电工电子学 教学课件 林小玲 第5章 数字集成电路（基础）.ppt

第五章 数字集成电路 (基础） 上海大学 自动化系 林小玲 §5.1.1 数字信号与模拟信号 用基本逻辑门组成异或门 三态门应用 1. 常量与变量的关系 1 TTL“与非”门电路 3. TTL“与非”门特性及参数 (2)TTL“与非”门的参数 TTL“与非”门的参数 解 ;利用反演定理 例4 将Y化简为最简逻辑代数式。 ； ;将AB当成一个变量, 利用公式 小 结 ? 几种常用的数制：二进制、八进制、十六进制和十进制以及相互间的转换 ? 码制部分：自然二进制码、格雷码、和常用的BCD码 任意一个R进制数按权展开： ? 带符号数在计算机中的三种基本表示方法：原码、反码和补码， 运算结果的正确性以及溢出的性质：利用变形补码可判断机器。 ? 逻辑问题的描述可用真值表、函数式、逻辑图 ? 分析和设计逻辑电路的重要数学工具：布尔代数 TTL — 晶体管-晶体管逻辑集成电路 集成门电路 双极型 TTL (Transistor-Transistor Logic Integrated Circuit , TTL) ECL NMOS CMOS PMOS MOS型（Metal-Oxide- Semiconductor，MOS） MOS — 金属氧化物半导体场效应管集成电路 §5.2 集成门电路 TTL电路分类: 中速TTL、高速TTL(HTTL)、肖特基TTL(STTL)、低功耗TTL(LTTL) 、低功耗肖特基TTL(LSTTL) 、先进低功耗肖特基TTL(ALSTTL)等。 §5.2.1 TTL门电路 三极管—三极管逻辑门电路(TTL),是指输入端和输出端都用三极管的电路,简称TTL电路,是双极型数字集成电路。 BJT的开关特性 iB?0，iC?0，vO＝VCE≈VCC，c、e极之间近似于开路, vI=0V时: iB?0，iC?0，vO＝VCE≈0.2V，c、e极之间近似于短路, vI=5V时: iC＝ICS≈ 很小，约为数百欧，相当于开关闭合 可变 很大，约为数百千欧，相当于开关断开 c、e间等效内阻 VCES ≈ 0.2~0.3 V VCE＝VCC－iCRc VCEO ≈ VCC 管压降 且不随iB增加而增加 ic ≈ ?iB iC ≈ 0 集电极电流 发射结和集电结均为正偏 发射结正偏，集电结反偏 发射结和集电结均为反偏 偏置情况 工作特点 iB iB≈0 条件 饱 和 放 大 截 止 工作状态 BJT的开关条件 0 iB 1. 电路 R3 A B C R4 R2 R1 T2 +5V T1 T3 T4 Y D3 E2 E3 E1 B 等效电路 C 多发射极三极管 R3 A B C R4 R2 R1 T2 +5V T1 T3 T4 Y D3 2. 工作原理 1V T2、T4截止 负载电流（拉电流） (1) 输入端有任一低电平“0”(0.3V) (0.3V) “1” “0” 输入有低“0”输出为高“1” 流过 E结的电流为正向电流 VY? 5-0.7-0.7 =3.6V 5V 不足以让 T2、T4导通 三个PN结 导通需2.1V 截止 导通 导通 截止 饱和 低电平 T3 D3 T4 T2 T1 输入 高电平 输出 R3 A B C R4 R2 R1 T2 +5V T1 T3 T4 D3 “1” (3.6V) (2) 输入全为高电平“1”(3.6V)时 2. 工作原理 4.3V T2、T4饱和导通 钳位2.1V E结反偏 截止 “0” (0.3V) 负载电流（灌电流） 输入全高“1”,输出为低“0” 1V 有“0”出“1” 全“1”出“0” “与非”逻辑关系 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 A B Y C “与非” 门逻辑状态表 Y=A B C 逻辑表达式： Y A B C “与非”门 (1) 电压传输特性： 输出电压 UO与输入电压 Ui的关系。 C D E 电压传输特性 测试电路 0 1 2 3 1 2 3 4 Ui /V UO/V +5V Ui Uo V V A B 电压传输特性 输出高电平电压UOH和输出低电平电压UOL A B C D E UO/V 0 0.5 1.3 1.4 0.3 3.6 Ui /V (1)Ui0.5V U0=3.6V (2)Ui=0.5~1.3V U0 随Ui线性下降 (3)Ui 1.4V U0 0.3V (4