教案第六講常用cmos邏輯門電路74ls系列ttl邏輯門電路

1、授課設(shè)計.第六講常用cmos邏輯門電路及74ls系列ttl邏輯門電路授課設(shè)計.第六講常用cmos邏輯門電路及74ls系列ttl邏輯門電路11/11授課設(shè)計.第六講常用cmos邏輯門電路及74ls系列ttl邏輯門電路第六講常用CMOS邏輯門電路及74LS系列TTL邏輯門電路與非及或非邏輯門電路原理；漏極開路CMOS門電路結(jié)構(gòu)及應(yīng)用方法；本講重點傳輸門及異或邏輯門電路原理；系列TTL邏輯門電路原理及特點。漏極開路OD門電路原理及“線與”邏輯看法與應(yīng)用原則；本講難點傳輸門構(gòu)成邏輯門電路工作原理；系列TTL邏輯門電路原理及應(yīng)用特點。授課手段本講宜教師主導講解，用多媒體演示為主、板書為輔。授課步驟授課內(nèi)

2、容上一講內(nèi)容回顧：CMOS反相器結(jié)構(gòu)和工作原理設(shè)計妄圖表達方式為了與前次課內(nèi)容連結(jié)，需要1回顧上一講CMOS反相器內(nèi)容為本次-+VDD+VDD+uTPGSPS2G2B20VD2uAD1uYG1B1+uGSNS1TN-VSS設(shè)Uth(N)=2V，Uth(P)=-2V，VDD=5V。uAuGSN|uGSP|TNTPuY0V|Uth(P)|截止導通VDDVDDUth(N)|Uth(P)|導通截止0V進行復習與回顧，加深學生印象。此后，引入新內(nèi)課做準備。導通+VDD截止+VDDYATPRONPTPSu=0V時uYVDDuA=VDD時uY0VAYATNSTNRONN截止導通電壓傳輸特點和電流傳輸特點容，

3、這樣處理授課效果會更好。為了節(jié)約課時采用uO/V+VDDAB電壓傳輸特點VDDCS2TPUNLUNHG2B2+D2iD0DEFuI/VD1uOUTHuIG1B1Uth(N)Uth(P)-iD/mACD電流傳輸特點S1TNVSSABEFuI/V0UTH2提出問課件PPT演示方式組織授課。題，導入常用CMOS及TTL門電路問題的談?wù)摗?對上述問題的逐一講解、解答。講解常用邏輯功能的CMOS門電路。講解CMOS邏輯與非門和或非門電路結(jié)1）CMOS構(gòu)成常用邏輯門結(jié)構(gòu)是什么樣的，工作原理如何；2）兩個CMOS門的輸出可否能夠并聯(lián)使用；3）CMOS異或門是如何構(gòu)成的，電路工作原理又如何；4）用雙極性三極管

4、構(gòu)成的集成邏輯門電路結(jié)構(gòu)是什么樣的，工作原理又如何常用邏輯功能的CMOS門電路（一）CMOS邏輯與非和或非門電路與非門+VDD+10VABTN1TP1TN2TP2YTP2TP1Y00截通截通1A10uY01截通通截1TN1uA10通截截通1B10TN211通截通截0uBVSSY=AB與非門AYB或非門用問題激發(fā)學生聽課的興趣。此處提示：認識常用邏輯功能的CMOS門電路結(jié)構(gòu)及電路中晶體管開關(guān)方式工作原理。為了節(jié)約課時，提高信息量，采用課件PPT構(gòu)及工作A+VDD+10VABTN1TP1TN2TP2YuATP1原理。00截通截通1BTP201截通通截0uBY10通截截通0TN1TN2uY11通截通

5、截0VSSYABAY或非門B講（二）CMOS漏極開路輸出門電路（OD門）解CMOS為什么需要OD門可否將一般2個及以上的CMOS門電路的輸出漏極開路直接連在一起，進而實現(xiàn)“線與”！輸出門電路OD門1產(chǎn)結(jié)構(gòu)、工A生Y1YY1Y一2B個作原理及Y可否能夠這樣連結(jié)與應(yīng)用CY2很其應(yīng)用。D大的0電流漏極開路輸出CMOS門電路（OD門）VDD2VDD1RLAABYBYABVSS用途：輸出緩沖/驅(qū)動器；輸出電平的變換；滿足大功率負載電流的需要；實現(xiàn)線與邏輯。應(yīng)用舉例演示方式組織授課。此處重申：一般門輸出不能夠直接連在一起！不但不能達到效果，而且輸出端產(chǎn)生的連續(xù)大電流還會損壞電路。此處提示：能夠考慮去掉輸出

