与非门电路原理知识.docx

TTL门电路的外部特性，逻辑功能、电气特性。CMOS门电路的外部特性逻辑 功能、电气特性。2. 1概述 门电各 用以实现各种基本逻辑关系的电子电各正逻辑用1表示高电平、用0表示低电平负逻辑用0表示高电平、用1表示低电子的情况。FF-A :E «FF = A*B = j4+ BA °18FF=A2.2分立元件门电路2.2.1二极管的开关特性图2.2.匚极!静态开关电各及其等枫路（a）电各图（b）输入高电平时的等效电各（c入氐电平时的等效电各二、动态开关特性在高速开关电路中，需要了解二极管导通与截止间的快速转换过程。图2. 2. 2二极管动态开关特性（a）电路图（b»入脉中电压波形（c）实际电流波形当输入电压U I由正值U F跃变为负值U R的瞬间，V D 并不能立刻截止,而是泌卜加反向电压 UR作用下，产生了很大的反向电流I R,这时i D = I Re- U R/ R ,经一段时间t rr后二®管 V D才进人截止状态，如图3. 2. 3化所示。通常将t 口称作反向恢 复时间。产生 t皿的主要原因是由于二极管在正向导通时，P区的多数载流子空穴大 量流入N I区，N区的多数载流子电子大量流入P I区，在P区和N区中分另存储了 大量的电子和空穴，统称为存储电赢当U I由U F跃变为负值U R时，上述存储 电荷不会立:亥消失在反向电压的作用下形成了较大的反向电流I R，随着存诸电荷 的不断肖散 反向电流也随之减少，最终二极管V D转为截止。当二极管V D由截 止转为导通时，在P区和N区中积累电荷所需的时间远比t rr/J湘多 故可以忽略。2. 2. 2三极管的开关特性一、静态开关特性及开关等效电路1. T的三神工作状态的条件及特点.®截止：UMOV二结均反偏 放大：VKt发射结正偏集电结反偏& = 饱和：L>Ik二结正偏（XT的临界饱和基极电流）与=室Cfcs一一T的集电极饱和电流）饱和深度：越大,饱和越深（二1时为临界饱和）2. 开关等效电路：（PorPoint）截止：I CB I一【E饱和:Vbes(O.7V)TVces(0.3V)C 或忽略压降：Et：ilLA二、动态开美特性（PQerPomt）站上升时间 姑:延退时间 板存储时间 M下降时间开通时间：从他正跳变开始到y上升到0.91g所需的时间称为，用棚表示。美断时间：从的负跳变开始到p下降到0.1 ICC所需的时间称为，用栅表示.2. 3.1二极管门电路一、二极管与门电路A_m-Lrijn_Y B_JLJ|v_nn图2. 3. 1二极管与门的工作原理二、二极管或门电路表2.3.2或门的真值表2.3.2三极管非非门电路图2. 3. 2二极管或门的工作原理（a）电路图（b）逻辑符号（c）工作波形表2.3.1或门输入和输出的逻辑电平图2. 3. 3三极管非门的工作原理（a）电路图（b）逻辑符号（c）工作波形表2.3.3非门的真值表2.3.3组合逻辑门电路图2. 3. 4与非门电路及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号二、或非门电路列出其真值表图2.3.5或非门电路及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号内部电路只需了解原理夕I部特性要掌握。一、TTL与非门的工作原理1 .电路绑勾组成：I：输入级 巧多发射极管（共用基极，电极）II：中间级（例相级）形玲玲III：输出级：矶+仇达年顿管与V，构成推拉式输出缪射级亳出器2 .工作原理 输入有氐电平0.3V： K点电位为1V; V导通V 2 ,V截止，V 3 V导通。（F为3.6V高电平。） 输入全为高电平3V则K点电位3.7V在三个 PN结的钳制下V K =2.1vV集电吉正偏发射吉反偏。R 1处于倒置工作状态（B反）R 1 V 5饱和M点归位1V则V 3微导通V 4截止（则F=0.3Vf氐电平）由、图2.4.1顷74系列与非门及其逻辑符号(a)电路图(b)逻辑符号1 .采用抗饱和三极管三®1W0越深,其工作速度越曼。要提高电劄勺工作速度就必须设法使三极管工作在 浅饱和状态，为此需采用抗饱和三极管。2 .采用有源泄放电路在V5导通后，V6接着导通，分流了 V5的部分基极电流，使V5工作在浅饱和状态， 这也有利于缩短V5由导通向截止转换的时间。当V2由导通转为截止后 由于V6仍处于导通状态，为V5基区存储电荷的泄放提供了低阻通路，力睫了 V5的截止，从而缩短了关闭时间。三、电压传输特性和噪声容限1 .电压传"Voff VT Von AB 段：Ui<0.6V Uo=Uoh 截止区 DE 段：Ui>1. 5V U0=U0L 饱和区 线性区 BC 段：0.6V< Ui<l. 3V 兀Ji Uo（%截止）转折区 CD 段：1. 3V< Ut<1. 5V UiZ UoX（利用之可构成振荡电路 如产生矩形波）2 .关门电平、开门电平和阈值电压 （1 ）关门电平在保®输出为标准高电平U SH （常取 U SH= 3V ）时，允许输入f氐电平勺最大值称为关 门电平，用U OFF表示。由上图可得U OFFR1.0V。