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数字电路的基础知识教程第2章综述_图文

第二章 逻辑门电路 2.1 基本逻辑门电路 2.2 TTL逻辑门电路 2.3 MOS逻辑门电路 2.4 集成逻辑门电路的应用 2.5 正负逻辑及逻辑符号的变换 2.1 基本逻辑门电路 一、二极管与门和或门电路 1.与门电路 +VCC ( + 5V ) R 3kΩ L D2 B & 输 0V 0V 5V 5V 入 0V 5V 0V 5V 输出 0V 0V 0V 5V VA(V) VB(V) VL(V) D1 A 与逻辑真值表 输 A 0 0 1 1 入 B 0 1 0 1 输出 L 0 0 0 1 A B L=A· B 2.或门电路 D1 A B D2 R 3kΩ L 输 入 输出 VA(V) VB(V) VL(V) 0V 0V 5V 5V 0V 5V 0V 5V 0V 5V 5V 5V 或逻辑真值表 输 入 B 0 1 0 1 输出 L 0 1 1 1 A B ≥1 L=A+B A 0 0 1 1 二、三极管非门电路 +V CC ( +5V) RC Rb 3 1 T 2 L A 1 L=A A 1 L=A A 非逻辑真值表 输 0V 5V 入 输 出 输 A 0 1 入 输 出 L 1 0 VA(V) VL(V) 5V 0V 二极管与门和或门电路的缺点: (1)在多个门串接使用时,会出现低电平偏离标准数值 的情况。 (2)负载能力差。 +VCC ( + 5V ) R 3kΩ D 1 D +VCC ( + 5V ) R 3kΩ 0V 5V D2 p 5V 1 L D2 解决办法: 将二极管与门(或门)电路和三极管非门电路 组合起来。 +V CC ( +5V) R 3kΩ D Rc 1kΩ D 4 A B 1 P Rb D5 3 1 L T 2 D2 R1 4.7kΩ 三、DTL与非门电路 工作原理: (1)当A、B、C全接为高电平 5V时,二极管D1~D3都截止,而D4、 D5和T导通,且T为饱和导通, VL=0.3V,即输出低电平。 (2)A、B、C中只要有一个为低电平 0.3V时,则VP≈1V,从而使D4、 D5和T都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平。 所以该电路满足与非逻辑关系,即: L ? A? B ?C Rc 1kΩ +VCC( + 5V) R 3kΩ D A B C 1 P D 4 D5 3 1 L T 2 D2 D 3 R1 4.7kΩ 2.2 TTL逻辑门电路 +VCC( +5V ) 1kΩ 3 1 一、TTL与非门的基本结构及工作原理 Rc R 3kΩ 1.TTL与非门的基本结构 D A B C 1 P D 4 D5 L T 2 D2 D 3 R1 4.7kΩ +VCC ( + 5V ) Rb1 +VCC ( +5V) R b1 A B C N N N P P P P N 1 3 A B C T1 TTL与非门的基本结构 +V CC ( +5V ) Rc 2 R b1 4kΩ 1 1.6kΩ Vc 2 1 Rc 4 130Ω 3 T 24 D 3 3 1 A B C T1 T2 2 Ve 2 Re 2 1kΩ 3 1 Vo T3 2 输入级 中间级 输出级 2.TTL与非门的逻辑关系 (1)输入全为高电平3.6V时。 由于T3饱和导通,输出电压为: T2、T3饱和导通, 由于T2饱和导通,VC2=1V。 T4和二极管D都截止。 实现了与非门的逻 辑功能之一: 输入全为高电平时, A B C 3.6V R b1 4kΩ VO=VCES3≈0.3V +VCC( + 5V) Rc 2 1.6kΩ Rc 4 130Ω 3 1 1V 3 2.1V 截止 T 24 D 1 1.4V 3 1 T1 倒置状态 截止 Vo 输出为低电平。 T2 2 饱和 0.7V 1 Re 2 1K 3 T3 2 0.3V 饱和 (2)输入有低电平0.3V 时。 由于T4和D导通,所以: 该发射结导通,VB1=1V。T2、T3都截止。 VO≈VCC-VBE4-VD =5-0.7-0.7=3.6(V) 忽略流过 RC2 的电流, VB4≈VCC=5V 。 实现了与非门的逻辑 功能的另一方面: 输入有低电平时, 输出为高电平。 +VCC Rc 2 R b1 4kΩ 3.6V 1.6kΩ Rc 4 130Ω 3 1 5V 3 综合上述两种情况, 该电路满足与非的 逻辑功能,即: 导通 T 24 1V 4.3V D 3 1 1 导通 Vo L ? A? B ? C A B C 0.3V T1 饱和 T2 2 截止 3 1 3.6V T3 2 截止 Re 2 1kΩ 二、TTL与非门的开关速度 1.TTL与非门提高工作速度的原理 (1)采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。 +VCC Rc 2 i B1 1V R b1 4kΩ 1 1.6kΩ 3.6V A B C 0.3V 3 1.4V 1 3 T1 β iB1 0.7V T2 2 3 1 Vo T3 2 Re 2 1kΩ ( 2 )采用了推拉式输出级,输出阻抗比较小,可迅速 给负载电容充放电。 +VCC( + 5V ) Rc 4 T4 1 3 2 +VCC( + 5V ) Rc 4 T4 1 3 2 导通 D 截止 充电 Vo D 导通 T3 1 3 2 截止 T3 1 Vo 3 2 截止 CL 导通 放电 CL 2.TTL与非门传输延迟时间tpd Vi Vo t PHL t PLH 导通延迟时间 tPHL——从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的 中点所经历的时间。 截止延迟时间tPLH——从输入波形下降沿的中点到输出波形上

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