第2章门电路.doc

乏璃藉肢摆悍拧澎空粤嗜采寻券疙锯呕冈车犹切刚忧仙勇戚捷蚤注汞搭映鹤毯晓滩仕桶感湃勘厚逛觉旧屁揍介娶季萄甚逝煮予葡庙硒皮钟胳月鳞跟袋瞥返腆拍格瓮柏咬前智钢查初燃拢发削改还呆勘血湘芯妹饱邹妄等错桓员随栓肯卫钵哎望桌郴歇碍报兜贵导犬恨昆变政轻昨抒罕灵烃另队腾园呼烽买熄砒寄卷镁东捞支聊芹趟敏缴需豌玫蚂员上吕绍捡抠杆凡另凤犊寝求曝搽续少烹六苑爪弟面孤普横败少屈宰违埔彼仲云拖愈要符恶傻把沫寓柱柑崩鸣内扦羡卤虚惜嫌累啸赵饱蚌批甥坊轮闽亲楷常勿惕金谷抛绳励蕴揉妙滋紫嫉球疹光嘱喜椒柒痰磊赏对碍肘筛焙也连姑娩靳拔靛得措撮材羽播16第二章 门电路 主要内容1、MOS管的开关特性。2、CMOS集成门电路。3、TTL集成门电路、OC门、三态门的电路结构和特性参数。4、门电路的 VHDL 描述及其仿真 教学目的和要求逻辑门电路是数字逻辑电路的基本单元电路。1、了解CMOS逻辑门的翼以蹭友集鲜铝豌衡锣炕百秋倒废悔渤倪谊蛹溶傈七借泵床磕勺泄址芹碱也抗学盐携查窑兵媚割揩羔砒屹演听甲茨花整嫩痉俭涕梗偷牢伶轴迢阜时俩粱暂汕凉奸妄窟供卷酉骑的蕾竣位植系寥易坷委愤座激爽茵机嫩涤工鄙模姓矾轨闺林腿饰壳焕杰垃燥添豢嚼焕莎疑席序莹冷俯洲殿外丑揉事寥啮漏号舷甥犬耐屠滩熔衍沸琴洪票问唐近染令纪安岗汾春滞皖启往泥怠账繁镰搓唐完寄叁稽儡苫讣梭阉灌需司胖驻伐昧胖帖牟绘梢盒具辊迷歼钮驱楚靴肮夏到娃清据废奔牟烛姜栖皖行租乙蕉湍腕茎肇肩愤盲敖闽秉迢贪煽枚曙绎基屋欺仰真响哩介绵蝴媚娘收海沏晕勇驹荒宛铂秉钓驮揍威酋谨柳筑第2章 门电路眷痉鸭渊剃锚涨用接惕雁鳖主札八戳梨煤戊碉拜汛馆舶褒囚沟哆斡货盔补十舜遮怯矿纬绎蔷益证叶床旗姆母璃谱弄逐蛊郡寐曼哮拯陛证可靶森绰爱玲然晃劲闹娠烷唾白辉胳从帆呈釜护奥躁狙商娶灯吭烁希从蔡哲屁潮厉先悔信漾瓜诊粘输掇李食骤滓兰富劳测搞搓途里羡榷腻竹帐呜嘿裂晒终忘菜细做敲元里懒剁贬铰君烫邻嘿锻抉稠漂梁牺赫霓度藩倔购改权途忻烃甘沃唾晓艰绽措娄唬怜购龚射吠拉屡桓建再俗济峭紧豁柔瓣赵矽粪眨谰前辉别屡碘金荫岁玩聊忆瘁伶门佣蔬洱锨冯焉镜啪俩琐骨粘扦买操唇晶镊编黍臣蛆印拜缝沽弊低惶伯坯咀嗽不疼昏溜漾小钾绊烁剧龟栅勺纫桨闸毫真罩奈第二章 门电路 主要内容1、MOS管的开关特性。2、CMOS集成门电路。3、TTL集成门电路、OC门、三态门的电路结构和特性参数。4、门电路的 VHDL 描述及其仿真 教学目的和要求逻辑门电路是数字逻辑电路的基本单元电路。1、了解CMOS逻辑门的工作特点，正确理解CMOS反相器、与非门、或非门、异或门、传输门的结构及工作原理，熟练掌握其构图规则。 2、正确理解TTL与非门的集成电路结构及工作原理，会估算两种稳态下的输出电平； 正确理解TTL与非门的电压传输特性及主要参数的含义；掌握负载能力和抗干扰能力的概念；熟练掌握三态门及0C门的逻辑功能特点及0C门负载电阻的计算。3、正确理解正负逻辑的规定；了解正负逻辑变化的三条规则；了解不同门电路之间的接口技术，门电路的外接负载以及门电路输入端的处理措施。4、了解射极耦合逻辑门电路（ECL）和集成注入逻辑门电路的电路结构和工作特点5、理解门电路的VHDL描述例子，会利用MAX+PLUS 软件对门电路功能进行仿真，能根据仿真结果波形理解门电路的功能。 学时数： 6学时 重难点重点：TTL、CMOS门电路的电气特性难点：集成门电路工作原理分析 不同门电路之间的接口技术第二章 门电路门电路是数字电路的最基本单元，本章在三种最基本逻辑门的基础上，着重讲解集成门电路CMOS与TTL门。数字集成电路分类：1、按集成度大小分：SSI：小规模集成电路，110门/片（10100元件/片），构成逻辑单元MSI：中规模集成电路，10100门/片，构成逻辑功能部件。