简单门电路.pptx
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1、2.8 简单门电路 目目 录录 用晶体管实现的门电路用晶体管实现的门电路 集成门电路集成门电路 门电路实验门电路实验 OC门和三态门门和三态门 计算机总线计算机总线(BUS)实验实验A B Y 与与门 +A B Y 或或门 Y A 非非门 +A B Y 或非或非门 A B Y 与非与非门 逻辑门 逻 辑 门 在用晶体管实现逻辑门电路中,主要用到了三极管的开关特性和二在用晶体管实现逻辑门电路中,主要用到了三极管的开关特性和二极管的单向导通特性。极管的单向导通特性。导通通:二极管两端加正向二极管两端加正向电压。截截 止:二极管两端加反向止:二极管两端加反向电压。二极管二极管单向向导通性通性 三极管
2、的开关特性三极管的开关特性 Vi=“1”时开关开关闭合,合,Vo=“0”Vi=“0”时开关断开,开关断开,Vo=“1”晶体管的开关特性 正向电流RDER3+5VVi Vo QR2R1S8050R3+5VVo QS8050反向电流RDE 0.7V+5V D2D1A B Y R1K0V5V0V 5V ABY0100001001110.7V 5V 根据二极管的单向导通特性设计与门电路。根据二极管的单向导通特性设计与门电路。利用二极管利用二极管实现与与门电路路 与与逻辑真真值表表 Y=A B 与 门A B Y 与与逻辑符号符号 利用二极管利用二极管实现与与门电路路 与 门 根据二极管的单向导通特性设计
3、与门电路。根据二极管的单向导通特性设计与门电路。+5V D2D1A B Y R1K4.3V D2D1A B R1KY 0V 5V 0V 5V 0V 根据二极管的单向导通特性可以设计或门电路。根据二极管的单向导通特性可以设计或门电路。利用二极管利用二极管实现或或门电路路 或或逻辑真真值表表 ABY011000101111Y=A+B 或 门 利用二极管利用二极管实现或或门电路路 或或逻辑符号符号 +A B Y Y D2D1A B R1K 根据二极管的单向导通特性可以设计或门电路。根据二极管的单向导通特性可以设计或门电路。或 门 AY10015V5V0V 0.2V利用三极管利用三极管实现非非门电路路
4、 非非逻辑真真值表表 0.2V Y=A 根据三极管的开关特性设计非门电路。根据三极管的开关特性设计非门电路。非 门 Y A 利用三极管利用三极管实现非非门电路路 非非逻辑符号符号 根据三极管的开关特性设计非门电路。根据三极管的开关特性设计非门电路。非 门 0V 5V 0V 5V 0V 4.3V 0.2V 5V 利用晶体管利用晶体管实现与非与非门电路路 与非与非逻辑真真值表表 R4D3D1D2+5VBA1KR3+5VYQR2R1 10K4.7K1KABY001011101110Y=A B 根据二极管的单向导通特性和三极管的开关特性设计与非门电路。根据二极管的单向导通特性和三极管的开关特性设计与非
5、门电路。与 非 门 与门与门非门非门 利用晶体管利用晶体管实现与非与非门电路路 A B Y 与非与非逻辑符号符号 R4D3D1D2+5VBA1KR3+5VYQR2R1 10K4.7K1K 根据二极管的单向导通特性和三极管的开关特性设计与非门电路。根据二极管的单向导通特性和三极管的开关特性设计与非门电路。与 非 门 ABY0100011001100V 5V 0V 5V 0V 4.3V 0.2V 5V R4D1D2BA1KR3+5VYQR2R1 10K4.7K1K利用晶体管利用晶体管实现或非或非门电路路 或非或非逻辑真真值表表 Y=A+B 根据二极管的单向导通特性和三极管的开关特性设计或非门电路。
6、根据二极管的单向导通特性和三极管的开关特性设计或非门电路。或 非 门 或门或门非门非门 利用晶体管利用晶体管实现或非或非门电路路 或非或非逻辑真真值表表 R4D1D2BA1KR3+5VYQR2R1 10K4.7K1K+A B Y 根据二极管的单向导通特性和三极管的开关特性设计或非门电路。根据二极管的单向导通特性和三极管的开关特性设计或非门电路。或 非 门 目目 录录 用晶体管实现的门电路用晶体管实现的门电路 集成门电路集成门电路 门电路实验门电路实验 OC门和三态门门和三态门 计算机总线计算机总线(BUS)实验实验 集成电路(集成电路(Integrated Circuit)是一种微型电子器件或
