2 P C V T PD DD f
（2）电容性负载充放电时的损耗
2 P C V T L DD f 2 PD P P ( C C ) V T L PD L DD f
动态功耗
5、延时-功耗积-----综合衡量速度和功耗的指标
DP t pd PD
6、扇入数与扇出数
扇入数NI：门电路的输入端的个数。 扇出数：在正常工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。
74LVC系列、 74ALVC系列、 74AUC系列、54系列(军用) 目前常用的双极型电路是TTL（BJT-BJT)和ECL(射极耦合）系列。 TTL的型号： 74系列、74H系列、74L系列、74S系列、74LS系列、74AS系列、74ALS 系列、74F系列
TTL集成逻辑门电路系列简介
1．74系列——为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。 2．74L系列——为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。
第3章 逻辑门电路
MOS逻辑门电路
TTL逻辑门电路
逻辑描述中的几个问题
逻辑门电路使用中的几个实际问题
退出
3.1 逻辑门电路简介
3.1.1 各种逻辑门电路系列简介 3.1.2 开关电路
3.1.1 各种逻辑门电路系列简介
数字集成电路可分为单极型电路和双极型电路。 单极型电路（即MOS电路）按照器件结构的不同形式可分为：NMOS、 PMOS、CMOS。其中CMOS电路（金属-氧化物-半导体互补对称逻辑 门电路）是占主导地位的逻辑器件。 CMOS的型号： 4000系列（基本的CMOS） 、4000B系列、74HC（高速的CMOS）和 74HCT系列（与TTL兼容的高速CMOS ）、74AHC和74AHCT系列、
3．74H系列——为高速TTL系列。
4．74S系列——为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。 74S系列的几点改进：
（1）采用了抗饱和三极管
原因：BJT工作在饱和时，
发射结和集电结均正向偏置 ，集电结正偏电压越大，管 子饱和程度越深
1 2 e c
c
代表符号
3 b
b 1
3 2 e
解决办法： 在BJT的基极和集电极之间并联一个肖特基二极管，把BJT
MPA
VDD
MPB
T1
M1A
M1B
L=A+B
A B
MNA MNB
T2
M2
3.5 TTL逻辑门电路
3.5.1 BJT的开关特性 3.5.2 TTL反相器的基本电路 3.5.3 改进型TTL门电路—抗饱和TTL门电路 3.5.4 TTL系列门电路特性参数比较 退出
3.5.1 BJT的开关特性
Rc Rb
不同系列的集成电路，输入和输出为逻辑1和0所对应
的电压范围也不同，一般给出4种逻辑电平参数： (1)输入低电平的上限值VIL（max）
(2)输入高电平的下限值VIH（min）
(3)输出低电平的上限值VOL（max） (4)输出高电平的下限值VOH（min）
2、噪声容限：逻辑门电路的输入高低电平有一个范围，即它 的输入信号允许一定的容差 高电平的噪声容限：VNH= VOH（min） – VIH（min） 低电平的噪声容限：VNL= VIL（max）– VOL（max）
VDD
Rd d g
iD (mA)
iD (mA)
uGS=10V 8V
vO
6V 4V
vI
s
0 UT uGS(V) 0
2V uDS(V)
MOS管开关电路 截止状态
g d
转移特性曲线 VDD
Rd
输出特性曲线 VDD
g Rd d
导通状态 vO=VDD vI＞VT
vI＜VT s
vO≈ 0
s
Rd作用？
3.2.2 CMOS反相器
总线
A1
表3.1.4 三态输出门电路的真值表
1
EN1 A2 EN2 A3 EN3
表3.1.25 三态输出门 电路构成总线传输结构
使能EN 1 1 0
输入A 0 1 ×
输出L 0 1 高阻
1
1
3.3.3 CMOS逻辑门电路的重要技术参数
1、输入和输出的高、低电平 逻辑1或逻辑0对应的是一定的电压范围，例如，典型 工作电压为5V的74HC系列CMOS，输入电压在3.3V～5.0V 范围对应高电平逻辑1，0 ～1.5V范围对应低电平逻辑0。
的集电结正偏电压嵌位在0.4V左右，起到了抵制BJT过饱和的作用
