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类型逻辑门电路.ppt

  • 上传人:11xg27ws
  • 文档编号:8291647
  • 上传时间:2019-06-18
  • 格式:PPT
  • 页数:34
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    逻辑门电路.ppt
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    1、第 3 章 逻辑门电路,学习目标 了解逻辑类型、逻辑门 了解逻辑门硬件 了解逻辑符号和集成电路封装,3.1 门电路,3.2 集成电路的外部封装,TTL 集成逻辑门的使用注意事项,CMOS 集成逻辑门的使用注意事项,TTL 电路与 CMOS 电路的接口,第 3 章 逻辑门电路,3.1.1 正逻辑与负逻辑,3.1.2 非门(反相器)的电路模型,3.1.3 其它门电路,3.1.4 门电路的主要技术参数和要求,3.1.5 门电路结构及其使用,3.1.6 门电路型号与性能比较,3.1 门电路,TTL 即 Transistor-Transistor Logic,CMOS 即 Complementary M

    2、etal-Oxide-Semiconductor,常用门电路类型,按功能特点不同分,输入端和输出端都用双极型三极管的逻辑门电路,以互补对称单极性 MOS 管构成的逻辑门电路,逻辑功能不同:,电路结构不同:,3.1 门电路,3.1.1 正逻辑与负逻辑,高电平代表逻辑1,低电平代表逻辑0,数字电路中用的是二进制,有、两种取值;,在二值逻辑中,也用、两种取值。,低电平代表逻辑1,高电平代表逻辑0,正逻辑,负逻辑,实际使用中大多采用正逻辑,本书以正逻辑为主,高电平和低电平的含义,在数字电路中,高、低电平是某一规定范围的电压值,高电平信号是多大的信号?低电平信号又是多大的信号?,3.1.2 非门(反相器

    3、)的电路模型,简单反相器电路及等效模型,TTL反相器电路模型,反相器逻辑符号,由基本的与、或、非逻辑组成的其它类型逻辑 门电路,其逻辑符号有国际标准和国标两种,与、或非门等效模型,门电路在使用时,要考虑驱动与被驱动的双向逻辑要求。即:作为驱动门,要考虑输出的电压与电流是否满足被驱动门的负载要求;作为负载门,要考虑驱动门的电压与电流是否合适。,门电路实际应用模型,3.1.4 门电路的主要技术参数和使用要求,当驱动门A输出高电平时, 要使A驱动B必须满足:,当驱动门A输出低电平时, 要使A驱动B必须满足:,门电路驱动负载的要求,VIH: 输入高电平电压 VIH(min):输入高电平最小值 VIL:

    4、 输入低电平电压 VIL(max):输入低电平最大值 VOH:输出高电平电压 VOH(min):输出高电平最小值 VOL:输出低电平电压 VOL(max):输出低电平最大值 IIH: 高电平输入电流 IIL:低电平输入电流 IOH:高电平输出电流 IOL:低电平输出电流,逻辑门电路输入/输出各项参数定义:,3.1.5 门电路结构和使用,门电路输入级,TTL门电路结构一般有输入级、中间级和输出级。 输入级是一个单或多发射极三极管,起到逻辑电平 转换作用。,TTL门电路中间级只作为输入/输出级电平的转换,集电极开路门,推挽输出,推挽三态输出,输出级是驱动负载的关键,输出极的形式:,TTL门电路完整

    5、模型,CMOS门电路模型,3.1.6 门电路型号与性能比较,TTL数字集成电路主要有74标准系列、74L低功耗系列、74H高速系列、74S肖特基系列、74LS低功耗肖特基系列、74AS先进肖特基系列、74F序列和 74ALS先进低功耗肖特基系列。其中,74L系列功耗最小,74AS系列工作频率最高。,CMOS 数字集成电路主要有 CMOS4000 系列和HCMOS 系列。CMOS4000 系列工作速度低,负载能力差,但功耗极低、抗干扰能力强,电源电压范围宽,因此,在工作频率不高的情况下应用很多。74HC和74HCT两个系列的工作频率和负载能力都已达到 TTL 集成电路 74LS的水平,但功耗、抗

    6、干扰能力和对电源电压变化的适应性等比74LS 更优越。因此,CMOS 电路在数字集成电路中,特别是大规模集成电路应用更广泛,已成为数字集成电路的发展方向。,3.2 集成电路的外部封装,集成电路的外部封装及引脚数量,决定 了电路性能;它关系到器件功耗大小、 元器件散热、使用环境、运行速度。,TTL 集成逻辑门的使用注意事项,(一)电源电压及电源干扰的消除,对 54 系列电源电压应满足(5 10%)V , 对 74 系列电源电压应满足(5 5%)V 。,为防止外来干扰通过电源串入电路,需对电源进行滤波。,在印制板电源输入端接10100F电容至地,对低频滤波。 电路中每隔68个门接0.010.1F电

