2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成逻辑门电路

集成逻辑门电路 2 集成逻辑门电路 （1）掌握双极性晶体管和MOS管的开关特性和有关参数。 （2）了解TTL、CMOS基本逻辑门的功能和主要外部电气特性。 3 3.地位 一、逻辑门电路 1.概念 2.发展 & I C O 数据信号 控制信号 实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。 4 二、数字集成电路的分类 1.按集成度 SSI MSI LSI VLSI 4 5 74/54AC/ACT 2.按制造工艺 双极型 TTL ECL I2L MOS型 PMOS NMOS CMOS 4000 54/74AS 54/74 54/74H 54/74S 54/74LS 54/74ALS 54/74HC/HCT 54/74FAST Bi-CMOS型 5 PMOS：早期采用，现不常使用（因工作速度低；使用负电压，不便于与TTL相连） 6 3.1 分立元件门电路 结论：F=AB 一、二极管“与门”电路 二极管为理想的 0V 逻辑0 3V 逻辑1 3V 0 A B F 12V 二极管“与门”电路 7 结论：F=A+B 二、二极管“或门”电路 二极管“或门”电路 3V 0 A B F 二极管为理想的 0V 逻辑0 3V 逻辑1 8 三、“非”门电路（反相器） 1.三极管开关特性 (1)截止条件：e结反偏，c结反偏 (2)饱和条件：e结正偏，c结正偏； 在数字电路中，只利用截止区（关态）和饱和区（开态） ton、toff限制了电路的最高工作速度。 (3)三极管瞬时开关特性 ton（开启时间）、toff（关闭时间） 9 2.三极管反相器 (1)工作原理 结论：P=A 1 A F （b）逻辑符号 （a）电路 R1 Vcc F (uO) (+12V) VD (+3V) -V BB (-12V) A (u1) iB iC RC D R2 3.4V 0.2V 图3.1.4三极管反相器电路 (2)负载能力 灌电流负载 拉电流负载 10 3.2 TTL门电路 一、 典型TTL与非门 1.电路结构: 输入级、 中间级、 输出级 2.工作原理： 设UIH=3.4V UIL=0.2V Uon=0.7V VCC=5V 结论：Y=AB (1) A=1, B=1, (2) A=0, B=1, Y=0 开态 Y=1 关态 (3) A=1, B=0, Y=1 关态 (4) A=0, B=0, Y=1 关态 11 3.TTL与非门的主要外部特性 (1)电压传输特性 ②阀值电压： UT=1.4V ③关门电平、开门电平及噪声容限 主要静态参数 ①输出逻辑高电平和低电平 标准值 合格值 高电平UOH 3.4V ≥2.4V 0.2V ≤0.4V 低电平UOL 0 0.5 1.0 1.5 uI/V a b c d e 3.0 2.0 1.0 uO/V UT (a)电压传输特性 12 (2)输入特性 iI/mA O -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -1.0 - 0.5 0.5 1.0 1.5 2.0 uI/V 1.4 (a)输入特性 + _ uI Vcc uO & V mA iI (b)测试电路 图3.2.5 输入特性曲线 ①输入短路电流：IIS=-1.07mA 2个或2个以上输入端并联时，输入电流如何？ ②输入漏电流：IIH= IB1( < 0.01) 约为40 A $