合肥工业大学：《数字电子技术基础》课程教学资源（课件讲稿）第三章 门电路

②科子与应用健 电子科学与应用物理学孩 用多维体表示逻辑函数 00X 11X 011◆ 0111 第三章门电路 AB c0/011110 001 ◆101 11X 11P11P1 00x 0101 110 梁华国 01 000 电子科学与技术系 100 G http://dwxy.hfut.edu.cn/ C1C2C3 ⊙个化二量 ⊙个是51么登 ② 电子科学与应用物理学纹 集成门电路的外特性 电子科学与应用物理学积 集成门电路的外特性 ■标称逻辑电平 ■输入高电平电流()与输入低电平电流() 表示逻辑值1和0的理想电平值，称为 标称逻辑电平。 I州拉出前级门电路输出端的电流 记为U(1)=5V和U(0)=0V 灌入前级输出端的电流 ■开门电平(UoH)与关门电平(Uo) ■输出高电平电流(1oH)与输出低电平电流(1o) 逻辑值1的最小高电平称为开门电平 逻辑值0的最大低电平称为关门电平 0州输出高电平时流出该输出端的电流 L输出低电平时灌入该输出端的电流 ⊙个北大子 ⊙个也二1法行 电子科学与应用物理学院 子科学与应用物理学航 集成门电路的外特性 ② 集成门电路的外特性 ■扇入系数(W):门电路允许的输入端数目 ■空载功耗 ■扇出系数(N):门的输出端所能连接的下 Pom空载导通功耗Por空载截止功耗 一级门输入端的个数 P=(Pom+Pot)/2平均功耗 ■平均传输延迟时间() ·标准小规模集成门的封装与管脚 (飞+2 41 509% 4D-% PP 1

1 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 用多维体表示逻辑函数 1 3 7 5 0 2 6 4 AB C 00 01 11 10 0 1 1 111 1 1 00x 11x xx1 • • • c3 c2 c1 000 100 c1 c2 c3 010 110 011 111 001 101 xx1 00x • • 11x • 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 梁华国 电子科学与技术系 http://dwxy.hfut.edu.cn/ 第三章 门电路 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 集成门电路的外特性  标称逻辑电平 表示逻辑值1和0的理想电平值，称为 标称逻辑电平。 记为U (1)=5V和U (0)=0V  开门电平(UOH)与关门电平(UOL) 逻辑值1的最小高电平称为开门电平 逻辑值0的最大低电平称为关门电平 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 集成门电路的外特性  输入高电平电流(IIH)与输入低电平电流(IIL) IIH -拉出前级门电路输出端的电流 IIL -灌入前级输出端的电流  输出高电平电流(IOH)与输出低电平电流(IOL) IOH -输出高电平时流出该输出端的电流 IOL -输出低电平时灌入该输出端的电流 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 集成门电路的外特性  扇入系数(Nr ): 门电路允许的输入端数目  扇出系数(Nc): 门的输出端所能连接的下 一级门输入端的个数  平均传输延迟时间(ty) ty = (t1+t2)/2 Ui Uo 50% t1 t2 Ui Uo t t 0 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 集成门电路的外特性  空载功耗 Pon- 空载导通功耗 Poff- 空载截止功耗 P=(Pon+Poff)/2 平均功耗  标准小规模集成门的封装与管脚 74LS00 74LS30 74LS86

