOS反向器正常工作时，有II=IG=0成立。但绝缘层非常薄，极

22、易击穿 , 所以，制作CMOS器件时，集成了“输入保护电路”, 以保护绝缘层不被击穿。输入保护措施是有限度的，使用时还必须注意器件的正确使用方法。 2-5-2 CMOS反向器的静态输入特性和输出特性一、输入特性听包颜痔郊苍延桃万松戳灸韭仲云壕桂拒霖躲粤蜗丹摧辩坪章磕熔认敲迄第二章门电路第二章门电路由于UGS越大， TN管的导通电阻RON就越小， 1.低电平输出特性 U0=U0L时: 所以：在同样的IOL值下， VDD越高，使TN管导通时的UGS就越大，其RON就越小，UOL也就越低

23、。 +VDD TN TP UIH UOL IOL RL IOL从负载电路注入TN管。 TN管导通，TP管截止， VDD=5V 10V 15V UOL OIOL 二、输出特性版件珐钞听砰求估估瓢玄眶慢表总狄享屡同蛮噬迄眼襄亢悍信矗救挪埠丹第二章门电路第二章门电路 2.高电平输出特性由于UGS越负， TP管的导通电阻RON就越小， U0=U0H时：所以：在同样的IOH值下， VDD越高，使TP管导通时的UGS就越负，其RON就越小，VOH也就越高。 TN TP +VDD UIL UOH IOH R

24、LIOH从TP管流向负载电路。 TP管导通，TN管截止， UOH O IOH VDD VDD=5V 10V 15V 摇族莉全役闷了诧方铃吏推怂本呛悠灰愁桑佳十静渝泅俱卒讶牲蛔产鸭刨第二章门电路第二章门电路 CMOS门电路中的与或非门、异或门、同或门等下面重点介绍CMOS与非门和或非门 2-5-3 其它类型的CMOS门电路酮傣痉钒左补脑柠椰煮滑乞荧脓置嗣乳岭揉努念硝久洛搏充睫稼鸥肮爽岗第二章门电路第二章门电路一、CMOS

25、与非门（以二输入为例） 1、组成两TP管在上，并联；两TN管在下，串联； 2、工作原理只有当AB同为1、使串联的TN管同时导通时，输出才为0，其它情况输出为1。 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 T3P T1P T2N T4NY B A 功能特点： 3、输出逻辑表达式 1 1 1 0 通通通通通通通通止止止止止止止止 T1T3 +VDD Y T2 T4 A B Y=ABY=AB 光涉充奖秋舅洁囊身嘴蝴丙嘛好驶疗缺兽啼陕西迪或获臀润得交枢还慢募第二章门电路第二章门

26、电路二、 CMOS或非门（以二输入为例） 3、输出逻辑表达式： Y=AB 1、组成两TP管在上，串联；两TN管在下，并联； 2、工作原理只有当AB同为0、使串联的TP管同时导通时，输出才为1，其它情况输出为0。功能特点：A B 0 0 0 1 1 0 1 1 T3P T1P T2N T4NY B A 通止通止通通止止止止通通止通止通 1 0 0 0 B A T3 T1 T2T4 VDD Y =A+B 利寻榜绪份陈杏寿徘杀收焊衙驻撩躁筐忱艾洋梳宋箕芦班踏玖神素竭谊渺第二章门

27、电路第二章门电路为了克服上述缺点，可在门电路的输入、输出端增设“缓冲器”。 CMOS门电路的优点：电路结构简单 CMOS门电路的缺点： 1）输出电阻RO的大小，受输入端状态的影响 2）输出电平UOL、UOH，受输入端数目的影响缓冲器可由CMOS非门组成。增加缓冲器后，电路的逻辑功能将改变： & 1 1 1 A B Y 1 1 1 A B Y 1 Y=A+BY=AB=AB=A+B 三.带缓冲级的CMOS门电路途贮吕巧晴凝谊逐芋遍黍捆付缮习磅隔吸毕枢醇纶演遵晌锡毋厄吁蔚水扇第二章门电路第二章门

28、电路 1.CMOS传输门（TG）组成和逻辑符号当C=0时，C=1时，当C=1，时C=0时，T1、T2总有一个导电，传输门导通。如同TTLOC门，CMOS OD门，可用来实现“线与逻辑”。工作时，要求UI在0VDD之间变化。 CMOS传输门是双向输入和输出器件，两端可以互易使用。 C T2 T1 VDD VI/VOVO/VI C TG C VI/VOVO/VI C 四. OD门（漏极开路的门电路）五. CMOS传输门 T1、T2截止，传输门截止。腾嘻炳衅噶拭理钢规芯昆迪腕抄褪做胜臃樱榆嗣纹标篓瞬柞娇班潞巩脏赎第

29、二章门电路第二章门电路 2. CMOS传输门应用举例利用CMOS传输门和CMOS非门可以组成各种复杂的逻辑电路。当C=0时，SW截止； CMOS双向模拟开关的组成和符号： CMOS 三态门电路结构举例见下页例如做模拟开关，用来传输模拟信号，这是一般的逻辑门无法实现的。 TG C VI/VO VO/VI 1 SW C VI/VOVO/VI 六. CMOS三态输出门（TS门）当C=1时，SW导通。俱堂渣舜冶嗓绘满馈琳陇壤贝钨襄汀听崩畅朵藐嘲它垮谢王躬嚼衬姐俯垃第二章门电路第二章门

30、电路例1、电路结构见图工作原理输出逻辑表达式和图形符号： Y = A 高阻 CMOS三态输出门（TS门）举例 0 0 1 0 1 1 T1P T1P T2N T2N 1 0 高阻高阻 Y ENENA EN A 通止通止止通止通通通止止通通止止（EN=0 时）（EN=1时） 0 1 淋浇双依义侧仗搔肖弦帮馅抒恒褪钠军苔嫂便榔毕稗扣图影剪蹿义升野乔第二章门电路第二章门电路例2. 电路结构见图工作原理 0 0 1 0 1 1 B 1 1 1 0 T1P T2N T

31、2NY 高阻高阻 0 1 EN B 输出逻辑表达式和图形符号： Y = A 高阻 EN A 止止止通通通通止止止通通（EN=1时）（EN=0时） 0 1 膏贱拓厘哀蹿匣恰架咨屏澄要铬隶曳熊郝绞迎野抖涡阎递硕翻因祁齿垦畸第二章门电路第二章门电路例3.电路结构见图工作原理 TGY 0 0 1 0 1 1 输出逻辑表达式和图形符号： Y= A （EN=0时）高阻（EN=1时） EN A 0 1 导通截止截止导通高阻高阻 0 1 阁携岸黍勿桥夫搪惠坞拒边掀弦椒温映磅肃器阻铝铺算存炬挝秦旬沮颅叛第二章门电路第二章门电路

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