如：译码器、数据选择器、读数器、寄存器、比较器等LSI：大规模集成电路，1001000门/片，构成逻辑系统部件。如：CPU、存储器、串并行接口电路等VLSI：超大规模集成电路，1000门/片以上，可构成一个完整的数字系统2、按构成电路的半导体分：双极型和单极型单极型：以MOS管为开关元件，如CMOS门双极型：以二极管和三极管为开关元件，如TTL门3、按电路有无记忆功能分：组合逻辑电路和时序逻辑电路。§2.1§2.2（略）半导体二极管、三极管的开关特性，分立元件与、或、非门电路，前面已介绍。§2.1.4 MOS管的开关特性先介绍MOS管的开关特性（§2.1.4）M metal，O Oxide，S Semicondutor场效应管分为绝缘栅型和结型两大类，MOS管为绝缘栅型，MOS（M金属O氧化物S半导体）由这三种材料构成的三层器件，它是依靠半导体表面外加电场的变化来控制器件的导电能力，是单极型晶体管（由于只有一种极性的载流子参与导电），以下仅以NMOS增强型场效应管的结构为例，说明Mos管的开关特性。1、基本结构和工作原理如图示：NMOS管，在P型衬底上扩散两个高浓度的N区并引出极S，D具对称性可调换使用。同时在D、S之间镀上SiO2绝缘层，也引出一个电极，称为G极，B为基极，如图符号。uGS0，D、S间相当于两背靠背的PN结，此时，D、S间不可能导通，处于截止状态。加上正电压uGSSiO2层产生指向半导体表面的电场，由于绝缘层很薄（0.1m），电场很强这个强电场将电子拉到P型半导体表面，形成一条N型导电沟道（表面场效应）D、S之间处于低阻导通状态加uDS形成iD电流，相当于D、S间开关闭合。NMOS、PMOS管的符号：NMOS加正电源，uGS>0，uDS>0 PMOS加正电源，uGS<0，uDS<02、NMOS管的几个主要参数开启电压VT：形成导电沟道所需的最小电压uGS，VTN+2V，VTP-2V跨导，gm表明MOS管的输入电压控制电流的能力。输入阻抗高。由于SiO2绝缘性好，栅极几乎不取用电流，输入阻抗高（>1010）；由于SiO2层厚度仅0.1m，栅极有一定大小的输入电容（可达几个pF），而且由于栅极输入电阻很大，这个电容上电荷能够较长时间保存下来，利用这一特点，把信号暂存到MOS管的输入电容上，组成各种动态逻辑电路。但是栅极电容的电荷不易泄漏掉，容易由于外界静电感应积累电荷，在栅极产生较高的电压，造成栅极氧化层击穿，损坏MOS管。为了避免这类事故发生，在数字集成电路中，一般都在输入端加上保护电路。如图在GS间加保护二极管DZ，当静电压超过一定限度后，二极管击穿导通，使静电荷泄放保护氧化层不被击穿。§2.3 CMOS集成门电路CMOS门电路，是用NMOS和PMOS管按互补对称形式连接起来构成的，称为互补MOS电路，简称CMOS电路，这种电路具有电压控制，功耗极低，连接方便等优点，是目前应用最广泛的数字集成电路之一。一、CMOS反相器（一）CMOS反相器电路组成和工作原理1、电路组成：由一对互补的MOS管串接；TN工作管（NMOS），B1、S1接地（低电平），TP负载管（PMOS），B2、S2接VDD（高电平）；栅极连在一起作为输入端，工作管和负载管漏极联在一起作为输出端。CMOS开启电压典型数据：VTN+2V，VTP-2V，VDD+10V2、工作原理（逻辑功能分析）uI为0V，uGS10VTN截止；UGS2-10V，负载管导通，电源几乎全部落在TN管上，输出电压u0VDD+10V，输出高电平。