此时输入全高
VON开门电平： 与非门在保证输出为标准低电平时， 允许的最小输入高电平值。 VON＝2 V VT门坎电平：
VON VOFF VT 1.4V 2
3. 噪声容限 VSH VNH VON VOFF VNL
RC
C E
uO
相当于 开关断开
uO UCC
Байду номын сангаас 二
分立元件门电路
Vcc（5V） R
对应三种基本逻辑运算，有三种基本门电路
2.1 二极管与门（D与门）
⑴电路
D1
⑵原理
电位表： VA 0V 0V 5V VB 0V 5V 0V VF 0.7V 0.7V 0.7V D1 D2 通 通 止 通 止 通
5V A
推挽输出电路的作用
输出级采用推挽电路提供比较大的带负载能力.
3.5 TTL集成电路的外特性

电压传输特性 VO = f(Vi) VOH输出高电平， VOL输出低电平， VON开门电平： VOFF关门电平， VT门坎电平， 噪声容限：VNH ，VNL。

输入/输出特性 ⒈ 输入伏安特性 ii = f（Vi） ⑴输入短路电流IIS ⑵输入漏电流IIH ⑶灌电流 ⑷拉电流 ⒉输入负载特性 Vi = f（Ri） 开门电阻 RON ，关门电阻 ROFF ⒊输出特性 Vo = f（ io ） ⑴输出低电平， ⑵输出高电平 ⑶扇出系数
R1 3k b1

+5V
R2
T5饱和, Vce5=0.3V
A B C
c1
T1
T2
饱和

F
T5
uF=0.3V
结论2:输入全高时,输出为低
R3
饱和
工作原理小结: 1. 输入有低电平（0.3V）时 VF=3.6V
T1深饱和
T2截止 T3微饱和 T4放大 T5截止 T1:倒置 T2:饱和 T3:放大 T4:截止 T5:饱和
⑶符号
A
1
F
A
F 惯用
A
F 国外
国标
2.4 复合门
把单级门电路级联起来,构成复合门,如:与非门、或非门等等。
或非门 与非门 异或门 同或门
A B
A B A B A B
1
Y Y Y Y
A B
A B A B A B
Y Y Y Y 惯用
A B
A B A B A B
Y
Y Y Y 国外
&
=1
= 国标
2.5 正负逻辑约定
Vcc Vces Vcc ib I bs RC RC
,
Vces 0.3V
⒉ 动态特性
Vi
开关时间:
T从：
t
0
截止→导通 ，建立电荷需要时间 →ton 导通→截止存储电荷消散需要时间 →toff
ic
0
td tr
0.9 I c max 0.1I c max
t
ts t f
ton td tr
T2、T5截止，输出高电平VOH = 3.6V
V0(V) 3.6V
A B C
BC段：线性区，当0.6V≤Vi≤1.3V，
0.7V≤V b2＜1.4V时，T2开始导通，T5 仍截止，VC2随Vb2升高而下降，经T3、T4 两级射随器使VO下降。
D
CD段：转折,Vi=1.4V,T2、
E
T5饱和。
Vi(V)
2
成 双极型 射极耦合逻辑门 （ECL）
逻 辑 门
集成：把晶体管、电阻、和导线等封装在一个芯片上。
3.1 电路 R1


+5V
输入级由多发射极晶体管 R2 R4 3k T1 和基极电组 R1 组成，它 中间级是放大 A、B、C 实现了输入变量 b1 C2 T3 级，由T2、R2 的与运算。 c 1 A 和R3 组成， T2 T2 T 4 Vcc（5V ） T1 B 的集电极C2和 R 可以 R5 E2 C 发射极 E F 2 分提供两个相 D1 F A T 位相反的电压 D2 5 F A B C 输出级：由T3、T4、T5和R4、 D4 信号 B D3 R5组成，其中T3、T4构成复合 R3 C 管，与T5组成推拉式输出结构 ，具有较强的负载能力。 多发射极 中间 推挽 输入级 倒相级 输出级
⑵目的：化简和转换电路。 从后往前的奇数级上，输入、输出都取反，且 ⑶方法： 与门→或门，或门→与门，即可化简电路。
正负逻辑转换举例
A B
& &
C D
&
&
E H
&
Y
正负逻辑转换举例
A B
& &
Y AB CD E H
&
E H 1.奇数级，前后取反 2.相互抵消
≥1
C D
A B C D A B C D
电位表： VA VB VF 0V 0V 5V 5V 0V 5V 0V 5V 0.7V 0.7V 0.7V 5V D1 D2 通 通 止 止 通 止 通 止
D1
Vcc（5V） R
5V A
0V B 负逻辑
D2
F
正逻辑 高电平（1） A B 低电平（0） 0 0
真值表
F 0 0 0
高电平（0） A 低电平（1） 1 真值表
3.2 工作原理
Vb1=0.3+0.7=1V 不足以让 T2、T5导通
1. 输入有低电平（0.3V）时