6、電路中的PMOS管，使NMOS漏極開路構(gòu)成門，再考慮輸出并聯(lián)使用問講解CMOS傳輸門和雙向模擬開關(guān)以及異或門結(jié)構(gòu)與工作原理。VDDAG1Y1VDDRLBYG1Y1RLAYY2BG2G2CYC2DD“線與”邏輯符號“線與”連結(jié)方法YY1Y2Y1ABY2CDYABCDABCDR的選擇LVDDVDDRLRLIOHIOLIILVILIIHVIHVOHVOLVILVILn個m個m個VILVILVDD(nIOHmIIH)RLVOH(VDDVOL)/RLmIILIOL(max)RLVDDVOHRL(max)RLVDDVOLRL(min)nIOHmIIHIOL(max)m|IIL|m、m是負載門電路分別為高、

7、低電平時，負載門輸入端進或出電流的數(shù)目。負載門為CMOS門電路情況下，m和m相等。（三）CMOS傳輸門和雙向模擬開關(guān)及CMOS異或門CVDDCui/uouo/uiui/uouo/uiTGCCC1，C0時，傳輸門導通。C0，C時，傳輸門截止。1題。此處提示：OD門不但有實現(xiàn)線與邏輯作用，而且可實現(xiàn)輸出電平的變換作用。此處提示：傳輸門或傳輸門的一個用途可作模擬開關(guān)，用來傳輸連續(xù)變化的模擬電壓信號。CCCui/uouo/uiui/uoSWuo/uiuiuoSWTGRLC=1時開關(guān)接通；C=0時開關(guān)截止。模擬開關(guān)控制端作用以及符號含義（若控制端輸利用CMOS傳輸門和CMOS反相器能夠組合成各種復雜的邏

8、輯電路，如：異或門、同或門、觸發(fā)器等。入的邏輯0與符號中講解三態(tài)輸出CMOS門電路結(jié)構(gòu)與工作原理及其應(yīng)用。用反相器和傳輸門構(gòu)成異或門電路ABTG1YABABYTG2A=0、B=0時，TG2截止，TG1導通，Y=B=0;A=0、B=1時，TG2截止，TG1導通，Y=B=1;A=1、B=0時，TG1截止，TG2導通，Y=B=1;A=1、B=1時，TG1截止，TG2導通，Y=B=0;（四）三態(tài)輸出CMOS門電路三態(tài)輸出的CMOS反相器控制端低電平有效三態(tài)門：YABY000011101110對應(yīng)，邏輯1與直線對應(yīng)，則傳輸門閉合，否則傳輸門將關(guān)斷）。VDDEN低電平有效ENAYYA(EN0)AYZ(EN

9、1)EN1時，輸出表現(xiàn)高阻態(tài)。EN0時，反相器正常工作。EN高電平有效控制端高電平有效三態(tài)門：AYA(EN1)YZ(EN0)三態(tài)門有三種狀態(tài)：高電平、低電平、高阻態(tài)。注意：高阻狀態(tài)不是邏輯狀態(tài)！三態(tài)輸出反相器應(yīng)用舉例此處提示：三態(tài)門控制端作用以及符號含義（若控制端輸入用三態(tài)輸出反相器接成用三態(tài)輸出反相器實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)雙向傳輸介EN1YA1紹CMOSG1總ENEN2DO總A2電路的特G2G1DO/DI點與使用線DIENnG2線注意問AnGn題。（五）CMOS電路的特點與使用注意問題CMOS電路的優(yōu)點?靜態(tài)功耗??；贊同電源電壓范圍寬20V)；扇出系數(shù)大，噪聲容限大。CMOS電路的正確使用輸入電路