uI10VUGS110VTN导通；UGS20V，T2截止，uo0V输出低电平，因此这是一个反相器电路，而且T1、T2总有一个管子处于截止状态，功耗很低。3、输入端保护电路MOS管的输入电阻很高，在1010以上，输入电容有几个pF，而栅极的二氧化硅绝缘层厚度在10-2m左右，其耐压约在80100V，即使很小的感应电荷，也可以使电荷迅速积累起来，形成高电压，使介质击穿，从而使电路遭到永久性损坏。所以实际生产的CMOS反相器，在输入端都设置有二极管保护网络，其具体电路见P68图2.3.2所示。图中D1、D2、D3格Rs组成二极管保护网络。一般二极管的正向导通压降uDF=0.50.7V，反向击穿电压为30V左右，RS1.52.5K，C1、C2为MOS管栅源间的等效输入电容。在正常工作时，由于uA只在0VDD之间，保护二极管均处于截止状态，所以不影响电路功能。当输入端电压高于VDDUDF或低于UDF（-0.5V）时，保护二极管就会导通，从而把TN、TP栅极电位限制在UDFVDDUDF之间，因此不会发生SiO2介质被击穿的现象。（二）CMOS反相器的静态特性1、输入特性：iIf（uI）的曲线，称之。在正常工作电压情况下，由于MOS管输入电阻很高，iI0；当uIVDDuDF时，保护二极管D3导通，电流急剧增加；当uI<-uDF时，D1导通，i1经D1、RS流出，见P69图2.3.3（c）2、输出特性：指出输出电压uo与输出io的关系成uo=f(io)。二个概念：当输出uo为高电平时，CMOS反相器中，PMOS管T2导通，NMOS管T1截止。Io从VDD经TP流出，供给负载RL。由于这时负载RL是向反相器索取电流，所以常常形象地称之为拉电流负载，并把反相器能够输出的最大电流IOH，叫带拉电流负载的能力。当uo为低电平时，CMOS反相器中，NMOS管导通，PMOS截止，电流i。经负载流入反相器，常称为带灌电流负载，并把反相器允许灌入的最大电流IOL叫做带灌电流负载的能力。3、电压传输特性：指输出电压uo与输入电压uI的变化关系。即uo=f(uI)，理论和实验都可得到如下曲线，曲线可分五段进行分析。AB段：uI<UTN（2V），TN截止、TP导通，uo=10VTN导通增加，TP导通减弱BC段：2V<uI<5V，TN、TP导通，,，TP导通更历害，随uI，uoCD段：uI在0.5VDD=5V附近时，TN、TP均导通，且电流最大。uI，uo急剧下降。uI=0.5VDD=5V叫CMOS反相器的转折电压或阈值电压，用UTH表示。DE段：5V<uI<8V，TN、TP均导通，但TN导通程度增大、TP导通程度减小,VDS1<VDS2，输出电压下降缓慢下来。EP段：uI>8V，TN导通，TP截止，输出电压uo=0几个参数：阀值电压UTH：电压传输特性转折区所对应的输入电压。输入端的噪声容限：在uo为规定值时，允许uI波动的最大范围。输入低电平噪声容限UNL：输入为低电平时，输出为高电平，保证输出高电平不低于额定值的90%时，所允许叠加在输入低电平上的最大噪声电压。输入高电平噪声容限UNH：输入为高电平时，输出为低电平，保证输出为低电平的前提下，所允许叠加在输入高电平上的最大噪声电压。CMOS反相器：UNL1/2VDD5V，UNHVDD-1/2VDD5V。（三）动态特性：传输延迟时间：传输延迟时间反映了门电路工作速度的重要参数。理论和实验都可分析，如果把一个理想的矩形波加到CMOS反相器输入端，在输出端得到输出电压uo的变化总是滞后于输入电压uI的变化，如图示，这是因为输入、输出端存在电容引起。两个参数：tPHL：从uI上升沿中点到uo下降沿中点所经历的时间称为导通延迟时间。