數(shù)電模電基礎知識之搞懂數(shù)電技術

一、集成門電路

數(shù)字集成電路按其內(nèi)部有源器件的不同可以分為兩大類：一類為雙極型晶體管集成電路(TTL電路);另一類為單極型集成電路(MOS管組成的電路)。

1.TTL集成邏輯門電路

(1)TTL與非門

CT74S肖特基系列TTL與非門的電路組成如圖2-19(a)所示，它由輸入級、中間級、輸出級3個部分組成。

圖2-19 TTL與非門電路圖

輸入級：由多發(fā)射極管VT1和電阻R1組成，多發(fā)射極管的3個發(fā)射結(jié)為3個PN結(jié)。其作用是對輸入變量A、B、C實現(xiàn)邏輯與，所以它相當于一個與門。

中間級：由VT2、R2和VT6、RB、RC組成，VT2集電極和發(fā)射極同時輸出兩個邏輯電平相反的信號，用以驅(qū)動VT3和VT5。

輸出級：由VT3、VT4、VT5和R4、R5組成，它采用了達林頓結(jié)構(gòu)，VT3和VT4組成復合管降低了輸出高電平時的輸出電阻，提高了帶負載能力。

TTL 與非門的邏輯符號如圖 2-19(b)所示;邏輯表達式為：

對圖2-19所示電路，如果高電平用1表示，低電平用0表示，則可列出圖2-19所示的真值表，如表2-1所示。

表2-1 TTL與非門真值表

(2)集電極開路與非門(OC門)

① 工作原理。

集電極開路與非門也叫 OC 門，能使門電路輸出的電壓高于電路的高電平電壓值，且門電路的輸出端可以并聯(lián)以實現(xiàn)邏輯與功能，即線與(一般的TTL門電路不能線與)。

OC門的電路如圖2-20(a)所示，邏輯符號如圖2-20(b)所示，邏輯表達式為：

圖2-20 集電極開路與非門及邏輯符號

② OC 門的應用。

OC門可以實現(xiàn)線與，如圖2-21所示，邏輯表達式為

;驅(qū)動顯示器、實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，如圖2-22所示。

圖2-21 用OC門實現(xiàn)線與

(3)與或非門

與或非門電路如圖2-23(a)所示，邏輯符號如圖2-23(b)所示，邏輯表達式為：

圖2-22 驅(qū)動顯示器、實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換

圖2-23 與或非門及邏輯符號

(4)三態(tài)輸出門

三態(tài)輸出門是指不僅可輸出高電平、低電平兩個狀態(tài)，而且還可輸出高阻狀態(tài)的門電路，如圖2-24所示，

為控制端。

當

=0時，G輸出P=1，VD截止，輸出Y=

，三態(tài)門處于工作狀態(tài)。

低電平有效。

圖2-24 三態(tài)輸出與非門及其邏輯符號

當

=1時，G輸出P=0，VD導通，輸出高阻狀態(tài)。

2.CMOS集成邏輯門

和 TTL 數(shù)字集成電路相比，CMOS 電路的突出特點是微功耗、高抗干擾能力。

(1)CMOS反相器

由兩個場效應管組成互補工作狀態(tài)，如圖 2-25 所示。邏輯表達式為：

圖2-25 CMOS 反相器

(2)CMOS與非門

如圖2-26所示，兩個串聯(lián)的增強型NMOS管VTN1和VTN2為驅(qū)動管，兩個并聯(lián)的增強型PMOS管VTP1和VTP2為負載管，組成CMOS與非門，邏輯表達式為：

。

(3)CMOS或非門

如圖2-27所示，兩個并聯(lián)的增強型NMOS管VTN1和VTN2為驅(qū)動管，兩個串聯(lián)的增強型PMOS管VTP1和VTP2為負載管，組成CMOS或非門，邏輯表達式為：

圖2-26 CMOS 與非門

圖2-27 CMOS 或非門

(4)CMOS傳輸門

將兩個參數(shù)對稱一致的增強型NMOS管VTN和PMOS管VTP并聯(lián)可構(gòu)成CMOS傳輸門，電路和邏輯符號如圖2-28所示。

圖2-28 CMOS 傳輸門及邏輯符號

(5)CMOS三態(tài)門

圖 2-29(a)所示為低電平控制的三態(tài)門輸出，圖 2-29(b)為邏輯符號。

圖2-29 CMOS 三態(tài)門輸出及邏輯符號

當

時，VTP2和VTN2導通，VTN1和VTP1組成的CMOS反相器工作，所以

。

當

，VTP2和VTN2同時截止，輸出Y對地和對電源VDD都呈高阻狀態(tài)。