邏輯門與觸發(fā)器PPT課件

1、學習要求,掌握TTL、CMOS與非門電路主要參數(shù) 了解OC門、TS門的“線與”功能； 設計與安裝OC門驅動負載電路，并進行測量； 計數(shù)器+譯碼器組成的流水燈（163,集成邏輯門與觸發(fā)器,一、TTL門電路的主要參數(shù)及使用規(guī)則,1. TTL與非門電路的主要參數(shù),2. TTL器件的使用規(guī)則,二、CMOS門電路的主要參數(shù)及使用規(guī)則,1. CMOS與非門電路的主要參數(shù),2. CMOS器件的使用規(guī)則,三、集成邏輯門的基本應用,4. 集電極開路(OC)門和三態(tài)(TS)門的應用,3. 門電路構成的觸發(fā)器,一、TTL門電路的主要參數(shù)及使用規(guī)則,1. TTL與非門電路的主要參數(shù),靜態(tài)功耗PD,輸出高電平VOH,輸

2、出低電平VOL,扇出系數(shù)NO,PD 50 mW,VOH 3.5 V，為邏輯1,VOL 0.4 V，為邏輯0,NO = IOL/IIS,一般： IIS 1.6mA IOL 16mA,一、TTL門電路的主要參數(shù)及使用規(guī)則,1. TTL與非門電路的主要參數(shù),平均傳輸延遲時間tpd,直流噪聲容限VNH和VNL,tpd= (tPLH+tPHL)/2,tpd的數(shù)值很小，一般為幾納秒至幾十納秒,指輸入端所允許的輸入電壓變化的極限范圍,VNH= VOH minVIH min,VNL= VIL maxVOL max,一、TTL門電路的主要參數(shù)及使用規(guī)則,2. TTL器件的使用規(guī)則,電源電壓+VCC: 只允許在+

3、5V10%范圍內，超過該范圍可能會損壞器件或使邏輯功能混亂,電源濾波 TTL器件的高速切換會產生電流跳變，其幅度約4mA5mA。該電流在公共走線上的壓降會引起噪聲干擾，因此，要盡量縮短地線以減小干擾?？稍陔娫炊瞬⒔?個100F的電容作為低頻濾波及1個0.01F0.1F的電容作為高頻濾波,輸出端的連接 不允許輸出端直接接+5V或接地。除OC門和三態(tài)(TS)門外，其它門電路的輸出端不允許并聯(lián)使用，否則，會引起邏輯混亂或損壞器件,輸入端的連接 輸入端串入1只1k10k電阻與電源連接或直接接電源電壓+VCC來獲得高電平輸入。直接接地為低電平輸入,或門、或非門等TTL電路的多余的輸入端不能懸空，只能接地

4、,與門、與非門等TTL電路的多余輸入端可以懸空(相當于接高電平)，但易受到外界干擾，可將它們接+VCC或與其它輸入端并聯(lián)使用，輸入端并聯(lián)時，從信號獲取的電流將增加,2. TTL器件的使用規(guī)則,二、CMOS門電路的主要參數(shù)及使用規(guī)則,1. CMOS與非門電路的主要參數(shù),電源電壓+VDD: +VDD一般在+5V+15V范圍內均可正常工作，并允許波動10,靜態(tài)功耗PD : 約在微瓦量級,輸出高電平VOH : VOHVDD 0.5V為邏輯1,輸出低電平VOL:VOLVSS+0.5V為邏輯0(VSS=0V,扇出系數(shù)NO :在工作頻率較低時，扇出系數(shù)不受限制。但在高頻工作時，由于后級門的輸入電容成為主要負

5、載，扇出系數(shù)將受到限制，一般NO=1020,二、CMOS門電路的主要參數(shù)及使用規(guī)則,1. CMOS與非門電路的主要參數(shù),平均傳輸延遲時間tpd : CMOS電路的平均傳輸延遲時間比TTL電路的長得多，通常tpd200ns,直流噪聲容限VNH和VNL : CMOS器件的噪聲容限通常以電源電壓+VDD的30%來估算,當+VDD= +5V時，VNH VNL=1.5V，可見CMOS器件的噪聲容限比TTL電路的要大得多，因此，抗干擾能力也強得多,提高電源電壓+VDD是提高CMOS器件抗干擾能力的有效措施,2. CMOS器件的使用規(guī)則,電源電壓+VDD:電源電壓不能接反，規(guī)定+VDD接電源正極，VSS接電