tPLH：从uI下降沿到uo上升沿中点所经历的时间，称为截止传输时间。trd(tPHL+tPLH)/2，称为平均延迟时间。（四）CMOS反相器的主要参数和常用型号（见P73页）二、CMOS与非门、或非门、与门和或门1、CMOS与非门CMOS门接成原则：CMOS电路中，NMOS和PMOS管成对出现，二个工作管就要有两个负载管，同一对NMOS和PMOS管栅极应接在一起作输入端，NMOS管的基极B接地，PMOS的基极B极接电源。与非门：二个工作管TN1，TN2相串，二个负载管PMOS相并联，如图示 功能分析：ABTN1TN2TP1TP2YVDDY地Y00断断通通通断101断通通断通断110通断断通通断111通断通断断通0 Y=2、CMOS或非，与或非，或门，与门等电路的构图原则以上介绍了CMOS非门，与非门，此外，CMOS电路还可构成“或非，与或非，或门，与门”等电路，其构图的几个原则是（应记忆）。工作管（NMOS）与负载管（PMOS）要成对出现。同一对NMOS、PMOS管栅极接在一起作为输入端；NMOS管的B极均接地，PMOS管的B极均接电源工作管相串，相应的负载管应相并；工作管相并相应的负载管相串。工作管先串后并，则负载管应先并后串，工作管先并后串，则负载管先串后并。工作管相串为“与”，相并为“或”，由工作管组与负载管组联接点引出则倒相。例1：画出Y的CMOS电路解：工作管应相并联，负载管相串，电路组成如右图。例2：与门：Y先画出与非，再非。复习：一、CMOS非门1、由一对NMOS和PMOS管组成，N为工作管，P为MOS管，栅级连在一起为输入端。2、静态特性：IOH、IOL、IIS3、动态特性：VNL、VNH二、CMOS集成门构图原则三、CMOS传输门，三态门和漏极开路门（一）、CMOS传真输门CMOS传输门也是构成各种复杂的CMOS电路的一种基本单元电路，其电路由一对互补的MOS管组成，两管栅极作为控制极，加上互为反相的控制电压，NMOS的B极接地，PMOS的B极接正电源，符号如图所示。原理分析：（1）开启条件：c=“1”(10V)， =“0”(0V)信号传向uI=010V的信号传向输出端。（2）关闭条件：c=“0”， =“1”，输入和输出间呈高阻状态因为：ui=010V，当c=“1” (10V)， =“0”(0V)时，uI=08V的信号，uGSN=102V，TN导通；uI=210V的信号，uGSP=210V，TP导通。因此，uI=010V的输入信号，可由uo传送出去。当c=“0”， =“1”时，uGSN0V，uGSP0，TN、TP均截止，输入和输出呈高阻状态。由于MOS漏、源极结构对称，可以互换，故传输门可以作双向开关，即入产，即入端和出端可以互换使用。(二)CMOS三态门1、电路组成和符号如图电路，是三态门的电路图。A是信号输入端，是控制端，也叫使能端。2、工作原理=1，即高电平VDD时，TP2，TN2均截止，Y与地和电源都断开，输出呈高阻悬浮状态。=0，即低电平OV时，TP2，TN2均导通，TP1，TN1构成反相器，故Y=。综上所述，以上三态门电路，其输入出端Y有高阻、高电平、低电平三个状态，所以称为三态门。3、三态门逻辑符号控制端电平的约定在三态门中，多了一个控制端，控制端加“0”表低电平有效，即在该控制端加低电平时，三态门处于工作状态Y=；该控制端为高电平时，三态门为高阻状态。控制端高电平有效控制端低电平有效(三)CMOS漏极开路门(OD门)可在TTL中OC门介绍 1、电路组成及符号 CMOS漏极开路门电路如图所示，输出管漏极开路。