２门电路

数字电子技术
 概述
 基本逻辑门
 集成门电路
 本章小结
第二章 门电路
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 什么是门电路？
实现各种基本逻辑关系的电路。
门
电
路
分立元件门电路
集成门电路
TTL集成门电路
CMOS集成门电路
开关特性
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高、低电平
①开关K闭合，Vo=Vcc，
低电平
②开关K断开
Vo=0.7V，高电平
注意：
逻辑电平与实际电压
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二极管的开关特性（P75）
理想情况下，外加正电压
导通，外加反向电压截止，
相当于开关。
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三极管工作在饱和区相当于“开”，截止区相当于
“关”。
三极管的开关特性（P79）
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2.2.1 二极管与门（P88）
二极管“与” 门电
路
与门逻辑符号
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二极管与门电路的电平关系表
输 入 输 出
A（V） B（V） Y（V）
0 0
0 3
3 0
3 3
0.7
0.7
0.7
3.7
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2.2.2 二极管或门（P90）
二极管“或”门电
路
或门逻辑符号
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输 入 输 出
A（V） B（V） Y（V）
0 0
0 3
3 0
3 3
二极管或门电路的电平关系
0
2.3
2.3
2.3
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2.2.3 三极管非门电路（P91）
三极管“非”门电
路
非门逻辑符号
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2.2.4 复合逻辑门
以与非门为例
与非门逻辑符号
“与非”门电路
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 同样，利用二极管或门和三极管非门串联构
成或非门。
 如果将与门的输出和或非门输入相连，便构
成与或非门。
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 集成电路（Integrated circuits，IC），就是将元
器件和连线制作在一个半导体基片上的完整电路。
 分类（P74）
 小规模集成电路SSI，1-10门/片
 中规模集成电路MSI，10-99门/片
 大规模集成电路LSI，100-9999门/片
 超大规模集成电路VLSI，>10000门/片
 据半导体元器件不同，分为TTL电路和CMOS电路。
2.3 集成门电路
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2.3.1 TTL集成逻辑门电路
(Transistor-transistor Logic)
（一）TTL与非门（P122）
输入级 中间级 输出级
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TTL与非门工作原理
A、B为高电平时
Y输出为低电平
A\B为低电平
Y输出为高电平
截止
截止
导通
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 重在外部特性的学习。
 集成门电路的真值表、引脚功能图和电参数可
以从手册中查出。以7400系列与非门为例。
TTL与非门的主要参数
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1.输入输出高低电平
1）输出高电平U
OH
：电路输出为高电平，标准值是3.6V，
最小值是2.4V。
2）输出低电平U
OL
：电路输出为低电平，标准值是0.3V，
最大值是0.4V。
3）输入高电平U
IH
：与逻辑“1”对应的输入电平，标准值
是3.6V，最小值是2.0V。
4）输入低电平U
IL
：与逻辑“0”对应的输入电平，标准值
是0.3V，最大值是0.8V。
开门电平Uon
关门电平Uoff
TTL与非门的主要参数（P118）
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2.电压传输特性及噪声容限
1）电压传输特性
测试电路
传输特征曲线
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 G
2
输入为低电平的噪声容限：
U
NL
=U
ILmax
-U
OLmax
=0.8-0.4=0.4V
 G
2
输入为高电平的噪声容限：
U
NH
=U
OHmin
-U
IHmin
=2.4-2.0=0.4V
2）噪声容限（Noise Margin）
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3.负载能力
输出为1时，拉电流
（source current）
输出为0时，灌电流
（sink current）
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（二） 集电极开路门（P124）
主要特性：具有“线与”功能
线与
CD AB Y  
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集电极开路门（open collector gate，OC门）
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集电极开路门（open collector gate，OC门）
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集电极开路门（open collector gate，OC门）
集电极悬
空
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特别强调：OC门应用时必须外接负载电阻R
L
和电源Ucc。
逻辑符号
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OC门的主要应用：
★①实现线与功能
输出级
3 2 1
F F F F   
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OC门的主要应用：
②实现逻辑电平变换
例如：0.3V-3.6V逻辑电平到0.3V-12V逻辑电
平的转换。
12V
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OC门的应用：
③带负载能力强
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（三）输出三态门
（three-state logic门，TSL门）（P125）
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输出三态门有三种状态：高电平、低电平、高阻抗。
 对于高电平使能（EN）的电路：
 EN为高电平时，电路处于工作状态，实现普通与
非门功能， 。
 EN为低电平时，输出端Y对电源Vcc、对地都是断
开的，呈现为高阻抗状态，记为Y=Z。
AB Y 
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输出三态门逻辑符号（P126）
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输出三态门的应用
①构成数据总线
②实现数据的双向传输
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③用作多路开关
输出三态门的应用
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2.3.2 CMOS集成门电路
(complementary metal-oxide semiconductor)
P沟道增强型MOS管(PMOS)
N沟道增强型MOS管(NMOS)
NPN型
PNP型
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（一） CMOS非门（P95）
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（一） CMOS非门（P95）
U
I
=0V
A为低电平
U
O
=V
DD
Y为高电平
导通
截止
1.工作原理
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（二） CMOS与非门（P102）
F AB 
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（三） CMOS或非门（P103）
F A B  
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（四） CMOS传输门（P108）
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（五） CMOS漏极开路门（OD门，P108）
（六） CMOS三态门（OD门，P109）
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本章小结
1、掌握各种门电路的逻辑功能、符号、参数；
2、掌握有关概念：拉电流、灌电流、噪声容限
等；
3、了解分立器件、TTL、CMOS器件的工作原理和
特点。
4、会应用各种门电路。
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