第4章 数字集成电路第3版 共185页PPT文档 186页PPT

关门电平UOFF是指输出电平刚刚 上升到输出高电平的下限值时的输 入电平，它是保证与非门的输出为 高电平时的输入低电平上限值。对 TTL与非门，一般规定UON=1.8V， UOFF=0.8V
TTL与非门电路
（3）主要参数
③输入低电平噪声容限UNL和输入高电平噪声容限UNH。
噪声容限表征了与非门电路的抗干扰能力。
TTL与非门电路
（1）工作原理: (2)若输入端有一个或几个为低电平（设
UIL=0.3V），UB1=UBE=0.7V，T1处于深度饱和状态, UB2≈0.3V ，故T2、T5截止，此时UO=UCC-UBE3-UBE4UR2≈UCC-UBE3-UBE4=（5-0.7-0.7）V ≈ 3.6V，输出F
输入
输出
解： ( 1 )逻辑状态表
ABC
F
三个输入变量的最小项有 23 =
00 0 00 1
1 0
8个，即有8 个组合状态，将这 8 0 1 0
0
个组合状态的输入，输出变量都
01 1 10 0
1 0
列出来，就构成了逻辑状态表，
10 1 11 0
1 1
如表所示。
11 1
0
4.2.1 逻辑函数的表示方法
4.1 逻辑代数运算规则
自等律 A+0=A , A • 1=A 0-1律 A•0=0，A+1=1 互补律 A+A=1 , A A=0 重叠律 A+A=A ，A A=A
交换律：A+B=B+A ,AB=BA
4.1 逻辑代数运算规则
还原律 A=A 结合律：A+(B+C)=(A+B)+C
（AB)C=A(BC) 分配律：A(B+C)=AB+AC，A+BC=(A+B)(A+C)
吸收定律：A+AB=A ，A（A+B）=A, A+AB=A+B
反演律：ABC=A+B+C A+B+C=A B C
4.1 逻辑代数运算规则
逻辑代数运算规则的证明 方法一：用逻辑状态表加以证明，即等号两
边表达式的逻辑状态表完全相等， 等式成立。 方法二：利用已有的公式证明。 如:(A+B）（A+C）=AA+AC+BA+BC =A+AC+AB+BC =A(1+C+B）+BC=A+BC
例如TTL与非门当UCC=5V时， UOH≥2.4V，UOL≤0.4V。
TTL与非门电路
（3）主要参数
②开门电平UON和关门电平UOFF。
开门电平UON是指输出电平刚刚 下降到输出低电平的上限值时的输 入电平，它是保证与非门的输出为 低电平时的输入高电平下限值。
TTL与非门电路
（3）主要参数
②开门电平UON和关门电平UOFF。
4.3 集成门电路
4.3.1 TTL门电路 4.3.2 CMOS门电路
概述
门电路：是数字电路的基本逻辑单元
门电路
TTL门电路 CMOS门电路
为了正确应用集成门电路，除了掌握各种门电
路的逻辑功能以外，还必须了解它们的基本特性和 主要参数
几种门电路的图形符号和逻辑功能
名称 与门 或门 非门 与非门 或非门 异或门
概述
集成电路 是60年代初期发展起来的一种新型半导
体器件。它是经过氧 化、光刻、扩散、外延、 蒸铝等半导体制造工艺，把构成一 定功能的 电路所需的半导体管、电阻、电容等元件及 它们之间的连接导线全部集成在一小片硅片 上，然后封装在一个管 壳内的电子器件。其 封装外形有圆壳形、扁平形或直插式等 多种。
表达式的与项最少，以及在满足与项最少的条件 下，每个与项的变量数最少。
4.2.2 逻辑函数的代数化简法
代数化简法中经常使用的方法： 1、合并项法
利用公式 AB+AB=A，把两项合并成一项。例如：
F = ABC + ABC + AB = AB(C + C)+ AB = AB + AB = A
2、吸收法 利用公式 A+AB=A，消去多余项。例如：
逻辑表达式：用基本运算符号列出输入、输出变 量间的逻辑代数式
逻辑图：用逻辑符号表示输入、输出变量间的逻 辑关系
4.2.1 逻辑函数的表示方法
[例4.2.1]：设一个三输入变量的偶数判别电路，输
入变量为A，B，C，输出变量为F。当输入变量中有偶
数个1时，F=1；有奇数个1时，F=0。试用不同的逻辑
函数表示法来表示。
册规定N0≥8。
TTL与非门电路
（3）主要参数
⑤平均传输延迟时间tpd
平均传输延迟时间tpd 是指输
出脉冲相对于输入脉冲来说的平 均传输延迟时间:
tpd=（tpHL+tpLH）/2
它表示门电路的开关速度，tpd越 小，开关速度越快。