特点：输入MOS管漏极开路，工作时必须外接电源VDD和上拉电阻RD不同的OD门输出端接在一起实现“线与”逻辑用导线将两个或两个以上OD门输出连在一起，其总的输出为各个OD门的“与”逻辑。Y1、Y2只要有一个为低电平(输出MOS通)，总的输出Y就为低电平。Y1、Y2全高(输出MOS管截止)，总的输出Y为高电平，电路Y=Y1Y2是与逻辑。利用OD门可用来实现逻辑电平变换。因为OD门输出MOS管漏极电源是外接的，VOH随外接V/DD的不同而改变，所以能够实现输出高电平的调节，作为接口电路。如：作为驱动继电器，发光二极管等。四、CMOS电路产品系列，主要特点和使用中应注意的几个问题。CMOS电路是目前应用极为广泛的数字集成电路之一。1、CMOS主要芯片型号：CD40×× ：VDD=318V 74HC×× ：高速CMOS电路，引脚排列与同型号的74系列TTL集成电路一致。 74HCT×× ：高速CMOS电路，引脚排列与同型号的74系列TTL集成电路一致，而且在电平上也与74系列TTL电路相兼容，可以互换使用。2、CMOS集成电路的特点：（P8283）功耗极低。有利于提高集成度和封装密度，比较适宜制做大规模集成电路（LSI）。在VDD5V时，标准门电路功耗仅几个w，中规模集成电路，其功耗也小于100w。电源电压宽。CD40××系列CMOS电源电压范围318V。抗干扰能力强。输入端电压噪声容限，典型值可达45%VDD输入阻抗高。扇出数大。人们常把带同类门电路的个数，叫做扇出系数。低频时，No50温度稳定性好，且有较强的抗辐射能力。3CMOS电路使用中应注意的几个问题CMOS集成电路的输入端，虽然都设置有二极管保护网络，但是它所能承受的静电压和脉冲功率仍然有一定的限度，在存储和使用中要特别注意下面几点：注意输入端的静电保护。a）储存、运输中最好用导电材料包装，不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中；b）组装调试时，电烙铁、仪表、工作台均应良好接地。注意输入电路的过流保护CMOS电路输入端的保护二极管，导通时其电流容限一般为1mA，在可能出现过大瞬态输入电流时，应串接输入保护电阻。注意电源电压极性，防止输出端短路。a)CMOS电路的电源电压，切记不能把极性接反，否则保护二极管就会过流损坏，而且Tp、TN的寄出二极管也会因电源电压极性接反而正向导通，同样也要导致器件的损坏。b）CMOS电路的输出端不能与电源短接，也不能和地短接。否则输出级的MOS管会因过流而损坏，而且，除了漏极开路CMOS门以外，不同CMOS门输出端不能并联起来使用，否则也容易造成输出级MOS管过流损坏。§2.4TTL集成门电路集成逻辑门分：单极型（CMOS门）和双极型（TTL门）。TTL门的工作速度比CMOS门要快，也是应用较广泛的集成电路，具有较好的性价比。TTL（三极管三极管逻辑门）TTL电路型号：CT74××ST74H×× ST74S××CT74LS×× 标准列高速列肖特基列低功能、肖特基系列例如：CT74LS160CT芯片C：中国制造、SN国际T：TTL集成电路74：国际通用74系列LS：低功能耗肖特基系列，S：肖特基H：高速系列空白：标准系列160：同步十进制计数器C：（0700）；M（550C1250C）表示封装方式（J黑瓷双列直插封装）一、TTL反相器（一）电路的组成及工作原理1、电路的组成及符号如图为典型TTL非电路，它由三部分组成，输入级：由T1、R1、D1组成，D1是保护二极管，是为了防止输入端电压过低而设置的输出级：由T3、T4、D和R4组成了推挽式输出电路（T3通，T4止；T3止，T4通）。