CPU（Pentium)含有元件310万～330万个
5
? 逻辑状态与正、负逻辑约定
事物两种互相对立的状态可以抽象地表达为 0 和 1，称为 逻辑 0 状态和逻辑 1 状态。逻辑 0 状态和逻辑 1 状态各 代表什么，是 人为规定的。
? 在数字电路中，我们可以规 定高电位为逻辑 1 ，低电位 为逻辑 0 ，反之也可以规定 低电位为逻辑 1 ，高电位为 逻辑 0 。前者叫做“正逻辑 ”约定，后者叫做“负逻辑 ”约定。
0.3V
KCL 饱和
2.给出结论：IIH=40μA; IOL=16mA (UOL=0.2V)
结论：1.计算得出UIL=0 .2V → UOH=3.6V 18
2.给出结论： IIL=1.6mA(器件手册); IOH=0.4mA (UOH=3.6V)
工作参数 P119 TTL
19
IIH=40μA; I OL =16mA
10
? 由真值表可知，上面电路是一个非门
电路的输入与输出电位
输入A 0.2V 5V
输出F 5V 0.2V
电路的真值表
输入A 0 1
输出F 1 0
11
+
3 晶 体 管 与 非 门
12
4.2.1 TTL与非门电路
输入
输A
B
入
与 0.2V 0.2V
输 0.2V 5V
出 电
5V
0.2V
位 5V 5V
输出 F 5V 5V 5V
关闭电压 UIL(max)=0.8V
开启电压 UIH(min)=2.0V
uTH = 1.4V
当 uI 增大到 1.4 V左右时，输出电压 uO急剧下 降，此时对应的输入电压值称为阈值电压 uTH
躁声容限 门电路之间相互连接时，前一级23 门的输出就是后一级门的输入，在前一级输 出为最坏的情况下（输出高电位为UOH(min)）， 后一级门的输入电压允许的变化幅度叫做噪 声容限。
6
? 同一个电路，按两种不同的约定去分析， 会得出不同的结论。
? 在今后讨论电路时，必须明确采用哪种约定。 一般采用正逻辑约定。
uo
高电位 低电位
正 逻 辑 约 定
0
1 1
0
负 逻 辑 约 定
7
4.2 晶体管－晶体管逻辑电路(TTL电路)
4.2.1 最简单的与门、非门和与非门电路 1. 二极管与门
杨德生 编制
亚盛电大分校理工部
退出
1
第四章 门电路
2
3
4.1 数字集成电路的特点与分类
? 半导体集成电路：采用外延生长、氧化、光刻、 扩散等技术，将多个晶体管、电阻、电容等元件 以及它们之间的连线做在一块半导体基片上所构 成的电路。
? 按内部有源器件不同分类： 双极型晶体管集成电路 MOS集成电路
0.2V
输入
电A
B
路0
0
的 真
0
1
值1
0
表1
1
输出 F 1 1 1 0
13
输出级： 推拉式电路 或图腾柱输 出电路
14
P104
15
P N
16
KCL
T1处于“反向运用”放大状态—发射极和集电极 颠倒使用，反向运用时β很小，小于0.05。
结论：1.计算得出 UIH=3.6V
17
→T4饱和 ,UOL =0.2V
IIL =－1.6mA; I OH =－0.4mA
?以上电流参数规定流入为正， 流出为负。
P106
20
TTL
非 门 传 输 特 性
当 uI 从 0 V电位逐渐上升到高电位时，输出电 压 uO的变化情况。
?为了区别 1 和 0 两种逻辑状态，规定了21 输出高电位的下限 UOH(min)＝2.4V，和 输出低电位的上限 UOL(max)＝0.4V。
I OL I IL
? 16 ? 10 1.6
扇出系数 N0=min{NOH,NOL}
28
集电极开路门简称 OC门
UCC
29
RL
? 与普通TTL与非门相比，OC门去掉了T3、D，使 T4集电极开路，并作为电路的输出端。OC门正 常工作时，要外接电源并串接一个电阻RL。只要 RL阻值选择的合适即能实现与非功能，还可以将 两个或更多的OC门输出端直接连接在一起。
4
? 按集成度不同分类：
小规模集成电路（SSI）：10～100元件／片 如各种逻辑门电路、集成触发器。 中规模集成电路（MSI）：100～1000元件／片 ，如译码器、编码器、寄存器、计数器。
大规模集成电路（LSI）：1000 ～105元件／片 ，如中央处理器，存储器。
超大规模集成电路（VLSI）：105元件以上／ 片。
30
Y1 ? AB
Y Y2 ? CD
Y1 Y ? Y1 ?Y2 ? AB ?CD
? 实现了与功能，称为线与。
Y2
Y ? AB ? CD
? 实现了或功能，称为线或。
31
三态TTL门
三态TTL门与普通TTL门不同， 它的输出端除了可以出现高、 低电平（正常工作状态，低阻 输出），还可以出现第三种状 态——高阻状态（或称阻塞状 态、禁止状态） A、B输入端 F输出端 G阻塞信号输入端 EN使能信号输入端
?UO＞2.4V，为逻辑 1 状态 UO＜0.4V，为逻辑 0 状态
? 开启电压 UIH(min) ：保证输出为低电位即 UO＜0.4V，输入高电位的下限。 关闭电压 UIL(max) ：保证输出为高电位即 UO＞2.4V，输入低电位的上限。
TTL 非 门 传 输 特 性
如果把传输特性理想化 ，阈值电压就22 是输出高、低电位的分界线
UNH=UOH(min)- UIH(min)
=2.4-2.0V=0.4V
UOH
UIH
P106
躁声容限 门电路之间相互连接时，前一级24 门的输出就是后一级门的输入，在前一级输 出为最坏的情况下（输出低电位为UOL(max)）， 后一级门的输入电压允许的变化幅度叫做噪 声容限。
UNL=UIL(max)- UOL (max)
=0.8-0.4V=0.4V UOL UIL
25
门电路躁声容限=min{UNH,UNL} 噪声容限是用来说明门电路抗 干扰能力大小的参数。
?扇出系数NO： 26 一个与非门能
够驱动同类型
与非门的最大 数目。
N OH
?
I OH I IH
?
0.4 ? 10?3 40 ? 10?6
?
10Байду номын сангаас
27
N OL ?
设 UHI=+3V ； UIL=0V。二极管正向导通时的压降近似为 0
8
? 由真值表可知，上面电路是一个与门
电路的输入与输出电位
输入
A
B
0V 0V
0V 3V
3V 0V
3V 3V
输出 F 0V 0V 0V 3V
电路的真值表
输入
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
输出 F 0 0 0 1
9
2. 三极管非门
设 UHI=5V ；UIL=0.2V。三极管饱和时 UCES = 0.2V