（2）将Re2用“有源泄放电路代替”。 （3）输出级采用了达林顿结构。 （4）输入端加了三个保护二极管。 5 ． 74LS 系列 —— 为低功耗肖 特基系列。 6 ． 74AS 系列 —— 为先进肖特 基系列，
1
+V CC R b1 Rc2
+VDD
+10V TP
+VDD
+10V RONP
+VDD
+10V 10V S
vI
TN (a) 电路
vO
S
vO
vO 0V
RONN
(b)
TN 截止、TP 导通
(c)
TN 导通、TP 截止
（1）vI＝0V时，TN截止，TP导通。输出电压vO＝VDD＝10V。 （2）vI ＝10V时，TN导通，TP截止。输出电压vO ＝0V。
3.2.1 MOS 管及其开关特性
MOS逻辑门电路简介:
场效应管（FET）有两大类:结型场效应管(JFET)和绝缘 栅场效应管(IGFET)。 目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（或MOS管） ，分为P沟道和N沟道MOS管两类，工作原理相似，其中每一类 又可分为增强型和耗尽型两种。
由MOS管构成的MOS逻辑门电路是继TTL之后发展起来的 另一种应用广泛的数字集成电路。由于它功耗低，抗干扰 能力强，工艺简单，几乎所有的大规模、超大规模数字集 成器件都采用MOS工艺。MOS电路特别是CMOS电路已超越TTL 成为占统治地位的逻辑器件。
根据负载的性质不同可分为两种工作情况：拉电流负
载和灌电流负载。
拉电流负载：负载电流从驱动门流向外电路； 灌电流负载：负载电流从外电路流入驱动门。
1)、拉电流工作情况:
N OH
I OH (驱动门) I IH (负载门)
&
IOH IIH & IIH &
…
2)、灌电流工作情况:
N OL
I OL (驱动门) I IL (负载门)
VIL VIL
VIL VIL
& IOZ
& IOL
&
IOZ
(a) RP(min)的工作情况
(b) RP(max)的工作情况
上拉电阻RP的 取值范围为
VDD VOL( max) I OL ( max) I IL(total)
≤RP≤
VDD VOH( min) I OZ ( total ) I IH ( total )
3、传输延迟时间tPd tPHL——输出由高电平变为低电平的时间 tPLH ——输出由低电平变为高电平的时间
输入
50% 50% t PHL t PLH
输出
tPd=(tPHL+ tPLH)/2
4、功耗 静态功耗----电路输出没有状态转换时的功耗，CMOS静 态功耗非常低。 动态功耗----输出发生状态转换时的功耗 （1）输出状态转换瞬间MOS管的导通功耗
A
B
T N2
Y A B
CMOS或非门
+VDD
A TP1
B TP2 Y TN2 TN1
①只要输入A、B当 中有一个或全为高电 平，TP1、TP2中有一 个或全部截止，TN1、 TN2中有一个或全部 导通，输出Y为低电 平。 ②只有当A、B全为 低电平时，TP1和TP2 才会都导通，TN1和 TN2才会都截止，输 出Y才会为高电平。
CMOS逻辑门的
反相缓冲电路
VDD
D1 CPAFra bibliotekTP1 ≥1 1
vI
D2
RS CN
缓冲电路
L
vO
TN
B
1
输入保护电路
L A B A B
3.3.2 CMOS漏极开路门和三态输出门电路
1、CMOS漏极开路门电路 VDD
导通 截止 TP1 TN1 截止 G1
VI1L
VO1L VO2L
TP2
TN2 导通 G2
+5V
vO/ vI
TN
0V
vI / vO
TG
vO/ vI
C (a) 电路
(b)
C 符号
C 1 ，即C端为低电平（0V）、 ①C＝0、 C 端为高电平（＋5V） 时， TN 和 TP 都不具备开启条件而截止，输入和输出之间相当于 开关断开一样。 C 0 ，即C端为高电平（＋5V）、 ②C＝1、 C 端为低电平（0V） 时，TN和TP都具备了导通条件，输入和输出之间相当于开关接通 一样，vO＝vI。
特点：双极性BJT管作为CMOS电路的 输出级，功耗低，速度快、驱动力强。
VDD
MP
T1 M1 vO MN T2
原理：（1）vI＝0时， MP、 M2、T1导通，MN、M1、T2 截止，输出vO＝1。 （2）vI ＝1时，MN、M1、vI T2导通，MP、M2、T1截止， 输出vO ＝0。
M2
BiCMOS或非门
b iB
+VCC iC uo c
iB(μ A)
iC (mA)
VCC Rc
直流负载线 Q2
80μ A
放
Q
60μ A 40μ A 20μ A Q1 iB=0 VCC
ui