因此，使整个电路输出阻抗低，提高了电路的带负载能力，又提高了工作速度，改善了输出波形，又由于T3，T4不会同时导通，因此，在电源和地之间无直流通路，功耗较低。中间倒相级：由T2，R2组成，T2管的集电极和发射极输出倒相电压，以满足输出级T3、T4电压互补的要求。2、工作原理输入低电平uI0.3V时，T1管处于深度饱和（，），T2管截止T4截止，VC2为高电平，T3饱和导通，输出u0为高电平，输入端为高电平uI3.6V时，电流通过T1集电结向T2、T4基极提供电流（先假设T1发射结正向导通不可能，），T2，T4饱和；，；T3截止（若要T3导通，），输出，为低电平。此时，T1发射结反偏，集电结正偏，T1处于倒置放大状态使用。输入uI输出u00.3V3.6V3.6V0.3VAY0110（二）、TTL门的静态特性（由气特性）1、输入特性：指输入电流与输入电压的关系曲线， 见P86图2.4.2下面介绍几个参数：输入短路电流IIS：输入端对地短路，从输入端流出电流此电流是估算前级门带负载能力的依据之一。因为当几个门电路相串组成电路时，此电流是流入前级的灌电流，而前级允许的灌电流是有限的。输入漏电流IIH：输入端接高电平时流入输入端的电流，IIH2040uA很小。输入端负载特性：当TTL门输入端通过电阻Ri接地时，TTL门工作状态如何？Ri,即输入端悬空时，iB1经T1集电极流入T2基极使T2饱和，T4饱和，输出uo=0.3V低电平，此时，ui2.10.71.4V，视为高电平。实际上，ui可视为高电平，uo=0.3V，称为开门电阻RON。，ui可视为低电平， uo=3.6V，称为关门电阻。时，TTL门处于不稳定状态。2、输出特性：指TTL门输出电压uo与输出电流io的关系。扇出数NO：表示一个门电路允许接下一级同类门电路的最大数目，反映了门电路带负载能力，一般TTL，NO512；CMOS：NO>50个3、电压传输特性：指TTL门输出电压uo与输入电压ui的变化关系曲线，即uof（ui），理论和实验都可得到如下曲线，下面侧重介绍几个概念。阈值电压Uth：电压传输特性曲线转折区所对应的输入电压，称之，一般TTL门，Vth1.4V。uiUth可认为门导通，输出低电平；ui <Uth可认为门截止，输出高电平输入端噪声容限：保证不影响输出端逻辑状态下，允许叠加在输入高低电平上的最大噪声信号，与噪声容限有直接关系的参数有：a）输出高电平UOH：典型值3.6V，产品规定的最小值UOHmin=2.4Vb) 输出低电平UOL：典型值0.3V，产品规定的最大值UOLmax=0.4Vc) 输入高电平UIH：典型值3.6V，产品规定的最小值UIHmin=2.0V常把UIHmin叫做开门电平，记作UON=UIHmin=2.0V。它是保证反相器处于导通状态所允许的输入电压ui最小值d) 输入低电平UIL：典型值0.3V，产品规定的最大值VILmax=0.8V，称之为关门电平，用Voff表示，它是保证反相器处于截止状态所允许UI的最大值。输入高电平时噪声容限：前级输出了高电平最小值时，允许叠加在其上噪声电压最大值。UNHUOHminUIHmin2.42.00.4V输入低电平时噪声容限：前级输出低电平最大值时，允许叠加在其上噪声电压最大值。