10、的靜電保護所有與CMOS電路直接接觸的工具、儀表等必定可靠接地。儲藏和運輸CMOS電路，最好采用金屬障蔽層做包裝資料。講解74LS節(jié)余的輸入端不能夠懸空系列TTL?能夠按功能要求接電源或接地，或與其他輸入端并聯(lián)使用。門電路結(jié)輸入電路需過流保護構(gòu)與工作低內(nèi)阻信號源時，輸入端與信號源之間串進保護電阻；原理。輸入端接有大電容時，應(yīng)在輸入端和電容之間串通接入保講護電阻；解LSTTL輸入端接長線時，應(yīng)在門電路的輸入端串通接入保護電阻。非門結(jié)構(gòu)2.74LS系列TTL門電路與工作原（一）LSTTL非門結(jié)構(gòu)與工作原理理。74系列、74H系列、TTL集成門電路發(fā)展主要經(jīng)歷了四個系列，74S系列、74LS系列。前

11、三個系列已經(jīng)被裁汰，74LS系列雖面對的邏輯0與符號中對應(yīng)，邏輯1與直線對應(yīng)，則三態(tài)門被打開依照門電路邏輯工作，否則三態(tài)門將關(guān)斷輸出為高阻狀態(tài)）。裁汰，但是目前仍有使用，故課程僅簡單介紹74LS系列原理。利用肖特基管的低導通電壓和多數(shù)載流子形成電流特點抗深飽和提高速度。R5VCCcR2R1120c8K20KbSBDT3bT4D2R4uoeeuiD14K真值表T2D3電壓關(guān)系表AYuO/VR6T5uI/VAY12KRBRC0.33.4(4.3)011.5K3K3.40.310T6D2、D3的作用D2在T5導通的剎時起作用，可抽取T4的基區(qū)電荷，加速其截講止過程。D3在T5導通的過程中起作用，此時

12、T2的集電極電位比T5的解LSTTL集電極電位低，能夠經(jīng)過D3給負載電容放電，而這個放電電流又門電路的去驅(qū)動T5，減小了電路的導通延緩。特點曲線T6電路的作用和一些規(guī)T2由截止變導通，前驅(qū)動T5飽和導通，爾后T6才導通，對定參數(shù)。T5進行分流，飽和度將變淺。使其從飽和變截止時更加迅速。T5變截止的瞬態(tài)，由于T6比T5晚截止，使T5有很好的泄放回路而很快走開飽和，提高了電路工作速度。（二）LSTTL門電路的特點曲線和一些規(guī)定參數(shù)講解TTL功此處重申：加入肖特基管主要是抗深飽和提高速度作用。此處提示：D2、D3以及T6電路作用是提電路動作高速度，其實不影響邏輯功能。耗問題。R5VCCuo/VR1R

13、24.3V/3.4V負載開路時電12020K8KT3壓4.3V，當有T4D2R4負載時約3.4VuouiD14K01.1Vui/VT2D3AR6T5Yui/VVCC1.1ui12KRBRCRP低VOH1.5K3K高RL1.0入RLT60.8入VOL此處提示：LSTTL門電路的閾值電壓為，經(jīng)過解析低電平輸入電流|IIL|0.23mA01.01020RP/kROFF1k，RON10k電路即可高電平輸入電流|IIH|40A低電平輸出電流|IOL|8mAii/mA1.1Vii獲取結(jié)論；高電平輸出電流|IOH|0.4mA低電平輸出電壓|VOL|0.4V高電平輸出電壓|VOH|2.4Vui0ui/V-0.

