当前位置:文档之家› 组合逻辑电路分析与设计(1)

组合逻辑电路分析与设计(1)


h
20
74系列中的子系列:
74LS子系列在功耗和速度上表现较好,是应用 最广泛的TTL器件。
不会对静电放电非常敏感。
通常由5V直流电源供电。
h
21
(2)TTL与CMOS的比较
电源电压:典型TTL(+5V),CMOS(3~18V) 输出高电平:TTL(3.6V),CMOS(VDD-0.1) 输出低电平:TTL(0.3V),CMOS(0) 抗干扰能力:CMOS更好
最基本的门电路是与门、或门和非门。
利用与、或、非门就可以构成各种逻辑门。
h
7
集成电路的规模类型 集成电路的制造技术类型 集成电路的封装类型 集成电路引脚编号 集成电路的使用特性
h
8
集成电路的规模类型:
通常用一个芯片中包含逻辑门或元件的数量的多少来 衡量集成电路的规模。
目前数字集成电路的集成度分为6类:
74HC系列
高性能CMOS器件 逻辑功能与管脚排列与74系列TTL芯片相同
74HCT系列
高性能CMOS器件
输入输出电平与TTL电平相同,完全兼容74
系列的TTL芯片 h
13
(4)CMOS逻辑电路的特点: 与TTL集成电路相比,CMOS电路具有如下特点:
1、制造工艺较简单,集成度和成品率较高,成本低。
同一系列的芯片可以项目连接实现各种逻辑功能。
不同系列的芯片则不能随便连接,他们可能用不 同的电压表示1和0。
即使是同一类型的芯片(例如,TTL)也可能有
多种逻辑系列。
h
11
1. CMOS逻辑门
(1) 简介
MOS(metal-oxide semiconductor FET)集 成逻辑门是采用MOS管作为开关元件的数字 集成电路。
MOS门有PMOS、 NMOS和CMOS三种类 型, CMOS电路又称互补MOS电路,它突 出的优点是静态功耗低、抗干扰能力强、工 作稳定性好、开关速度高,是性能较好且应 用较广泛的一种电路。
就直流电源而言,可分为+5V和+3.3V两类
h
12
(2)CMOS器件的系列
4000系列
最早的CMOS系列 与流行的TTL系列不兼容
TTL电路形式发展较早,工艺比较成熟。 ECL电路速度快,但功耗大。I2L电路速度较 慢,但集成密度高。
另一类为单极型MOS集成电路
包括NMOS、 PMOS和CMOS等。
常用辑系列: 是一些集成电路芯片的集合。
同一系列的芯片具有类似的输入、输出及内部电 路特征,但逻辑功能不同。
第2章 组合逻辑电路分 主要内容 析与设计
h
1
主要内容
1. 集成逻辑门 2. 常用MSI组合逻辑模块 3. 组合型可编程逻辑器件 4. 组合逻辑电路分析 5. 组合逻辑电路设计 6. 组合逻辑电路的VHDL描述 7. 组合逻辑电路中的险象
h
2
逻辑电路的分类:
组合逻辑电路 逻 辑 电 路
时序逻辑电路
h
仅有逻辑门级联而成, 没有反馈通道 功能可用真值表描述 现时的输出仅取决 于现时的输入
含有记忆元件
输出除与现时输入 有关外还与电路原 来的状态有关
3
研究组合电路无非是两方面的问题:
1.已知电路图,要求分析清楚它的逻辑 功能。
2. 已知对逻辑功能的要求,要求设计一 个电路 来实现它。
h
4
分析步骤大致如下:
2、功耗低。
3、电源电压范围宽。
4、扇出系数大,驱动能力强。
5、逻辑摆幅大,抗干扰能力强。
h
16
(5) CMOS集成电路使用注意事项
CMOS电路容易产生栅极击穿问题,所以要特别注意 以下几点:
(a) 避免静电损失
存放CMOS电路不能用塑料袋,要用金属将管脚短接 起来或用金属盒屏蔽。
工作台应当用金属材料覆盖并应良好接地。
焊接时,电烙铁壳应接地。
h
17
(b)处理多余输入端
CMOS电路的多余输入端不允许悬空。
多余输入端应根据逻辑要求或接电源,或接地, 或与其他输入端连接。
h
18
讨论题:CMOS门电路多余引脚的处理。
将2输入的CMOS逻辑门转换成CMOS反相器,其中 的一个引脚多余,请分析以下4种处理方法的合理性。
VDD
静态功耗:CMOS的静态功耗很低 工作速度:TTL已优势不大
h
22
(4)TTL集成门电路使用注意事项
(a) 电源电压应满足在标准值5V+10%的范围内。
(b) TTL电路的输出端所接负载,不能超过规定的扇出 系数。
(c) 多余输入端的处理。
h
24
集成电路的封装类型:
集成电路封装形式取决于它们装配在印制电路板上的方式, 通常分为两大类:
由给定的逻辑电路图
写出逻辑关系表达式
用逻辑代数或卡诺图对逻辑函数进行化简。
列出输入输出状态的真值表表并得出结论。
h
5
设计步骤大致如下:
确定实际问题的逻辑含义
列出真值表
用逻辑代数或卡诺图对逻辑函数进行化简。
写出逻辑代数式
画出逻辑图
h
6
2.1 集成逻辑门
逻辑门: 逻辑门电路是够实现各种基本逻辑关系的电路, 简称“门电路”或逻辑元件。

X
Z 1KΩ
X
≥1
ZX
≥1
Z
悬空

X
Z
1KΩ
(a)
(b)
(c)
(d )
合理
合理
合理
h
不合理 19
2. TTL逻辑门
(1)TTL逻辑系列
74民用系列
54军用系列
逻辑功能和引脚排列完全相同
温度: 0~70度 电压: 5v 5%
-55~125度 5v 10%
54军用系列比74民用系列更能适应恶劣的 自然环境和电气环境。
小规模集成电路(SSI)
中规模集成电路(MSI)
大规模集成电路(LSI) 超大规模集成电路(VLSI)
特大规模集成电路(ULSI) 巨大规模集成电路(GSI)
h
9
集成电路的制造技术类型:
集成门按内部有源器件的不同可分为两大类:
一类为双极型晶体管集成电路
双极型?
参与导 电的有 两种载 流子。
包括晶体管TTL逻辑(transistor-transistor logic)、射极耦合逻辑ECL(emitter coupled logic)和集成注入逻辑I2L(integrated injection logic )等。
插孔装配:如DIP双列直插式
h
26
平面装配:
h
27
集成电路引脚编号:
IC芯片的引脚序号是依次半圆缺口(小点, 凹槽)为参考点定位的,缺口左下边的第一
个引脚编号为1,IC引脚编号按逆时针方向
增加。
h
28
集成电路的使用特性
1. 逻辑电平 2. 噪声容限 3. 输出驱动能力(负载能力) 4. 功耗特性 5. 延迟特性 6. 不同系列逻辑门的性能比较
相关主题