② 电子科学与应用物理学标 电子科学与应用物理学统 集成门电路的外特性 74系列的功耗和传播延迟 表3.8.1所示为部分TTL电路系列和CM0S电路系列的参数 ·1ns=10-9s;(1纳秒) TTL TTL CMOS CMOS Logic Propagation Delay Power Dissipation 散名 (74系列) (74LS系列) (74HC系列)74HCT系列 fedi5) Per Gate (mW) Technology 2.4 2.7 4.4 4.4 7400 10 10 Standand TTL 741100■ 22 Ioum/V 0.4 0.5 0.1 0.1 High-speed T11 74100 Low-power TIL /mA -0.4 -0.4 4 .4 741S00 95 1 Low-nover Schottky TTL loum/mA 74S00 10 16 8 4 4 Schectky TTL 74ALS00 Advaneed low-pocr H/V 2 2 3.5 2 Schocky TTL /V 0.8 08 1 0.8 74AS00 Advaneed Schottky TTL Ha/μA 741100 0.7 High-speed CMOS 40 20 0.1 0.1 /mA -16 -0.4 -0.1X10-3 -0.1×10-3 ⊙个北51热8 ② 电子科学与应用物理学网 度量单位 电子科学与应用物理学松 TTL与非门的内部结构 太240102 THz TeraHz o+5V R 吉20109 GHz GigaHz 3k 兆20106 MHz MegaHz 千20103 KHz KiloHz mm millimetre 毫2-0103 ms millisecond Hm micrometre 微2-2010-6 μs microsecond nm nerometre 纳20109 ns nerosecomd pm picometre 皮2401012 ps picosecond F=A·B.C 8 ⊙个化大人 公和天下共下 ②色于学与位用修装 ②电学与应架想 任一输入为低电平(0.3V)时 任二输入为低电平(0.3V)时 0+5V 不足以让 0+5V T导通 “0 (三个PN结 “0 。-5-lRr4 beslbef3.4V 导通需2.1 高电平！ 2

2 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 集成门电路的外特性 表3.8.1所示为部分TTL电路系列和CMOS电路系列的参数 -0.1×10－3 -0.1×10－3 I -1.6 -0.4 IL(max) / mA I 40 20 0.1 0.1 IH(max) / μA V 0.8 0.8 1 0.8 IL(max) / V V 2 2 3.5 2 IH(min) / V I 16 8 4 4 OL(max) / mA I -0.4 -0.4 -4 -4 OH(max) / mA V 0.4 0.5 0.1 0.1 OL(max) / V V 2.4 2.7 4.4 4.4 OH(min) / V CMOS (74HCT系列) CMOS (74HC系列) TTL (74LS系列) TTL (74系列) 电路种类 参数名称 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 74系列的功耗和传播延迟 • 1 ns = 10-9 s ；（1纳秒） 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 度量单位 兆 220 106 MHz MegaHz 吉 230 109 GHz GigaHz 千 210 103 KHz KiloHz 太 240 1012 THz TeraHz mm millimetre 毫 2-10 10-3 ms millisecond m micrometre 微 2-20 10-6 s microsecond nm nerometre 纳 2-30 10-9 ns nerosecomd pm picometre 皮 2-40 10-12 ps picosecond 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics TTL与非门的内部结构 +5V F R2 R4 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c A 1 B C F  A B C        电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 任一输入为低电平（0.3V）时 “0” 1V 不足以让 T2、T5导通 三个PN结 导通需2.1V +5V F R2 R4 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c A 1 B C        电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics +5V F R2 R4 R1 3k R5 T3 T4 T1 b1 c A 1 B C 任一输入为低电平（0.3V）时 “0” 1V uo uo=5-uR2-ube3-ube43.4V 高电平！    

电子利学与应用物理学统 输入全为高电平(3.4V)时 输入全为高电平(3.4V)时 电位被钳 0+5V 在2.1V 0+5V R R 3k R 全反偏 全反偏 3k 戴止 “148 4p-0.3V R 全导通 R: F=ABC 饱和 ② 电子科学与应用物理学院 @ 电子科学与应用物理学玩 集电极开路的与非门(0C门) 集电极开路的与非门(0C门) 0+5V 3k 无T,T4 B F 特号 集电极悬空 ○公化天达量 ⊙个也红法 ②子学 ② 电子科学与应用物理学病 应用时输出端要接一上拉负载电阻R 集电极开路的与非门(0C门) 0+5V 8⑨-y 特号 3k ● -心®-， 6-B 线与符号 ⊙个s人8 3