6、源負極(通常接地,二、CMOS門電路的主要參數(shù)及使用規(guī)則,輸出端的連接：輸出端不允許直接接+VDD或地，除三態(tài)門外，不允許兩個器件的輸出端連接使用,輸入端的連接：輸入信號Vi應為VSSViVDD，超出該范圍會損壞器件內部的保護二極管或絕緣柵極，可在輸入端串接一只限流電阻(10100 ) k,工作速度不高時，允許輸入端并聯(lián)使用,多余的輸出端不能懸空，應按邏輯要求直接接+VDD或VSS(地,三、集成邏輯門的基本應用,3. 門電路構成的觸發(fā)器,S,R,去抖開關,4. 集電極開路門(OC門,三、集成邏輯門的基本應用,RL,因OC門輸出端是懸空的，使用時一定要在輸出端與電源之間接一電阻RL,VOH,三、

7、集成邏輯門的基本應用,4. OC門和三態(tài)(TS)門的應用,OC門輸出邏輯是高電平時,n個OC門線與驅動m個TTL門電路,IIH,IIH,IL,IOH,式中，VOH min=2.4V， IOH =100A，IIH =50A,m為負載門輸入端總個數(shù),三、集成邏輯門的基本應用,4. OC門和三態(tài)(TS)門的應用,VOL,IIL,IIL,IL,IOL,VOH,VOH,IOH,VOL max=0.4V， IOL=8mA，IIL=0.4mA,m為負載門輸入端總個數(shù),n個OC門線與驅動m個TTL門電路,OC門輸出邏輯是低電平時,三、集成邏輯門的基本應用,三態(tài)(TS)門與普通門電路不同之處在于多了一個控制端(

8、又稱禁止端或使能端EN),將三態(tài)緩沖驅動器的輸出端直接并聯(lián)到一條公共總線上，當它們的控制端C輪流為低電平時，可將各組數(shù)據(jù)輪流地傳送到總線上,4. OC門和三態(tài)(TS)門的應用,2006-9-12005-9-1,三、集成邏輯門的基本應用,在使用反向器作輸出顯示時，當輸出端為高電平時才符合發(fā)光二極管正向連接的要求，但這種拉電流輸出對于反向器只能輸出零點幾毫安的電流用這種方法想驅動二極管發(fā)光是不合理的（因發(fā)光二極管正常工作電流為510mA)。 當反向器輸出端為低電平時，發(fā)光二極管處于正向連接情況，在這種情況下，反向器一般能輸出510mA的電流，足以使發(fā)光二極管發(fā)光，所以這種灌電流輸出作為驅動發(fā)光二極

9、管的電路是比較合理的。因為發(fā)光二極管發(fā)光時，電流是由電源+5V通過限流電阻R、發(fā)光二極管流入反向器輸出端，好像往反向器里灌電流一樣，因此習慣上稱它為“灌電流”輸出,拉電流與灌電流,2006-9-12005-9-1,四、集成邏輯門的測試技術,在電路輸入端分別接入不同的電平值，用萬用表測量輸出端的邏輯電平值，分析是否符合電路的邏輯真值表,靜態(tài)測試,2006-9-12005-9-1,四、集成邏輯門的測試技術,在電路的各輸入端分別接入脈沖信號，用示波器觀察各輸入端和輸出端的信號波形，畫出其時序波形圖，分析是否符合電路邏輯關系,動態(tài)測試,實驗的具體要求,集成邏輯門 P145 6.1.15,信號源用TTL