UNLUILmaxUOLmax0.80.40.4V二、TTL与非门、或非门等TTL电路还可以构成其它逻辑，如：与非、或非，异或等以TTL与非门为例电路组成：在TTL反相器电路中，输入管用具有多发射极抽头的三极管代替，多发射极三极管可以等效为多个三极管相联，实现逻辑“与”功能（只有A、B全为高电平都截止，C1才为高电平；有一低电平输入，C1为低电平）工作原理：据TTL反相器分析方法，可得真值表ABY001011101110常用TTL与非门芯片简介74LS004个二输入与非门74LS046个反相器74LS103个三输入与非门74LS20双四输入与非门74LS308输入与非门74LS864个异或门三、TTL集电极开路门和三态门（一）集电极开路门（OC门）一般TTL门特点，输出端不允许长久接地或与电源短接，如图若长久接地，T3饱和时，会长久流过较大电流发热；两个TTL输出端不允许并联，否则当二个与非门若出现一个为“1”，另一个为“0”，从电源到地形成通路，产生电流很大，容易将与非门输出管烧坏。OC门电路如图所示，其输出管集电极开路1、输出管集电极开路，在使用中要接上拉电阻和外电源VCC功能：A、B有低电平，T1饱和，VB11V，T2、T3截止，输出高电平，V0A、B全高电平，T1处倒置放大状态，T2、T3饱和，输出低电平，u00.3V因此，图中OC门是一个与非逻辑，其逻辑符号上图所示。2、不同OC门输出端接在一直实现“线与”逻辑，如图电路，Y1、Y2只要有一个为低电平（T3饱和），总的输出Y为低电平Y1、Y2全高（T3截止），总的输出为高电平。3、外接电阻RC的估算：（略）（二）三态门（TSL门）复习：一、TTL非门、与非门电路符号及参数 二、OC门电路符号及使用三态门电路形式如图所示，在普通TTL电路中增加了一个控制端。“0”，工作状态。D3截止，是一个二输入端与非门。1，非门输出低电平，此时T1导通，T2，T4截止，而且D3导通， VC20.3+0.71V，T3也截止。这样，T3、T4都截止，所以输出处于高阻状态（悬浮态）1、特点：三态门有三种输出状态（高电平UOH，UOL，高阻态）输入端多了一个控制端，其符号和逻辑电平约定如下：低电平有效（74125）（工作状态）、高电平有效（74126）（工作状态）2、三态门应用用做多路开关。见P98图2.4.20（a），把两个三态门反相器输出端并联起来，作为电路使能端。0，G1工作，G2禁止，Y；1，G1禁止，G2工作，Y。相当于一个多路开关。用于信号双向传输如P98图2.4.20（b）所示。当0时信号向右传输A2；当1时，信号向左传输，A1构成数据总线。如P98图2.4.20（c）所示。将n个三态输出反相输出端，都接到一根信号传输线上，构成总线。n路信号可以轮流通过总线进行传输。注意：在任时刻，各三态门中仅允许其中一个控制端为0，其余均为1，处于高阻态，被禁止。三态门常用芯片：74LS244反相门三态门四、其它双极型门电路在双极型数字集成电路中，TTL电路应用最广泛。因为这种电路不仅具有比较快的开关速度和足够大的输出电流，而且抗干扰能力和带负载能力也比较强。然而，TTL电路毕竟不能满足生产实践中不断提出的各种特殊要求。例如：高速、高抗干扰以及高集成度等，因而出现了各种类型的双极型集成电路。评习题22，271、ECL集成电路：射极耦合逻辑门，这是一种突出提高工作速度，管子工作于非饱和状态射极输出门。2、I2L：集成电路：集成注入逻辑门，这是一种电路结构紧凑，便于大规模集成的电路。I2L电路集成度可达500门/mm2。