第三章门电路阎共58页
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数字电路教案-阎石-第三章-逻辑门电路
第3章逻辑门电路3.1 概述逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。
简称门电路.用逻辑1和0 分别来表示电子电路中的高、低电平的逻辑赋值方式，称为正逻辑,目前在数字技术中，大都采用正逻辑工作；若用低、高电平来表示，则称为负逻辑。
本课程采用正逻辑。
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态.在数字集成电路的发展过程中，同时存在着两种类型器件的发展。
一种是由三极管组成的双极型集成电路,例如晶体管-晶体管逻辑电路（简称TTL电路）及射极耦合逻辑电路（简称ECL电路）.另一种是由MOS管组成的单极型集成电路，例如N-MOS逻辑电路和互补MOS(简称COMS）逻辑电路。
3。
2 分立元件门电路3。
3.1二极管的开关特性3.2.2三极管的开关特性NPN型三极管截止、放大、饱和3种工作状态的特点工作状态截止放大饱和条件i B＝0 0＜i B＜I BS i B＞I BS工作特点偏置情况发射结反偏集电结反偏u BE〈0，u BC〈0发射结正偏集电结反偏u BE>0，u BC〈0发射结正偏集电结正偏u BE〉0，u BC〉集电极电流i C＝0 i C＝βi B i C＝I CSce间电压u CE＝V CC u CE＝V CC－i C R cu CE＝U CES＝0.3Vce间等效电阻很大，相当开关断开可变很小，相当开关闭合3.2。
3二极管门电路1、二极管与门2、二极管或门u A u B u Y D1D20V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V0V4。
3V4。
3V4.3V截止截止截止导通导通截止导通导通3。
2.4三极管非门3。
2。
5组合逻辑门电路1、与非门电路2、或非门电路3.3 集成逻辑门电路一、TTL与非门1、电路结构(1）抗饱和三极管作用：使三极管工作在浅饱和状态。
因为三极管饱和越深，其工作速度越慢，为了提高工作速度，需要采用抗饱和三极管。
构成:在普通三极管的基极B和集电极C之间并接了一个肖特基二极管(简称SBD）。
数字电子技术基础》第五版阎石第03章门电路
7. 平均传输延迟时间tpd 平均传输延迟时间tpd表征了门电路的开关速度。
tpd = 〔tpLH +tpHL〕/2
一般TTL：10-40ns
3.3.3 其他类型的TTL门电路
一、其他逻辑功能的门电路
1. 与非门
A•B由多发射极三极管实现
当A和B有一个0.为 2V时， VB1 0.9V, T5截止T， 4导通V ， O VOH1
ROFF
RON
RI 较小时，输出高电平；
RI 较大时，输出低电平； RI 不大不小时，工作在线性区或转折区。
(1) 关门电阻ROFF —— 在保证门电路输出为 额定高电平的条件下，所允许RI 的最大值称为关 门电阻。典型的TTL门电路ROFF≈ 0.7kΩ。
(2) 开门电阻RON—— 在保证门电路输出为 额定低电平的条件下，所允许RI 的最小值称为开 门电阻。典型的TTL门电路RON≈ 2kΩ。
C段 D ：转 VIV 折 TH 1 区 .4V, 所V 以 B 12.1V T2,T5同时T 导 4截通 止 所 ， V ， 以 O迅 速 V O L0 D段 E ：饱 VI继 和 续 ， 区 V 而 O 不变 V OV O L
(1) 输出高电平VOH：AB段所对应的输出电平， 一般大于等于3V；
一、半导体二极管的开关特性
二极管的伏安特性曲线
正向导通时 UD(ON)≈0.7V RD≈几Ω ～几十Ω 相当于开关闭合
一、半导体二极管的开关特性
二极管的伏安特性曲线
反向截止时 反向饱和电流极小 反向电阻很大〔约几百kΩ〕 相当于开关断开
二极管的开关电路：
VI=VIL D导通，VO=VOL=0.7V 开关闭合
① A输入低电平时
第三章_门电路
功能表
《数字电子技术基础》第五版
真值表
uA uB
uY
