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数电模电基础知识之搞懂数电技术

作者:时间:2018-08-01来源:网络收藏

一、集成门电路

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/384937.htm

数字集成电路按其内部有源器件的不同可以分为两大类:一类为双极型晶体管集成电路(TTL电路);另一类为单极型集成电路(MOS管组成的电路)。

1.TTL集成逻辑门电路

(1)TTL与非门

CT74S肖特基系列TTL与非门的电路组成如图2-19(a)所示,它由输入级、中间级、输出级3个部分组成。

图2-19 TTL与非门电路图

输入级:由多发射极管VT1和电阻R1组成,多发射极管的3个发射结为3个PN结。其作用是对输入变量A、B、C实现逻辑与,所以它相当于一个与门。

中间级:由VT2、R2和VT6、RB、RC组成,VT2集电极和发射极同时输出两个逻辑电平相反的信号,用以驱动VT3和VT5。

输出级:由VT3、VT4、VT5和R4、R5组成,它采用了达林顿结构,VT3和VT4组成复合管降低了输出高电平时的输出电阻,提高了带负载能力。

TTL 与非门的逻辑符号如图 2-19(b)所示;逻辑表达式为:

对图2-19所示电路,如果高电平用1表示,低电平用0表示,则可列出图2-19所示的真值表,如表2-1所示。

表2-1 TTL与非门真值表

(2)集电极开路与非门(OC门)

① 工作原理。

集电极开路与非门也叫 OC 门,能使门电路输出的电压高于电路的高电平电压值,且门电路的输出端可以并联以实现逻辑与功能,即线与(一般的TTL门电路不能线与)。

OC门的电路如图2-20(a)所示,逻辑符号如图2-20(b)所示,逻辑表达式为:

图2-20 集电极开路与非门及逻辑符号

② OC 门的应用。

OC门可以实现线与,如图2-21所示,逻辑表达式为

;驱动显示器、实现电平转换,如图2-22所示。

图2-21 用OC门实现线与

(3)与或非门

与或非门电路如图2-23(a)所示,逻辑符号如图2-23(b)所示,逻辑表达式为:

图2-22 驱动显示器、实现电平转换

图2-23 与或非门及逻辑符号

(4)三态输出门

三态输出门是指不仅可输出高电平、低电平两个状态,而且还可输出高阻状态的门电路,如图2-24所示,

为控制端。

=0时,G输出P=1,VD截止,输出Y=

,三态门处于工作状态。

低电平有效。

图2-24 三态输出与非门及其逻辑符号

=1时,G输出P=0,VD导通,输出高阻状态。

2.CMOS集成逻辑门

和 TTL 数字集成电路相比,CMOS 电路的突出特点是微功耗、高抗干扰能力。

(1)CMOS反相器

由两个场效应管组成互补工作状态,如图 2-25 所示。逻辑表达式为:

图2-25 CMOS 反相器

(2)CMOS与非门

如图2-26所示,两个串联的增强型NMOS管VTN1和VTN2为驱动管,两个并联的增强型PMOS管VTP1和VTP2为负载管,组成CMOS与非门,逻辑表达式为:

(3)CMOS或非门

如图2-27所示,两个并联的增强型NMOS管VTN1和VTN2为驱动管,两个串联的增强型PMOS管VTP1和VTP2为负载管,组成CMOS或非门,逻辑表达式为:

图2-26 CMOS 与非门

图2-27 CMOS 或非门

(4)CMOS传输门

将两个参数对称一致的增强型NMOS管VTN和PMOS管VTP并联可构成CMOS传输门,电路和逻辑符号如图2-28所示。

图2-28 CMOS 传输门及逻辑符号

(5)CMOS三态门

图 2-29(a)所示为低电平控制的三态门输出,图 2-29(b)为逻辑符号。

图2-29 CMOS 三态门输出及逻辑符号

时,VTP2和VTN2导通,VTN1和VTP1组成的CMOS反相器工作,所以

,VTP2和VTN2同时截止,输出Y对地和对电源VDD都呈高阻状态。


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