R1
+5V
R4
3k 1V b1
R2
T3 R5


3.6 V 3.6 V 0.3 V
“0”
c1
T1
T2
T4

F
T5
T1深饱和 T2截止
三个PN结
R3

导通需2.1V
T5截止
1. 输入有低电平（0.3V）时(续)
&
& & &
&
Y
&
E H
≥1
&
Y 3.与门→或门
& &
Y ( AB CD ) E H
1
E
&
H
1
Y
ABE CDE H
三 TTL集成门电路(与非门)
集成门电路按开关元件分类
二极管----晶体三极管逻辑门（DTL） 集 晶体三极管----晶体三极管逻辑门 （TTL） 集成注入逻辑门电路 （ I L） N沟道MOS门 (NMOS) 单极型(MOS型) P 沟道MOS门 (PMOS) 互补MOS门 (CMOS)
0
1 2 0.6V 1.4V
3
DE段：饱和区,Vi>1.4V
VO＝0.3V
2. 几个参数 VOH输出高电平： 5V
与非门输入有低时，Vo＝ VOH
VOL输出低电平：
产品规范值:VOH≥2.4V 典 型 值: VOH＝3.5V V 2.4V 标准高电平: SH VOH=VSH=2.4V
0.4V VSL 产品规范值:VOL≤0.4V 0V 典 型 值: VOL＝0.3V 标准高低平: VOL=VSL=0.4V
一
半导体二极管、三极管的开关特性
1.1 器件的开关作用
体现开关作用→静态特性 开关特性 转换过程→动态特性 Z＝0 →短路、相当开关闭合 Z＝∞ →断路、相当开关断开
理想开关特性
1.2 半导体二极管的开关特性 EWB仿真 实验：
实验现象分析：
⒈ 静态特性(开关作用)
D正偏→D导通→UD很小→电路导通 UD ≈0.7V,硅管
R1
+5V
全反偏
3.6V
3k 2.1V b1
放大 T3
A B C
c11.4V
1V

T1
全饱和导通
T2 0.3V R5

T4 截止

F
T5
T1:倒置 T2:饱和 T5:饱和 T3:放大 T4:截止
R3

2. 输入全为高电平（3.6V）时(续)
T1:倒置 T2:饱和 T5:饱和 T3:放大 T4:截止 3.6V
⑵同一个逻辑门电路，在不同逻辑定义下， 实现的逻辑功能不同。
⑶数字系统中，不是采用正逻辑就是采用
负逻辑，而不能混合使用。
本书中采用正逻辑系统。
⒊ 正负逻辑转换（只需了解）
⑴依据:
F AB F A B F A B F A B
一个门的输入和输出同 时取反，则：
正逻辑←→负逻辑
R
1.3 半导体三极管的开关特性 EWB仿真实验：
1.3 半导体三极管的开关特性
实验现象分析： ⒈ 静态特性(开关作用)
Vcc=5V
1k
Vi
10K
T β =30
Vo
Vbe
Vbc
截止 反偏（或<Vth) 反偏， ib＝ic ＝0，开关断开。 饱和 正偏 正偏(或零偏）， ib >Ibs ，开关闭合。
0
1 1
1
0 1
1
1 1
实现 了或 逻辑 功能
0→低电位 1→高电位
⑶符号
A
B
≥1
F
A
B
＋ F
惯用
A
B
F
国外
国标
2.3
⑴电路 ⑵原理
电位表： VA 0V 5V VF 5V T
晶体管非门
(反相器)
Vcc( 5V)
Rc F
A
Rb 真值表: A F 0 1 1 0
实现 了非 逻辑 功能
T