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【数字电路】集成逻辑门电路
写在前面
本系列文章用于哈工大(威海)数字电路复习,基于石代锋老师2020年为软件专业同学所讲述的数字逻辑设计的ppt和录课,本系列文章已完结,目录链接:【数字逻辑设计】复习大纲。
3.1 基本概念
门电路
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定义:用来实现逻辑关系的电路
-
分类:
- 分立元件门电路
- 集成门电路:DTL,TTL双极行,N/P/CMOS集成门
逻辑电平
指的是一个范围,0和1表示相对的低或高电压
3.2 半导体的开关特性
半导体的基本知识(了解)
- 本征半导体
- 杂质半导体:加入低价产生P,加入高价产生N
- PN结:把P和N型半导体放在一起,形成从N到P的内电场,此时P(正)到N(负)的电流可以导通。
二极管的特性
三极管的特性
MOS管的特性
- NMOS:高电压通,低电压截止
- PMOS:低电压通,高电压截止
3.3 分立元件门电路
二极管
- 与门:
- 或门:
三极管
- 非门:
- 或非门:
MOS管
- NMOS非门:
- NMOS与非门:
3.4 TTL(输入输出均为3极管)集成门电路
TTL与非门
OC门(集电极开路的门电路)
-
由来: Y = ¬ ( A B ) ¬ ( C D ) Y = \neg(AB)\neg(CD) Y=¬(AB)¬(CD),两个与非门的输出通过与门,或线与(普通的门电路是不能直接线与的) 。
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电路结构与逻辑符号:
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作用:
- 实现线与功能
- 实现电平转换
- 驱动较大的电流负载
TS门(三态输出门电路)
-
由来:增加二极管,使得en为0时,T4也不导通,
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电路结构与逻辑符号:
-
作用:
- 构造数据总线结构,通过en端保证分时(不冲突)传输
- 实现数据双向传输,通过同一个en端控制一个高电平,一个低电平使能
TTL系列门电路
3.5 CMOS逻辑门电路(NMOS和PMOS互补成对出现,连在同一个输入)
典型CMOS电路
其它CMOS电路
CMOS逻辑门性能
3.6 集成门电路的使用注意事项
TTL与CMOS门电路性能对比
- TTL门不可以直接驱动CMOS,输出电压的最小值不满足大于输入电压的最小值
- 用CMOS电路可以直接驱动TTL