第02章逻辑门电路v4.ppt
《第02章逻辑门电路v4.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第02章逻辑门电路v4.ppt(49页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、数字电路与逻辑设计,第二章 逻辑门电路,2.1 数字集成电路的特点和分类,集成电路的特点将元件和连线制作在一块半导体基片上.体积小、可靠性高、功耗低.集成度越来越高,功能、系统的集成.模拟和数字集成电路TTL和MOS集成电路通用、专用集成电路,可编程逻辑器件,2.1 数字集成电路的特点和分类,集成电路的发展:小规模集成电路:1020门中规模集成电路:20100门大规模集成电路:1001000门超大规模集成电路:1000门以上,奔腾IV拥有4200万只晶体管,标准SSI/MSI具有批量大、价格便宜等特点,是传统数字系统设计中的主要逻辑器件。它的缺点是密度低,数字系统硬件规模大,印刷线路板走线复杂
2、,焊点多,系统可靠性差、功耗大、时延大。微处理器和单片机等逻辑器件虽然较好地弥补了标准器件的缺陷,但它们本身工作速度不够高,需要配合若干标准器件搭成的外围电路才可以工作。,2.1 数字集成电路的特点和分类,集成电路的分类,通用集成电路:如RAM专用集成电路(ASIC)为满足特定功能需求而制造的专用芯片。集成度高,能减少系统的规模和功耗,提高系统的可靠性和工作速度,加密位可实现设计加密。全定制电路:由半导体器件生产厂家专门设计与制造。半定制电路:由生产厂家预先做好的单元电路组成,用 户可二次编程,有一定通用性。可编程逻辑器件PLD:器件内部集成大量功能独立的单 元和可配置的连线,用户可以借助开发
3、工具,对器件进行编程,实现其功能。,2.2 晶体管的开关特性,晶体二极管的开关特性二极管的工作状态:截止、导通信号传输时延晶体三极管的开关特性三极管的工作状态:截止、饱和饱和深度信号传输时延,2.2.1 晶体二极管的开关特性,一、工作状态,在大信号情况下,二极管的伏安特性曲线表现为强非线性,即单向导电性。因此,用两段折线近似表示伏安特性曲线,引入了间断点,二极管可视为理想单向导电开关。,二极管 二极管特性折线化 二极管开关模型,2.2.1 晶体二极管的开关特性,二、开关特性,反向恢复时间:tR=ts+tf其中:ts 存储时间 tf 下降时间,二极管由导通到截止,2.2.2 晶体三极管的开关特性
4、,四种工作状态,在放大状态:,晶体管反相器,2.2.2 晶体三极管的开关特性,开关时间,延迟时间 td上升时间 tr存储时间 ts下降时间 tf,开通时间,关断时间,2.3 二极管逻辑门,二极管与门电路 二极管或门电路,输出:高电平 5 V 低电平 0.7 V,输出:高电平 4.3 V 低电平 0 V,二极管与门输入和输出电平关系,二极管与门真值表,2.3 二极管逻辑门,二极管与门电路 二极管或门电路,输出:高电平 5 V 低电平 0.7 V,输出:高电平 4.3 V 低电平 0 V,二极管门电路的缺点1.输入/输出电平不一致.2.信号通过多级门电路时,会导致电平偏离.3.带负载能力低.,2.
5、4 三极管反相器,反相器的工作原理输入为脉冲信号:VIL=0V,VIH=3V晶体管工作在开关状态电路实现“逻辑非”功能,2.4 三极管反相器,饱和深度,临界饱和状态:,在深度饱和情况下:,2.4 三极管反相器,反相器的负载能力灌电流负载晶体管输出低电平负载电流流入反相器灌电流降低了饱和深度拉电流负载晶体管输出高电平负载电流流出反相器拉电流降低了输出电平,晶体管反相器,灌电流负载:见图,当晶体管VT饱和时,基极电流。灌电流IL流入集电极,IC=IRC+IL,IL,其中,饱和深度会随着IL的增加而减小,当IL进一步增加,VT将退出饱和,Vo将不再保持为低电平,2.4 三极管反相器,灌电流负载能力指
6、三极管从饱和退到临界饱和时所允许灌入的最大负载电流ILMAX,例如,输入高电平VIH=3V时,基极电流为Ib=0.82mA,加灌电流负载后,在临界饱和时,有:,Ec=12V,IL,2.4 三极管反相器,因此,在保证管子饱和的前提下最大可能的集电极电流是24.6mA,Ec=12V,IL,2.4 三极管反相器,拉电流负载 当反相器三极管截止,输出为高电平时,负载电流IL从反相器中流出来,形成拉电流。由于三极管截止,所以IC=0。,流经电阻RC的电流IRC分为两部分,有:,2.4 三极管反相器,IL,当负载电流IL增加时,IVDq将相应的减小。为了保证电路正常工作,高电平输出稳定,钳位二极管必须始终
7、导通,有电流通过。,IVDq0时流过负载的电流是允许的最大拉电流。即:,2.4 三极管反相器,RC越小,带拉电流负载能力越大,RC越大,带灌电流负载能力越强,2.4 三极管反相器,2.5 TTL与非门,图2.5.1 LSTTL与非门电路,2.5.1 TTL与非门工作原理,输入有一个为低电平输出为高电平输入全部位高电平输出为低电平实现与非逻辑功能,逻辑电平:高电平 3.6V 低电平 0.3V,输入级,中间级,输出级,2.5.1 TTL与非门工作原理,与非门的输出端不允许直接相连。,TTL与非门的特性及参数电压传输特性,(1)阈值电压 VT=1.4 V 电压传输特性曲线转折区所对应的输入电压值.(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 02 逻辑 门电路 v4
链接地址:https://www.desk33.com/p-675506.html