7、部件,)是一种微型电子器件或部件,即采用半导体制造工艺,将元器件和连线集成在一块硅基片上,构即采用半导体制造工艺,将元器件和连线集成在一块硅基片上,构成的特定功能的电子电路,在电路中常用字母成的特定功能的电子电路,在电路中常用字母“IC”表示。表示。+A B Y A B Y Y A A B Y+A B Y 集成门电路的形成过程集成门电路的形成过程 集成电路的概念 集成电路的分类集成电路的分类 集成电路按其集成电路按其功能、结构的不同功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路、数,可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数字集成电路和数/模混合集成电路三大类模混合集成电路三大类。模模拟集成集成电路路又称
8、线性电路,用来产生、放大和处理各种又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟模拟信号信号 数字集成数字集成电路路用来产生、放大和处理各种用来产生、放大和处理各种数字数字信号信号 集成电路的分类集成电路的分类 集成电路按集成电路按集成度高低的不同集成度高低的不同,即包含的门电路或元器件数量,即包含的门电路或元器件数量,可分为:可分为:分类分类门的个数门的个数典型的集成电路典型的集成电路小规模集成电路最多12个逻辑门、触发器中规模集成电路1299计数器、加法器大规模集成电路1009999小型存储器、门阵列超大规模集成电路1000099999微控制器特大规模集成电路106以上32位ARM处理器用双极
9、工艺制造的用双极工艺制造的TTL、ECL系列产品系列产品 1 1从从 诞诞 生生 到到 发发 展展 的的 过过 程程 COMS系列产品系列产品2 2具有双极和具有双极和COMS特点的特点的BiC-MOS3 3 尽管系列品种很多,但它们在逻辑功能方尽管系列品种很多,但它们在逻辑功能方面还是一样的,只不过在处理信号的速度、功面还是一样的,只不过在处理信号的速度、功率与驱动能力等方面各有所不同。率与驱动能力等方面各有所不同。根据集成电路根据集成电路从诞生到发展的成长过程从诞生到发展的成长过程,大致可以分为:,大致可以分为:集成电路的分类集成电路的分类 TTL电路工作电压为电路工作电压为5V,其制作工
10、艺复,其制作工艺复杂,功耗较大,典型的杂,功耗较大,典型的TTL电路:电路:74系列。系列。20世纪世纪70年代,制作工艺简单,待机时接近零年代,制作工艺简单,待机时接近零功耗的功耗的COMS电路诞生,工作电压为电路诞生,工作电压为318V,典型,典型电路:电路:4000/14000、74C/74H、74HC等系列。等系列。80年代前半期,年代前半期,74HC系列电路被美国系列电路被美国JEDEC标准委标准委员会标准化,从此确立了该系列产品在标准逻辑器件中员会标准化,从此确立了该系列产品在标准逻辑器件中的核心地位。的核心地位。CMOS器件的特点器件的特点 与双极型与双极型TTL相比,相比,CM
11、OS器件主要有以下优点:器件主要有以下优点:低低压与与宽压 功耗低功耗低 噪声容量大噪声容量大 容易集成容易集成 输入阻抗高入阻抗高 与双极型与双极型TTL的的5V相比,相比,CMOS器器件的工作电压为件的工作电压为318V,工作电压,工作电压更低、范围更宽更低、范围更宽。使用使用CMOS器件进行数据处理时,器件进行数据处理时,由于输入信号的上升时间和下降时由于输入信号的上升时间和下降时间非常短,贯穿电流所引起的功耗间非常短,贯穿电流所引起的功耗非常少。功耗低是非常少。功耗低是CMOS器件拥有器件拥有巨大市场的最大原因。巨大市场的最大原因。CMOS具有更宽的噪声容量。数字电具有更宽的噪声容量。
12、数字电路的噪声容量由输出振幅的最小值与路的噪声容量由输出振幅的最小值与输入信号的最小必要振幅之差来定义。输入信号的最小必要振幅之差来定义。差值越大,对于电源差值越大,对于电源/GND线或由信号线或由信号线产生的突发噪声来说,越不容易引线产生的突发噪声来说,越不容易引起误动作。起误动作。由于由于CMOS的低功耗特征,在发热问的低功耗特征,在发热问题上比双极器件更优越,有利于集成题上比双极器件更优越,有利于集成化。化。实际的实际的CMOS器件输入级都配备有保器件输入级都配备有保护电路二极管或护电路二极管或MOS晶体管,这些器晶体管,这些器件通常是反向偏置,所以具有几十件通常是反向偏置,所以具有几十
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