9-2 集成门电路(课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（电子工业版）

项目九 组合逻辑电路 教学导航 知识重点：1. 与门、非门、或门、与非门的逻辑关系 2. 逻辑代数基本公式 3. 组合逻辑电路分析与设计方法 4. 编码器、译码器逻辑功能 知识难点：1. 逻辑函数的化简 2. 组合逻辑电路的设计 3. 编码器、译码器应用 教学导航 必须掌握的理论知识：1. 与门、非门、或门、与非门的表示符号；逻 辑关系；逻辑函数表示式；真值表；其他基本逻辑门的表示符号和逻辑关系；常用集成逻辑单元使用知识 2. 二进制计数制；逻辑代数基本公式及基本化简方法 3. 组合逻辑电路分析与设计方法 4. 编码器、译码器逻辑功能；数码显示器工作原理；集成编码器、译码器、显示译码器使用知识 5. 加法器逻辑功能 必须掌握的技能：数字集成单元的使用及电路组装的基本操作知识 主要内容 9.1 基本逻辑关系和基本逻辑门电路 9.2 集成门电路 9.3 逻辑代数 9.4 组合逻辑电路的分析与设计 9.5 编码器 9.6 译码器 9-2 集成门电路 TTL集成“与非”门电路 CMOS集成门电路 9.2.1.1电路结构 由输入级、中间级和输出级三部分组成。 输入级以多发射极晶体管V1为主，它和电阻R1一起组成输入级，完成“与”逻辑功能，其每一个发射级都相当于一只二极管的功能。 中间级以普通晶体管V2为主，它和电阻R2、R3一起组成中间级，完成“倒相”功能，即从它的集电极和发射极分别输出两个信号，去驱动输出级的V3和V4工作。 输出级以V3和V4为主，它们和V7、R4一起组成输出级，当V3饱和导通时，V4截止，反之，当V3截止时，V4饱和导通。 9.2.1.2逻辑功能分析 电路实现了“与非”逻辑功能 当输入端A、B全为“1”（接近电源Ucc电压）时，V1的几个发射结都截止，集电结导通，使V2饱和导通，V2集射极间饱和压降很小，使V3处于截止状态，另外V2饱和导通的发射极电流足以使V4饱和导通，输出端Y近似为0.3V的低电平；当输入端A、B中有“0”时，V1发射结至少有一个导通，则V1基极电位为0.7V，该电压使V1集电结、V2均截止，V4也截止，V3饱和导通，输出端Y近似为3.6V高电平。 9.2.1.3主要参数 参数名称 符号 典型值 参数含义 输出高电平 UOH ≥3.2V 当输入端有“0”时，在输出端得到的输出电平 输出低电平 UOL ≤0.35V 当输入端全为“1”时，在输出端得到的输出电平 开门电平 UON ≤1.8V 在额定负载条件下，使输出为“0”（V4管饱和导通，即开门）所需的最小输入高电平值 关门电平 UOFF ≥0.8V 在额定负载条件下，使输出为“1”（V4管截止，即关门）所需的最大输入低电平值 扇出系数 NO ≥8 正常工作时能驱动的同类门的数目，也叫负载能力 平均延迟时间 tpd ≤40 ns 其中，tPHL表示输出电压由0跳变到1时的传输延迟时间， tPLH表示输出电压由1跳变到0时的传输延迟时间 反映了电路的工作速度 9.2.2.1 CMOS集成门电路功能及特点 1、电路功能 常见的有CMOS“非”门、CMOS“与非”门和CMOS“或非”门，它们的逻辑功能与TTL门电路相同，因此，其逻辑符号也一样。 目前，国产CMOS数字集成电路主要有两个系列：CC4000系列和高速CMOS（HCMOS）系列。 CMOS集成门电路的逻辑功能、图形符号与TTL集成门电路相同。 高速CMOS系列 又称HCMOS系列。它的突出优点是平均传输延迟时间tpd低，约为普通CMOS门电路的十分之一，是一种具有发展前途的新型器件。 CC4000系列 工作电压为3～18V，能和TTL数字集成电路共用电源，且连接比较方便。是当前普遍使用的一种CMOS数字集成电路。 2、特点 （1）CC4000系列需用的电源电压可在大约3～15V的范围内选择，但是不能超过极限值18V。 （2