第2章 逻辑门电路

Y=A
§2.4 TTL逻辑门电路 逻辑门电路
1、TTL与非门 与非门
+VCC(+5V) R1 3kΩ A B T1 R2 750Ω T2 R3 360Ω R5 3kΩ R4 100Ω T3 T4 T5
+VCC(+5V) Y
A D1 D2 R1 3kΩ b1 D3 c1
B
TTL 与非门电路
T1 的等效电路
Y
T5
74LS04 1 2 3 4 5 6 7
1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND TTL 反相器电路 6 反相器 74LS04 的引脚排列图
截止， 导通， ①A=0时，T2、T5截止，T3、T4导通，Y=1。 时 。 导通， 截止， ②A=1时，T2、T5导通，T3、T4截止，Y=0。 时 。
+VCC(+5V) R1 3kΩ 2.1V
3.6V A 3.6V B
R2 750Ω + T2 0.3V T3
R4 100Ω T4
T1 + 0.7V R3 360Ω
+T 5 + R5 0.3V 0.7V 3kΩ - -
Y
②输入信号全为1：如uA=uB=3.6V 输入信号全为 ： 导通， 则uB1=2.1V，T2、T5导通，T3、T4截止 ， 输出端的电位为： 输出端的电位为： uY=UCES＝0.3V 输出Y为低电平。 输出 为低电平。 为低电平
中只要有一个为1，即高电平， 就会经过T ①A、B中只要有一个为 ，即高电平，如A＝1，则iB1就会经过 1集 、 中只要有一个为 ＝ ， 电结流入T 基极， 饱和导通，输出为低电平， 电结流入 2基极，使T2、T5饱和导通，输出为低电平，即Y＝0。 ＝ 。 均分别流入T 发射极， ②A＝B＝0时，iB1、i'B1均分别流入 1、T'1发射极，使T2、T'2、T5 ＝ ＝ 时 均截止， 导通，输出为高电平， 均截止，T3、T4导通，输出为高电平，即Y＝1。 ＝ 。
⑵ 中规模集成电路 MSI ： 集成度：10≤~ ≤99门/片、 100 ≤~ ≤999元器件/片 如译码器、计数器、寄存器等逻辑功能部件。 ⑶ 大规模集成电路 LSI ： 集成度：100≤~ ≤1000门/片、1000 ≤~ ≤10000元器 件/片。 如CPU、存储器、简单的数字逻辑系统等。 ⑷ 超大规模集成电路 VLSI 集成度： ≥1000门/片、 ≥ 10000元器件/片。 如单片机、数字逻辑系统等。
⑵单极型：也称场效应管 单极型： 场效应管 可分为结型的 结型的(JFET)和绝缘栅的 绝缘栅的(IGFET)，即MOS管。 结型的 绝缘栅的 MOS又分PMOS、 NMOS、CMOS。 在LSI 和VLSI 中，MOS 型以其集成度高和工艺简 单，获得了青睐。 2. 按集成度分类 按集成度分类——小规模集成电路 小规模集成电路SSI 小规模集成电路 中规模集成电路MSI 中规模集成电路 大规模集成电路LSI 大规模集成电路 超大规模集成电路VLSI 超大规模集成电路 ⑴ 小规模集成电路 SSI ： 集成度≤10门/片、 ≤ 100元器件/片， 如逻辑门或 触发器等。
uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V
§2.3 基本逻辑门电路
1、二极管与门
+VCC(+5V) R 3kΩ
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 0 0 1
5V
D1 A D2 B
Y
0V
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V
uY
0.7V 0.7V 0.7V 5V
D1 D2 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止
+VCC(+5V) R1 3kΩ
1V 0.3V A 3.6V B
R2 750Ω + T2 0.7V R3 360Ω
R4 100Ω T3 T4 + 0.7VT5
T1
Y
R5 3kΩ
①输入信号不全为1：如uA=0.3V， uB=3.6V 输入信号不全为 ： ， 截止， 则uB1=0.3+0.7=1V，T2、T5截止，T3、T4导通 ， 忽略i 输出端的电位为： 忽略 B3，输出端的电位为： uY≈5―0.7―0.7＝3.6V 输出Y为高电平。 输出 为高电平。 为高电平
e
0 工作原理电路 0.5
uBE(V)
0
UCES
VCC 输出特性曲线
uCE(V)
输入特性曲线
+VCC Rb ui=UIL<0.5V e b c Rc uo=+VCC
和 Rb ui=UIH iB≥IBS
0.7V
+VCC b c Rc uo=0.3V