TTL与三态非门电路
三态门的作用:
如果把几个逻辑门的输出端都接到同一根传输线 上，要求每个逻辑门能在不同时刻轮流向传输线传送 信号，这就需要对每个逻辑门进行分时控制.这种带 有控制端的逻辑门就是三态门。
4.2.2 逻辑函数的代数化简法
代数化简法中经常使用的方法： 4、配项法 利用公式 A+A=1，可在某一与项中乘以A+A，展 开后消去多余项。也可利用A+A=A，将某一与项重 复配置，分别与有关与项合并，进行合化简。
4.2.2 逻辑函数的代数化简法
代数化简法中经常使用的方法： 配项法的例子
F AC AC BC BC AC(B B) AC BC(A A) BC ABC ABC AC ABC ABC BC BC(A 1) AB(C C) AC(1 B) BC AB AC
输出
F
1 0 0 1 0 1 1 0
4.2.1 逻辑函数的表示方法
( 3 )逻辑图 若将逻辑表达式中的逻辑运算关系用相应的图形符
号并适当加以连接，则构成逻辑图。
4.2.2 逻辑函数的代数化简法
为什么要化简逻辑函数？ 可以更方便、更直观地分析其逻辑关系，而且
在设计具体的逻辑电路时所用的元件数也会最少， 从而可以降低成本，提高可靠性。
F AB AC BD A B AC BD A(1 C) B(1 D) A B
4.2.2 逻辑函数的代数化简法
代数化简法中经常使用的方法： 3、消去法 利用公式 A+AB=A+B，消去多余变量。 例如：
F AC AB BC BD AC (A C)B BD AC ACB BD AC B BD AC B D
概述
集成电路
模拟集成电路 数字集成电路
4.1 逻辑代数运算规则
逻辑代数又称布尔代数，是研究逻辑关 系的一种数学工具，被广泛应用与数字电路 的分析与设计。逻辑代数表示的是逻辑关系， 它的变量取值只有1和0，表示两个相反的逻 辑关系。
逻辑代数有三种基本的逻辑运算：与运 算、或运算和非运算，其他的各种逻辑运算 都可以由这三种基本运算组成
4.2 逻辑函数的表示与化简
4.2.1 逻辑函数的表示方法 4.2.2 逻辑函数的代数化简法
概述
当一组输出变量（因变量）与一组输入变量（自 变量）之间的函数关系是一种逻辑关系时，称为逻 辑函数。一个具体事物的因果关系就可以用逻辑函 数表示。
4.2.1 逻辑函数的表示方法
逻辑状态表：列出输入、输出变量的所有逻辑状态
图形符号
A
B
&
逻辑表达式
F
F=AB
功能说明
输入全1，输出为1 输入有0，输出为0
A ≥1
B
F
F=A+B
输入有1，输出为1 输入全0，输出为0
A
1
F
FA
输入为1，输出为0 输入为0，输出为1
A
&
F
B
F AB
输入全1，输出为0 输入有0，输出为1
A
≥1
F
B
输入有1，输出为0
F A B 输入全0，输出为1
TTL与非门电路
（2）电压传输特性 当UI从零开始增加时，
在一定范围内输出的高电 平基本不变；
当UI上升到一定数值 后，输出很快下降为低电 平；
如UI继续增加，输出 低电平基本不变。
TTL与非门电路
（3）主要参数
①输出高电平UOH和输出低电平UOL。 UOH是指输入至少有一个为低电平时
的输出电平； UOL是指输入端全为高电平时的输出 电平。 在实际应用中，通常规定了高电平 的下限值及低电平的上限值。
为高电平。
结论:电路具有与非功能。即只有输入全是高电平 时，输出才为低电平；若输入有一个或几个为低 电平，输出就为高电平。
TTL与非门电路
（2）电压传输特性
描述了与非门的输出电压与输入电压之间的 关系。如果把与非门的一个输入端接一个可变的 直流电源，其余输入端接高电平，当输入电压UI 从零逐渐增加到高电平，输出电压便会作出相应 的变化，就可以得到TTL与非门的电压传输特性曲 输入相异，输出为1
A B 输入相同，输出为0
4.3.1 TTL门电路
TTL门电路：是晶体管-晶体管逻辑门电路的简称 TTL门电路的特点： 工作速度快，带负载能力强，抗干扰性能好等。
TTL与非门电路
结构
TTL与非门电路
（1）工作原理:
(1)若输入端A、B、C全部为高电平（设输入电压 UIH=3.6V），T2和T5饱和导通，UB1≈2.1V， UB3=UCES2+UBE5=（0.3+0.7）V=1V，T3导通， T4截止，，UO=UCES=0.3V，输出端F为低电平！