14、2340A依照輸入負載電注意：TTL門電路懸空的輸入端相當于接高電平。為了防范干擾，一般應(yīng)將定義為高電平的懸空輸入引腳，經(jīng)過一個幾千歐的電阻接電源。也能夠依照邏輯情況與其他輸入引腳接在一起使用。（三）TTL功耗問題講TTL功耗有靜態(tài)功耗PD和動向功耗PT。由于靜態(tài)時TTL工作解LSTTL需要的電流很大，所以說對于TTL電路靜態(tài)功耗是主要的。但是動與非門結(jié)態(tài)工作時電流會出現(xiàn)很大的尖峰攪亂和電源瞬態(tài)大電流輸出，應(yīng)用構(gòu)和原時必定加大電源功率，一般為23倍平均功率!理。平均功耗=P+P=VI。其中，電源平均電流IccAV約為：DTCCccAVI=(I+IccL)/2+ft(I-I)/2ccAVccHP

15、LHccMccL阻特點，TTL門電路懸空也許輸入端所接電阻大于10k時，輸入端相當于接高電平，應(yīng)用ui0介icc紹CMOS門電路與動向尖峰電流幅值很大(約為37.4mA)，經(jīng)過電源也許地線電阻形成攪亂，應(yīng)采用措施防范。tTIccMIccLIccH時必定注意。此處重申：動向工作時電流會出現(xiàn)很大的尖峰干0tTTL門電tPHLtPLH（四）LSTTL與非門74LS00擾和電源路兩者特點比較。瞬態(tài)大電VCCR1R2R5流輸出，應(yīng)邏輯與T3T4D5用時必定D1D6R4YA加大電源D2T2VCCB148R6T5功率，一般DD4RC3RBD3和D4為T6為23倍1輸入保護7二極管GND平均功率!（五）CMO

16、S門電路與TTL門電路兩者特點比較同時要考?CMOS工作速度一般比TTL低，HCMOS與TTL相當。慮芯片電?CMOS扇出系數(shù)比TTL電路大。源加入濾?CMOS電路的電源電壓贊同范圍較大，約在20V，抗攪亂能力比TTL電路強。波電容。?CMOS電路的功耗比TTL電路小得多。TTL功耗幾mW、CMOS此處提示：的功耗只有幾個W。LSTTL與非?CMOS集成電路的集成度比TTL電路高。門實質(zhì)上?CMOS電路簡單受靜電感覺而擊穿，在使用和存放時應(yīng)注意是利用二靜電障蔽，焊接時電烙鐵應(yīng)接地優(yōu)異，特別是CMOS電路多極管完成余不用輸入端不能夠懸空，應(yīng)依照需要接地或接高電平。的邏輯與，速度功耗噪聲容限扇出系

17、數(shù)集成度三極管完TTL(LS)快大(mW)小(0.4V左右)小(20)低CMOS較快(74HC)小(W)大(30%VDD)大(50)高成的邏輯節(jié)余輸入端的辦理措施非。辦理原則：不能夠影響輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系。此處重申：可并聯(lián)起來使用；若去掉T3、可依照邏輯關(guān)系的要求接地或接高電平。T4、D5、D6?TTL電路節(jié)余的輸入端懸空表示輸入為高電平。一般可依照及電阻R4、門電路邏輯功能將節(jié)余的輸入端經(jīng)過上拉電阻(13K)接R5等，則構(gòu)電源正端(邏輯1的辦理)；直接把節(jié)余端接地(邏輯0的處理)。盡量把節(jié)余的輸入端并聯(lián)使用；誠然能夠經(jīng)過大電阻成集電極接地(邏輯1的辦理)，但最好不要采用。開路OC?CM

18、OS電路，節(jié)余的輸入端不一樣意懸空，否則電路將不能夠正門，其應(yīng)用常工作。對于CMOS電路對節(jié)余輸入端，盡量依照門電路邏方法與輯功能并聯(lián)使用，也許依照需要直接接地(邏輯0的辦理)；CMOS的OD或直接接VDD(邏輯1的辦理)。門相似。LSTTL也有三態(tài)門其特點和應(yīng)用方法與CMOS的三態(tài)門相似。6.小結(jié)常1）門電路是構(gòu)成各種復雜數(shù)字電路的基本邏輯單元，掌握各種門經(jīng)過課堂總結(jié)，可使用CMOS電路的邏輯功能和電氣特點，對于正確使用數(shù)字集成電路是十分必學生加深邏輯門及要的；對本節(jié)課74LS系列2）介紹了目前應(yīng)用最為廣泛使用的CMOS和曾被廣泛使用74LS系有關(guān)常用TTL邏輯列TTL兩類集成邏輯門電路；CMOS邏輯門電路內(nèi)3）在學習這些集成電