0.3V
e
ui
+V C C =+5V Rc iC 1k Ω uo c Rb b β =40 i 10k Ω B e
1、二极管的开关特性 ＋ uD － 正极 二极管符号： 负极
Ui<0.5V时，二 I F 极管截止，iD=0。
U BR
i D ( mA)
D + ui － 开关电路
D + + － ui =5V 0.7V RL － + u uoo －
0
0.5 0.7
u D (V)
RL
+ uo －
伏安特性
Ui>0.5V时， 二极管导通
Y = A
TTL或非门
+VCC R1 T1 R'1 B T '1 T '2 TTL 或非门电路 R2 T3 A T2 R3 R5 T4 R4 VCC 3Y 3B 3A 4Y 4B 4A 14 13 12 11 10 9 8
Y
T5 1 2 3
74LS02 4 5 6 7
1Y 1B 1A 2Y 2B 3A GND 74LS02 的引脚排列图
74LS00 的引脚排列图
74LS00内含4个2输入与非门， 74LS20内含2个4输入与非门。
非门、 2、TTL非门、或非门、与或非门 非门 或非门、 TTL非门
+VCC R1 3kΩ A T1 R2 750Ω T3 T2 R3 360Ω R5 3kΩ T4 R4 100Ω VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 14 13 12 11 10 9 8
2、三极管的开关特性
NPN 型三极管截止、放大、饱和 3 种工作状态的特点 工作状态 条 件 偏置情况 工 作 特 点 集电极电流 ce 间电压 ce 间等效电阻 截 止 放 大 饱 和
iB＝0 发射结反偏 集电结反偏 uBE<0，uBC<0 iC＝0 uCE＝VCC 很大， 相当开关断开
0＜iB＜IBS 发射结正偏 集电结反偏 uBE>0，uBC<0 iC＝βiB uCE＝VCC－ iCRc 可变
数字电子技术基础
第2章 逻辑门电路 章
基本逻辑门电路
一、逻辑门电路的分类
1. 按基本结构分类——双极型逻辑门 双极型逻辑门 按基本结构分类 单极型逻辑门 双极型BJT： ⑴ 双极型 ： 按其结构再细分为 PNP 型和 NPN 型； 构成的集成逻辑门电路有 TTL 逻辑门、ECL 逻 辑门、HTL 逻辑门。 其中：TTL集成逻辑门应用的最广泛，由于它的 输入输出都采用三极管构成，也称晶体管 晶体管 晶体管—晶体管 晶体管 逻辑门电路，简称TTL逻辑门。
5V 5V
3、三极管非门
+5V
1k Ω 4.3k Ω
三极管临界饱和 时的基极电流为： 时的基极电流为：
I BS = 5 − 0.3 = 0.16mA 30 × 1
Y β=40 A 1
A
Y
iB＞IBS，三极管工作 在饱和状态。 在饱和状态。输出电 压uY＝UCES＝0.3V。 。
电路图
逻辑符号
A 0 1
3. 常用门电路型号
SN54/74系列 系列
1. 54系列 系列——军用型：尺寸小、功耗小、可靠性 系列 高、工作温度范围大（-55℃～+125 ℃）。 2. 74系列 系列——民用型，低成本改进型，在一般场 系列 合下使用，工作温度（0℃～+70 ℃） 常用集成电路规格一览表
类型 普通型 高速型 低功耗型 超高速型 低功耗超高速型 名称 74 74H 74L 74S 74LS 时延ns 10 6 33 3 9.5 功耗mv 10 22 1 19 2 速度功耗乘积ps 100 132 33 57 19
Y=AB
A B
&
Y
2、二极管或门
5V A D1 0V B D2 R Y
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 1 1 1
3kΩ
uA uB
0V 0V 5V 0V 5V 0V
uY
0V 4 .3 V 4 .3 V 4 .3 V
D1 D2 截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通
Y=A+B
A B
≥1
Y
iB＞IBS 发射结正偏 集电结正偏 uBE>0，uBC>0 iC＝ICS uCE＝UCES＝ 0.3V 很小， 相当开关闭合
Rc Rb
b iB
+VCC iC uo c
iB(μA)
iC (mA)
饱 和 区
VCC Rc
直流负载线 Q2 Q
80μA 60μA 40μA 20μA Q1 i =0 B
ui
Y = A+ B
TTL与或非门
+VCC R1 T1 R'1 T '1 T '2 R2 T3 A B T2 R3 R5 T4 Y T5 1 2 3 74LS51 4 5 6 7 R4 VCC 2B 2C 2D 2E 2F 2Y 14 13 12 11 10 9 8