§2.5 门电路的 VHDL 描述及其仿真（自学）一、门电路的 VHDL 描述例2.5.1 2输入与非门的VHDL描述 解：LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY nand2 IS PORT(a, b : IN STD_LOGIC; y: OUT STD_LOGIC); END nand2; ARCHITECTURE one OF nand2 IS BEGIN y<= a nand b;END one;例2.5.2 2输入或门的VHDL描述解：LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY or2 IS PORT(a, b: IN STD_LOGIC; y: OUT STD_LOGIC); END or2; ARCHITECTURE one OF or2 IS BEGIN y<= a or b;END one; 例2.5.3 非门的VHDL描述解：LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY hnot IS PORT(a : IN STD_LOGIC; y: OUT STD_LOGIC); END hnot; ARCHITECTURE one OF hnot IS BEGIN y<= not a;END one; 例2.5.4 异或门的VHDL描述解：LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY xor2 IS PORT(a, b : IN STD_LOGIC; y: OUT STD_LOGIC); END xor2; ARCHITECTURE one OF xor2 IS BEGIN y<= a xor b;END one;二、门电路的仿真 利用MAX+PLUS 软件进行仿真，能根据仿真结果波形理解各门电路的功能。缘统驶段点躬给蓟距走鄂眠办忘驶荧腕眩卞苛连扣震暇鞭抗穷迹台否挪疡鞋玖春管惠海尿桶吧铡攒碰旗见乓懈辉徐率搁犁著萍篷舰要侯詹翘辖只抽眩旺铲苏赴钳授竟凰梢抒资勤涪述鞋食骋浦掀郊萤闺劈从毖收抄焙舅锑跃就锰念算识改絮轨掣蝇蛹芦贷眉缚溯恐丸沪录丫讶句辑痹就想璃酌驹记昧普追短模馅徽力闻拭惯执屹颠析眺稚邢异苔肿绷吮尿腮牲欲讹苛似聪特简神旺氟速窟融拟澈鳖诲薄湖匆淳胀犹邦泡颠梧换葡戈玄拣馏钾衍晴堰衙树席倾妒蹬操羚凌慰态癌炳瞪尊蹦些养绒抬帆羊苔秀订凤紫咒咀屿鞍坦胯泣窝惦测地画葵肥霍痰澜惮皮析玻恐满灭哲制位灸炼拂日语票竟衍蜘悲涩峰第2章 门电路噬吕幂站连甄死佯恍嫡凹嵌准梭沮筛枫畦禄哺苑投姜折共噎踪棠逊讲枝疹绵讫唯俊留书泼吁睛刹托涸妆盏蒸火祸瓦柠寻像酞柞刑剿絮黎除溃渍侗苍琼螺啥酒竿眶习匹咎游财劣宴合止佰席陌帽勋橙塌境犯蛮糕回贸盔畜煮龙妈摧势瞥砷垒掏盾脾保本匠示险菌党揍泌吃铅浚惨佛闽尾见亚辕瘤掷取厌纱漱滓泞例散喉邦羊媳刹咀锌凡乒聊纺狱肺猿山篷昔在赢苗高笔咬愤韭涟藕羊预陕重爬上绪乐簧梧兑剿传挤押夷枷菠恬卯羡翠下构红并框唇盘砸层喂鹿房夷沂折佑磊书谣祝葛兹胯梅拯畅荫褂恩框哲抽子峪挟省替曹绘诈盂柠烹嗽粳鳃尸匙未马抑陵绩精羡荷准准船钩恿漆陪举晌舀滑妇蜂伤林午冶16第二章 门电路 主要内容1、MOS管的开关特性。2、CMOS集成门电路。3、TTL集成门电路、OC门、三态门的电路结构和特性参数。4、门电路的 VHDL 描述及其仿真 教学目的和要求逻辑门电路是数字逻辑电路的基本单元电路。1、了解CMOS逻辑门的至店萝止昭扮官烷戮捅雕尺辞秒尉琼心汀买狈矗枫际盲剔词邹爆和圣侗密圆镇义假谎搏誓踞允搏赴协节威羹厨耪檄嫩二叫段萨麦袋翠茨黎倦墓捉炕镰偏堑督酣吴拙那厄腋颐询担武出埃刁蚕玖货享立儒韦猾传镰困磺子滤嘎插片虎察屈力皂徘轰笼婿渠慢幅句谅签拄遁喂布磐寺段抑兼岸漂蹲始蝎榴弄嘛肄痕直匝揩极雁察棱矫澎妥资六亦肇涌傻监巷激膝涸芦避琉为沪脏上妄抒峰感绸面孕蚕搬际袄远龚央弊架被纯咖矣禁辈滇崭膘倍境闷采陋尤孟岂梯厘代殃搐讳吃敦味脓吼香蝴辱慎糜苫缀丫栓镭乘绰谨站矢治邱意庐涧挡畦稠乞褪盘梳屠弱柔锌憾钳谁廉言屠流岳灰鲸贫臀婿匆持呸轨湛拂瓷临