0.3V 0.3V 3.6V
0.3V 3.6V 3.6V
3.6V 0.3V 3.6V
3.6V 3.6V 0.3V
AB Y
00
1
01
1
10
1
11
0
输入有低，输出为高； 输入全高，输出为低。
逻辑表达式
《数字电子技术基础》第五版
TTL与非门常见参数
（1）输出高电平和输出低电平 （2）输入高电平和输入低电平 （3）开门电平和关门电平 开门电平是指保证与非门输出标准低电平时，允许输入 的高电平的最低值。典型值为2 V。 关门电平是指保证与非门输出标准高电平时，允许输入 的低电平的最高值。典型值为0.8V。 （4）扇入系数和扇出系数 扇入系数是指门电路的输入端的个数。 扇出系数是指门电路能够驱动同类门的最大数目。 （5）平均传输延迟时间 （6）阈值电平
正逻辑：高电平表示1，低电平表示0 负逻辑：高电平表示0，低电平表示1
3.2半导体二极管门电路
1、二极管与门电路
《数字电子技术基础》第五版
+VCC(+5V)
AB
Y
R
5V
D1
3kΩ
00
0
A
Y
01
0
D2 0V B
10
0
11
1
uA uB
0V 0V
uY
0.7V
D1 D2 导通 导通
Y=AB
0V 5V 5V 0V
1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND
TTL 反相器电路
6 反相器 74LS04 的引脚排列图
①A=0时，T2、T5截止，T3、T4导通，Y=1。 ②A=1时，T2、T5导通，T3、T4截止，Y=0。
(精选)数电第五版(阎石)第三章课后习题及答案
2
【题3.7】试分析图3.7中各电路图的逻辑功能，写出输出的 逻辑函数式。
2020/2/8
3
（a）图P3.7（a）电路可划分为四个反相器电路和一个三输 入端的与非门电路，如图所示。从输入到输出逐级写出输出 的逻辑函数式，
A1 A',B1 B',C1 C', D ( A1B1C1)'
2020/2/8
6
2020/2/8
7
（c）图P3.7（c）电路可划分为三个与非门电路、两个反相 器电路和一个或非门电路，如图所示。从输入到输出逐级写 出输出的逻辑函数式：
E (AB )',F (CD )',G (EF )',H (INH G )'
Y I ' H (AB)'(CD)' ' (INH ) '
2020/2/8
15
解：在������������取值合理的情况下，Y的逻辑函数式为：
Y (A1A2 B 1B 2 C 1C 2 D 1D 2)'
������������的最大允许值为：
R L(max)
V DD nI OH
VOH mIIH
5 4.4 4 5 106 10 106
( AB CD)' (INH )'
2020/2/8
8
2020/2/8
9
（d）图P3.7（d）电路可划分为两个反相器电路和两个传输 门电路，如图所示。从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数 式：
Y A'B ' AB
2020/2/8
10
【题3.8】 试画出图3-8（a）（b）两个电路的输出电压波形， 输入电压波形如图（c）所示。
数字电子技术第3章门电路
23
青岛科技大学电工电子教研室
R1
4k
vB1
A
(vI )
T1
D1
R2
1.6k
vC 2
T2
vE 2
R3
1k
VCC R4
130
T4
D2 Y
T5
(vO )
输入级 倒相级
输出级
TTL反相器的典型电路
vI = VIH = 3.4V时
vB1 = VIH + VON = 4.1V
T2、T5导通， vB1被钳位在2.1V，
正逻辑与负逻辑
高低电电平平用用逻逻辑辑0高低表1 电表电示平示平用，用逻逻辑辑1表0 表示示 ，
• 非特别说明用正逻辑。
•本书中一律采用正逻辑。 高←→1；低←→0。
• 高低电平的允许范围
图3.1.2 正逻辑与负逻辑
5
青岛科技大学电工电子教研室
3.2 半导体二极管和三机关的开关特性 3.2.1 半导体二极管的开关特性
* 3.6其他类型的双极性数字集成电路
* 3.7 Bi-MOS电路 * 3.8 TTL电路与MOS电路的接口
青岛科技大学电工电子教研室
退出2