显然只有当输入u I V U OFF 时，与非门才关闭，输出高电平。（2 ）开门电平在保®输出为标®氐电平U SL （常取U SL= 0.3V）时，允许输入高电平的最小值称 为开门电平用U ON表示。由上图可得U ONR1.2V。显然 只有当u I > U ON时，与 非门才开通,输出低电平。（3 ）阈值电压工作在电压传输特性转折区中点对应的输入电压称为阈值电压，又称门槛电平。3 .噪声容限搞干扰能力V NL （低电平噪声制艮）=V OFF- V IL=V IH- V ONV NL （高电平噪声容艮） 四、输入负载特性输出电压U 0随负载电流i 0变化御生曲线称为输出负载甜生。IL/Vo/ 额定 IL 12.8mA 当i"时，切放大 般 cNQniA图2.4.2 TTL与非门的输入负载甜生（a）电路图（b»A负载甜生五、输出负载特性Il < 5mA Vo=Vqh=3 -弓Il > 5mA IL/ Vo 般 clQmA图2.4.3 TTL与E门的传输延迟时间 2.4.2其河能的TTL门电路一、集电极开路与非门（OC门）1 . OC门的工作原理工作原理：当输入人A、B、C都为高电平时，V2和V5饱和导通，输出低电平；当输入A、 B、C中有低电平时，V2和V5截止，输出高电平。因此OC门具有与非功能，其逻辑表达式为：Y= ABC图2.4.4集电极开路与非门及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号2：用OC门实现与图2. 4. 5用OC门实现与3：驱动显示器图2.4.6显示电路3：实现电平转换图2.4.7用 OC门实现电平转换二、与或非门图2.4.8与或非门及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号和与非门棺比,与或非门增加了一个和说、榛, R电器结构完全相同的由板1、砖,R；金 成的电跖 且脂和橇的集电极和发射极分别连在一起°逻辑表达式为：Y= ABC + DEF三、三态输出门（TSL门）1 .三态输出门的工作原理困2 4(a)寰囹二b)祭X咨篙鹭沙(c)s"豪篱案曲困2410汨kZJww回抵B困24laaM悬喜回抵B2. 4 5 TTBSZJlwtws>#XE>WFW6呈菜 eM74 泗浚1清 5V 5wwg»三闲置输入端的处理(1 )对于与非门的闲置输人端可！®接电源电压VCC ,或通过110k的®接电源VCC。(2 )如前级驱动能力允许时，可将闲置输人端与有用输人端并联使用如图3.3.18 ( C )所 示。(3 )在外界干扰很小时，与非门的闲置输人端可以剪断或悬空。但不允许接开路长线，以免引 入干扰而产生逻辑错误。(4 )或非门不使用的闲置输人端应接地对与或非门中不使用的与门至少有一个输人端接地四、电路安装接线和焊接应注意的问题五、调试中应注意的问题§ 2-5 CMOS'I电路CMOS®用广泛.工艺简单、抗干扰能力强、集成度高、功耗小、价廉高5V低0V IG (控制极)一、MOS反相器原理：场效应增强型磨强型多用于数电耗尽型耗尽型多用于模电1、MOS管开关特性CMOS外加在NT 闾形成反型层出现餐沟 道,若DS间再调电源,形成电流通路。外加U帝无反型层形成加UGS>VT (开启电压)一 N钩道 加UDS 一有垢(漏极电流)P构道Mh 导通 Uo="0" % 截止 15口=“1”Ui> VTUi< VTUgs<0形成 加 uDS (<o)一mGd 1_Vpii£1UoVp一负载管bG以VH侦N-一驱动管,电压转输特性（Ih工作原理 .输入低电平 5=0为*0 ”U/Vot VN 截止UVpt Up 导通 _TVo=Vdd 为 i .输入高电平 U】= + UddUn导通Up截止UnOV为*0（截止区）AB：Vh± %通（导通区）CD： Ui>VDD-VTp %通 VP±U，（转折区）BC：1阈值电压：UthF/NUdd若 Vi=UTH=l/2UDD 也达 max.输入保护电路V?功耗静态：总是一管导通一管止，漏电混小 功耗小 几微瓦动态：转换时电流大（若工作频率高,功耗冲 左右）(Hw)TTL静态单 耗草位用琢CMOS特点微功耗mw以F对电源电压适应性强C318V）抗干扰能力强 叩您冬叫U带负载能力强扇出系数大 KQ以上）:W布小（Ugs的标准）:、输出范围大（顶天立地）V OH =V DD V OL =0V1 .与非门驱动管串联、负载管并联（图略）三.CMOS 输门2,工作原理：*设 UDD=10V VTn=|=3V符号(1) C= “1 ” Ui=010V 当Ui=07V时Vn导通 当Ui=3lQV时Vp导通r c=iov 为 *1"t c=iov 为 ”JTG始终导通i则 Uo=010V单双瞄忻关°酉掘日王蚂申种，草翱必一feMWW W禊"翼SESTB瞳ft 淫用曾 *加 WWtfWsoo WWW#iW折SOW。 '二g睬B顷 口山主明村。口S砌制 1昭削阐骐目耆擎W3岫 泌SWZW EWWffiWP嶙折 TLL、一翠三、田哗0TaiTIn=TOn 丑寐国昌约si o=o"Hfi 丑寐函型句】si i=oTIn