三集成邏輯門電路

§3.1集成電路（IntegratedCircuit）概述按照集成度分類：一定大小的芯片上含有多少個門小規(guī)模集成電路SSI：1-50個門中規(guī)模集成電路MSI：50-100個門。大規(guī)模集成電路LSI：100-10000個門。超大規(guī)模集成電路VLSI：104-106個門常用的邏輯門和觸發(fā)器常用譯碼器、加法器、計數器、移位寄存器LSI、VLSI——只讀存儲器、隨機存儲器、微處理器、單片微處理機、位片式微處理器、高速乘法累加器、通用和專用數字信號處理器等按照組成電路的基本器件分類雙極性集成電路：主要以半導體三極管構成單極性集成電路：主要以場效應管構成TTL：晶體管-晶體管邏輯電路HTL：高閾值邏輯電路ECL：射極耦合邏輯電路I2L：集成注入邏輯電路PMOS：P溝道MOSNMOS：N溝道MOSCMOS：PMOS–NMOS互補新型MOS電路：VMOS，DMOS，HMOSTTL和CMOS集成電路的比較TTL集成電路工作速度高，驅動能力強，但功耗大，集成度低；CMOS集成電路集成度高，功耗低，超大規(guī)模集成電路基本上都是CMOS集成電路，其缺點是工作速度略低；目前已生產了BiCMOS器件，它由雙極型晶體管電路和MOS型集成電路構成，能夠充分發(fā)揮兩種電路的優(yōu)勢，缺點是制造工藝復雜。適用于工作環(huán)境好、對處理速度要求高的場合適用于對處理速度要求不高，工作環(huán)境不理想的場合，尤其是工業(yè)干擾較大的環(huán)境電源輸入1輸出1輸入2輸出2輸入3輸出3輸入3輸出3接地集成電路舉例：TTL與非門§3.2特殊門電路——OC門用與非門來實現(xiàn)邏輯函數

將其化成與非式：ABCD1OC門是一種特殊的門電路，當它的輸出端直接相連時，可以不需另加門電路即可實現(xiàn)“與”運算這種連接方式稱為“線與”，可以節(jié)省門電路。ABCDFF§3.2特殊門電路——三態(tài)門TSL普通邏輯門電路有兩個輸出：0和1三態(tài)門的輸出除了0和1之外，還有一個“高阻態(tài)”；其輸入端也多了一個控制端，稱為“使能端”。“高阻態(tài)”相當于將輸出端與其他端斷開控制輸入輸出EABF10011011110111100××高阻TTL與非門的典型電路圖TTL與非門e3c1T2b5c2T1T3F360ΩABCb1b3e2b4c4T4T5R1R2R4R3VO3kΩ750Ω100Ω3kΩc5c3R5+5VR1+5Vb1e1e2e3c1ABCTTL與非門的工作原理輸入級：由多發(fā)射極晶體管T1和電阻R1組成，實現(xiàn)與邏輯功能。中間級：由T2、R2、R3組成，c2e2同時輸出兩個相位相反的信號，保證T4和T5管一個導通時，另一個就截止。輸出級：由R4、R5、T3、T4、T5組成，T5是反相器，T3、T4組成復合管構成一個射隨器，作為T5管的有源負載，與T5組成推拉式電路，圖TTL與非門e3c1T2b5c2T1T3F360ΩABCb1b3e2b4c4T4T5R1R2R4R3VO3kΩ750Ω100Ω3kΩc5c3R5+5VR1b1ABCc1圖TTL與非門e3c1T2b5c2T1T3F360ΩABCb1b3e2b4c4T4T5R1R2R4R3VO3kΩ750Ω100Ω3kΩc5c3R55VR1b1ABc11.工作原理：(１)當A、B、至少有一個為低電平（VIL=0.3VVB1=VIL+VBE1=0.3+0.7=1VVC1≈0.3V，T2、T5截止，因為

IB3R2很小，VC2=VB3≈5V，T3、T4導通VO=VOH=VB3－VBE3－

VBE4≈3.6V，輸出F為高電平。(２)當A、B、全為高電平VA=VB=3.6V時：VB1=VBC1+VBE2+VBE5=0.7×3=2.1V。T2和T5飽和導通，飽和壓降為0.3V。VC2=VCE2+VBE5=0.3V+0.7V=1V，T3微導通，T4截止。VO=VCES5=0.3V。即輸入端全為高電平時，輸出端為低電平。圖2-6TTL與非門e3c1T2b5c2T1T3F360ΩABCb1b3e2b4c4T4T5R1R2R4R3VO3kΩ750Ω100Ω3kΩc5c3R55VR1b1ABc12、電位關系、真值表(１)當A、B、至少有一個為低電平（0.3V））時，

VO=VOH=3.6V。(２)當A、B、全為高電平VIH=3.6V時，

VO=VOL=VCES5=0.3V。即：有0為1；全1為0真值表為：3.邏輯關系：Y=ABABF001101011110真值表二、TTL與非門的電壓傳輸特性（1）測試電路vIvOVV++－－(a)電壓傳輸特性測試電路&3.6321O0.511.522.533.5ABCDEVNLVNH(b)電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VOFFVONAB段:截止區(qū)。vI＜0.6VT2、T5截止VO=3.6V傳輸特性BC段：線性區(qū)：0.6V＜vI＜1.3VCD段：過渡區(qū)1.3V＜VI＜1.4VDE段：飽和區(qū)vI＞1.4V以后傳輸特性BC段：線性區(qū)：0.6V＜vI＜1.3V這時T2管導通處于放大狀態(tài)，

VC2、

VO隨vI的增大而線性降低，故該段稱為線性區(qū)。由于T5管的基極電位還低于0.7V，故T5管仍截止。T3、T4管還是處于導通狀態(tài)CD段：過渡區(qū)1.3V＜VI＜1.4V，T5、T2、T3、T4導通，T2、T5管趨于飽和，T4趨于截止，輸出電壓VO隨VI增加急劇下降到低電平VO=0.3V。CD段中點對應的輸入電壓稱閾值電壓VT（門檻電壓），VT=1.4V。VI＜VT：輸出高電平。VI＞VT：輸出低電平。DE段：飽和區(qū)vI＞1.4V以后，T3管微導通，T4管截止。T2、T5管飽和導通。圖2-6TTL與非門e3c1T2b5c2T1T3FA