10、 OUT端子,電源（5V），核對無誤，再接入,觀察波形時，示波器用直流耦合輸入方式,實驗報告要求 要有RL、 RD的計算過程; 用坐標紙畫出vi、vo、vo1、vo2的波形并標出VOH、VOL的值； 畫出邏輯電路圖（應標上管腳號,內容2 觸發(fā)器應用,設計要求（見框圖,請用74LS74和邏輯門設計并組裝一個模4的計數(shù)器,用邏輯門設計并組裝一個“2-4線譯碼器”（見真值表,譯碼器的輸出接發(fā)光二極管，每次只允許一只發(fā)光管亮，使發(fā)光二極管輪流發(fā)光,D觸發(fā)器與邏輯門應用電路設計,2-4線譯碼器真值表,譯碼器 / 數(shù)據(jù)分配器,譯碼,譯碼器的分類,唯一地址譯碼器,代碼變換器,將一系列代碼轉換成與之對應的有效

11、信號,將一種代碼轉換成另一種代碼,二進制譯碼器 二十進制譯碼器 顯示譯碼器,常見的唯一地址譯碼器,譯碼是編碼的逆過程，即將某個二進制碼翻譯成特定的信號，即電路的某種狀態(tài),譯碼器的概念與分類,譯碼器,具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器,二進制譯碼器,當使能輸入端EI為有效電平時，對應每一組輸入代碼，只有其中一個輸出端為有效電平，其余輸出端則為相反電平,n 個輸入端,1個使能輸入端EI,2n個輸出端,譯碼器的概念與分類,2線 - 4線譯碼器的邏輯電路,功能表,譯碼器的概念與分類,集成D觸發(fā)器介紹,1) 集成雙D觸發(fā)器74LS74,74LS74功能表見書P153,用2個2分頻器級聯(lián)組成一個4分頻器,1

12、Q,2Q,F2Q =F1Q /2 = FCP/4,實驗的具體要求及注意事項,1. 各單元電路的電源要求連在一起,2. 布局、布線要規(guī)范。要求：電源線用紅色線，地線用黑色，信號線用其它顏色,5. 實驗結果的記錄要求規(guī)范,4. 畫輸入、輸出波形時，要求上、下排列,3. 將電路CP 改為1kHz輸入TTL OUT ，示波器用直流耦合輸入方式，用坐標紙畫出CP、Q1、Q0和譯碼器輸出波形，注意波形的時序關系，并總結觀察多個相關信號時序關系的方法,5V,接地,2-4線譯碼器、OC門和 555 觸摸燈電路,示波器的“觸發(fā),觸發(fā),示波器何時開始顯示波形,一旦觸發(fā)被正確設定，可以把不穩(wěn)定的顯示轉換為有意義的波

13、形,同步點,觸發(fā)電平,觸發(fā)水平位置,或左移、或右移,觸發(fā)電平,觸發(fā)的正確設定 三要素,1. 信源,3. 觸發(fā)斜率,2. 觸發(fā)電平,波形不穩(wěn)的常見問題,1. 信源選擇： CH1未加信號，信號CH2，信源選擇CH1,2. 觸發(fā)電平：在信號變化范圍外,示波器的“觸發(fā),觸發(fā)水平位置,觸發(fā)電平,觸發(fā)信源,觸發(fā)電平的數(shù)字值,觸發(fā)斜率,屏幕提示觸發(fā)信息,與觸發(fā)有關的操作,TRIGGER,LEVEL,3. SET LEVEL TO 50%（設為50,觸發(fā)控制鈕,1. LEVEL（電平） 改變觸發(fā)電平值,正確操作：應使觸發(fā)電平設在信號振幅范圍內,2. MENU（菜單） 顯示觸發(fā)功能菜單,將觸發(fā)電平設在信號振幅范圍的中點,邊沿觸發(fā)功能菜單,觸發(fā)類型 一般選“邊沿”觸發(fā),可選：上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā),內觸發(fā)：CH1、CH2,外觸發(fā)：EXT、EXT/5,交流線 即50Hz工頻信號,可選：自動、正常、單次觸發(fā),可選：直流、交流、噪音抑制、高頻抑制、 低頻抑制,時序電路（計數(shù)器）的波形測量,問題,2. CP CH1，Q1 CH2。觸發(fā)信源選誰,1. 觀測3個以上的波形，應該如何操作,兩兩比較,應選擇頻率低的，即CH2,3. 觸發(fā)斜率應選上升沿還是下降沿,加計數(shù)器上升沿；減計數(shù)器下降沿,1. 觀測3個以上的波形，應該如何操作,應將所有波形與頻率最低的