3 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 输入全为高电平（3.4V）时 “1” 全导通 电位被钳 在2.1V 全反偏 1V 截止 +5V F R2 R4 R1 3k T 2 R 5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c A 1 B C        电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 输入全为高电平（3.4V）时 +5V F R2 R1 3k T 2 R3 T1 T5 b1 c A 1 B C 全反偏 “1” 饱和 uF=0.3V F  ABC   电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 集电极开路的与非门（OC门） 集电极悬空 无T3,T4 +5V F R2 R1 3k T2 R3 T1 T5 b1 c A 1 B C     T3 T4 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics & ！ 集电极开路的与非门（OC门） 符号 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 应用时输出端要接一上拉负载电阻RL RL +5V UCC F R2 R1 3k T2 R3 T1 T5 b1 c A 1 B C     电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics & ！ 集电极开路的与非门（OC门） 符号

电子料学与应用物理学 ② 电子科学与应用物理学统 0C门可以实现“线与”功能 0C门可以实现“线与”功能 Vce Ucc RL & R F F=0 输出级 F=FE2F? J&y 任一导通> F F=F FF3 ② 电子科学与应用物理学 电子科学与应用物理学松 C门可以实现“线与”功能 负载电阻R和电源U可以根据情况选择 Ucco 如R,用继电器线圈(J)替代，可以 F-FFF2 R 实现对其它电路的控制。 F-1 30V P 220V 所以： F=F F2F3 全部戴止 ○公化天达量 ⊙个也去量 ②好和学与应用要钙 ② 电子科学与应用物理学统 三态门 三态门 0+5V 戴止 R ① 0+5V E E R 88 48 2 o F E-控制端 R: F=AB R; 4

4 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics OC门可以实现“线与”功能 & & & UCC F1 F2 F3 F F=F1F2F3 RL 输出级   UCC RL T 5 T 5 T 5   F 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics F=F1F2F3? 任一导通 F=0 UCC RL F1 F2 F3 F   OC门可以实现“线与”功能 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 全部截止 F=1 F=F1F2F3? 所以： F=F1F2F3 UCC RL F1 F2 F3 F   OC门可以实现“线与”功能 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 负载电阻RL 和电源 UCC可以根据情况选择 & J +30V 220V J 如RL 用继电器线圈（J）替代，可以 实现对其它电路的控制。 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 三态门 E---控制端 +5V F R2 R4 R1 T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 A B       E E D   电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 0 1 截止 F  AB +5V F R2 R4 R1 T 2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 A B       E E D   三态门

② 电子科学与应用物理学标 三态门 ② 电子科学与应用物理学标 三态门 导通 截止) ① 0+5V 符号 功能表 R R R E=0 高阻态 F=A E=1 输出高阻 E 低电平起作用 ⊙个北51热8 ② 电子科学与应用物理学网 三态门 ②声生应州想塑 三态门的用途 EN 符号 功能表 EN E=1 F=A D E=0 输出高阻 高电平起作用 ⊙个化大么量 ⊙个地三法量 ②好和学与位用要标 ② 电子科学与应用物理学碗 三态门的用途 习题 三态门主要作为TTL电路与总线间的接口电路 E E、E,轮流 TE:0 公用总线 P150-152 接入高电平，将 不同数据（A、 题3.2、3.3、3.4、3.8 B、C)分时送 至总线。 ⊙个工A号 5

5 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 1 0 导通 截止 截止 高阻态 +5V F R2 R4 R1 T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 A B       E E D   三态门 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics A F E 符号 输出高阻 E  0 E 1 F  A 功能表 低电平起作用 三态门 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics E 符号 输出高阻 E 1 E  0 F  A 功能表 高电平起作用 A F 三态门 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 三态门的用途 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 三态门主要作为TTL电路与总线间的接口电路 E1、E2、E3轮流 接入高电平，将 不同数据（A、 B、C）分时送 至总线。 ０ １ E1０ E2 E3  公用总线  A B C & ◇ & ◇ & ◇ 三态门的用途 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 习 题 P150-152 题3.2、3.3、3.4、3.8