    7、容至地,对高频滤波。,(二)输出端的连接,普通 TTL 门输出端不允许直接并联使用。,三态输出门的输出端可并联使用,但同一时刻只能有 一个门工作,其他门输出处于高阻状态。,集电极开路门输出端可并联使用,但公共输出端和 电源 VCC 之间应接负载电阻 RL。,输出端不允许直接接电源 VCC 或直接接地。 输出电流应小于产品手册上规定的最大值。,(三)多余输入端的处理,与门和与非门的多余输入端接逻辑 1 或者与有用输入端并接,接 VCC,与有用输入端并接,TTL 电路输入端悬空时相当于输入高电平,做实验时,与门和与非门等的多余输入端可悬空,实际使用中,多余输入端不允许悬空,防止干扰。,通过 1 1

    8、0 k 电阻接 VCC,或门和或非门的多余输入端接逻辑 0, 或者与有用输入端并接,与或非门中不使用的与门至少有一个输入端接地。,CMOS 集成逻辑门的使用注意事项,1. 注意不同系列 CMOS 电路允许的电源电压范围不同,一般多用 + 5 V。电源电压越高,抗干扰能力也越强。,2. CMOS 电路的电源电压极性不可接反,否则,可能会造成电路永久性失效。,3. 在进行 CMOS 电路实验,或对 CMOS 数字系统进行调试、测量时,应先接入直流电源,后接入信号源;使用结束时,应先关信号源,后关直流电源。,(一) 电源电压,1. 闲置输入端不允许悬空。,2. 对于与门和与非门,闲置输入端应接正电源

    9、或高电平;对于或门和或非门的闲置输入端应接地或低电平。,闲置输入端不宜与使用输入端并联使用,因为这样会增大输入电容,从而使电路的工作速度下降。但在工作速度很低的情况下,允许输入端并联使用。,(二) 闲置输入端的处理,(三) 输出端的连接,1. 输出端不允许直接与电源 VDD 或地(VSS)相连。,为提高电路的驱动能力,可将同一集成芯片上相同门电路的输入端、输出端并联使用。,当 CMOS 电路输出端接大 容量的负载电容时,为保证 流过管子的电流不超过允许值,需在输出端和电容之间 串接一个限流电阻。,(四) 其它注意事项,焊接时,电烙铁必须接地良好,必要时,将电烙铁的电源插头拔下,利用余热焊接。,

    10、集成电路在存放和运输时,应放在导电容器或金属容器内。,组装、调试时,应使所有的仪表、工作台面等有良好的接地。,TTL 电路与 CMOS 电路的接口,一、 TTL 电路驱动 CMOS 电路,TTL电路输出低电平,满足驱动CMOS 电路输入的要求,而输出高电平的下限值小于CMOS电路输入高电平的下限值,它们之间不能直接驱动。因此,应设法提高TTL电路输出高电平的下限值,使其大于CMOS电路输入高电平的下限值。,在TTL电路输出接一个上拉电阻 RU,(一)TTL 电路驱动 CMOS4000 系列电路,TTL电路和CMOS 电路电源不同时,驱动门要用OC门。,(一)TTL 电路驱动 CMOS4000

    11、系列电路,也可采用电平转换器,一、 TTL 电路驱动 CMOS 电路,(二)TTL电路驱动74HCT高速CMOS电路,高速 CMOS 电路 CC74HCT 系列在制造时已考虑到和TTL电路的兼容问题,它的输入高电平UIH(min) = 2 V,而TTL电路输出的高电平 UOH(min) = 2.7 V,因此TTL电路的输出端可直接与高速 CMOS 电路 CC74HCT 系列的输入端相连,不需要另外再加其他器件。,二、 CMOS 电路驱动 TTL 电路,CMOS4000 系列电路输出的高、低电平都满足要求,但由于TTL 电路输入低电平电流较大,而 CMOS4000系列电路输出低电平电流却很小,灌

    12、电流负载能力很差,不能向TTL提供较大的低电平电流。因此,应设法提高CMOS4000系列电路输出低电平电流的能力。,将同一芯片上的多个CMOS并联作驱动门。,在CMOS 电路输出端和TTL电路输入端之间接入CMOS驱动器。,(一)CMOS4000 系列驱动 TTL 电路,(二)高速CMOS电路驱动TTL电路,高速 CMOS 电路的电源电压VDD = VCC = 5 V时,CC74HC 和 CC74HCT 系列电路的输出端和 TTL 电路的输入端可直接相连。,本章小结 逻辑的实现是用硬件来完成的,硬件的连接、使用有特定 的要求。在相同电压作用下驱动同类型逻辑器件的时候,主要考虑一个扇出系数 ; (带同类型负载,个数)就可以了;如果驱动不同类型的逻辑门,考虑的问题 还要包括逻辑门的输出电压、电流是否符合要求。,CMOS门电路是主流器件,只要满足上述对于驱动要求, 应该尽可能选用,其性能比TTL优越。 了解集成电路的封装有益于我们实际电路的应用。,

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