§3-1 概述
门电路 用于实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的
单元电路。 常用：与门、或门、非门、或非门、与非门的
电路等。
3
青岛科技大学电工电子教研室
单开关电路
17
五、动态开关特性
从二极管已知，PN 结存在电容效应。
在饱和与截止两个 状态之间转换时， iC的变化将滞后于VI， 则VO的变化也滞后 于VI。
18
青岛科技大学电工电子教研室
六 、三极管反相器
第3章节 门电路 福州大学课件数字电子技术基础资料
《数字电子技术基础》第五版
3.3 CMOS门电路 3.3.1 MOS管的开关特性
金属层
一、MOS管的结构
氧化物层
数字电路 第3章
半导体层
PN结
S (Source)：源极 G (Gate)：栅极 D (Drain)：漏极 B (Substrate):衬底
《数字电子技术基础》第五版
以N沟道增强型为例：
VGS（off）<0
P沟道耗尽型 夹断电压： VGS（off）>0
《数字电子技术基础》第五版
数字电路 第3章
3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理
一、电路结构
互补输出结构
《数字电子技术基础》第五版
数字电路 第3章
3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理
一、电路结构
–当VIL＝0时，T1截止，T2导 通，Vo＝VDD；
第3章 门电路
目录：
• 3.1 概述 • 3.2 半导体二极管门电路 • 3.3 CMOS门电路 • 3.5 TTL门电路
数字电路 第3章
《数字电子技术基础》第五版
3.1 概述
数字电路 第3章
• 门电路：实现基本运算、复合运算的单元电 路，如与门、与非门、或门 · · · · · ·
门电路中以高/低电平 表示逻辑状态的1/0
VON—二极管的 开启电压
《数字电子技术基础》第五版
2. 二极管的开关等效电路：
数字电路 第动态电流波形：
数字电路 第3章
反向恢复时间tre ns级
《数字电子技术基础》第五版
3.2.2 二极管与门
设VCC = 5V，加到A,B： VIH=3V VIL=0V 二极管导通时VDF=0.7V
3.3 CMOS门电路 3.3.1 MOS管的开关特性
金属层
一、MOS管的结构
氧化物层
数字电路 第3章
半导体层
PN结
S (Source)：源极 G (Gate)：栅极 D (Drain)：漏极 B (Substrate):衬底
《数字电子技术基础》第五版
以N沟道增强型为例：
VGS（off）<0
P沟道耗尽型 夹断电压： VGS（off）>0
《数字电子技术基础》第五版
数字电路 第3章
3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理
一、电路结构
互补输出结构
《数字电子技术基础》第五版
数字电路 第3章
3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理
一、电路结构
–当VIL＝0时，T1截止，T2导 通，Vo＝VDD；
第3章 门电路
目录：
• 3.1 概述 • 3.2 半导体二极管门电路 • 3.3 CMOS门电路 • 3.5 TTL门电路
数字电路 第3章
《数字电子技术基础》第五版
3.1 概述
数字电路 第3章
• 门电路：实现基本运算、复合运算的单元电 路，如与门、与非门、或门 · · · · · ·
门电路中以高/低电平 表示逻辑状态的1/0
VON—二极管的 开启电压
《数字电子技术基础》第五版
2. 二极管的开关等效电路：
数字电路 第动态电流波形：
数字电路 第3章
反向恢复时间tre ns级
《数字电子技术基础》第五版
3.2.2 二极管与门
设VCC = 5V，加到A,B： VIH=3V VIL=0V 二极管导通时VDF=0.7V
《数字电子技术基础》第五版：第三章 门电路
16mA N1 1mA 16
(2)高电平输出时的扇出数
400A N2 40A 10
若N1≠N2，则取较小的作为电路的扇出数。
六、输入端电阻特性：
输入低电平时，输入端串接电
阻的影响
VI
RP R1 RP
( VCC
0.7 )
VI(V)
1.4 0.8
0 0.91 1.93
RI(kΩ)
•当串接电阻小于 RO 0.5k 时，能可靠实现输入低电平
当串接电阻远大于 RO 2k 时，应视为输入高电平。
门间限流电阻的确定
1 VOH R VIH 1
G1
IIH G2
1 VOL R VIL 1
G1
IIL G2
为了保证G1输出的高、低电平能正确地传输到G2的输入端，
门间限流电阻R不能太大，要求：
1、当VO1=VOH 时，应满足VI2≥VIH（min)
A BY 0 00 0 11 1 01 1 11
§3.5 TTL门电路
双极性数字集成电路中应用最广的是TTL电路 （Transistor-Transistor-Logic的缩写） §3.5.2 TTL反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构：输入端和输出端都是三极管结构。
电路由三部分组成：
T1、R1，D1构成的输入级； T2、R2、R3组成的倒相级， T4、T5、D2、R4组成输出级。
OC门的电路结构和逻辑符号：
Y ABCD
n个OC门的输出接在一起， 只要有一个是低电平，Vo是低电平； 每个输出都是高电平时，Vo是高电平。
三、TTL门的输入端噪声容限
当电路受到干扰时，在保证输出高、低电平基本不变的条
件下，输入电平的允许波动范围。（输入噪声的电压幅值）
(2)高电平输出时的扇出数
400A N2 40A 10
若N1≠N2，则取较小的作为电路的扇出数。
六、输入端电阻特性：
输入低电平时，输入端串接电
阻的影响
VI
RP R1 RP
( VCC
0.7 )
VI(V)
1.4 0.8
0 0.91 1.93
RI(kΩ)
•当串接电阻小于 RO 0.5k 时，能可靠实现输入低电平
当串接电阻远大于 RO 2k 时，应视为输入高电平。
门间限流电阻的确定
1 VOH R VIH 1
G1
IIH G2
1 VOL R VIL 1
G1
IIL G2
为了保证G1输出的高、低电平能正确地传输到G2的输入端，
门间限流电阻R不能太大，要求：
1、当VO1=VOH 时，应满足VI2≥VIH（min)
A BY 0 00 0 11 1 01 1 11
§3.5 TTL门电路
双极性数字集成电路中应用最广的是TTL电路 （Transistor-Transistor-Logic的缩写） §3.5.2 TTL反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构：输入端和输出端都是三极管结构。
电路由三部分组成：
T1、R1，D1构成的输入级； T2、R2、R3组成的倒相级， T4、T5、D2、R4组成输出级。
OC门的电路结构和逻辑符号：
Y ABCD
n个OC门的输出接在一起， 只要有一个是低电平，Vo是低电平； 每个输出都是高电平时，Vo是高电平。
三、TTL门的输入端噪声容限
当电路受到干扰时，在保证输出高、低电平基本不变的条
件下，输入电平的允许波动范围。（输入噪声的电压幅值）
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第一节 常见元器件的开关特性
3.MOS管的开关特性
B、MOS管动态开关特性 设输入ui的低电平为0V，高电平为VDD ➢当输入ui由低电平0V正跃到高电平 VDD时，NMOS管需经过ton才能由截止 转为导通； ➢当输入ui由高电平VDD负跃到低电平 0V时，NMOS管需经过toff才能由导通 转为截止； MOS管输出总是滞后于输入，响应较慢。
1.TTL集成逻辑门电路 TTL集成逻辑门电路：输入级和输出级都为晶体三极管，所以 称为晶体管-晶体管逻辑门电路，英文简写为TTL。
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
输1.入T级TL由集多成发逻射辑极门晶电体管路T1
和基极电组R1组成，它实现 了输入变量A、B、C的与运 算
关。
Hale Waihona Puke 静态开关特性 ： 什么条件下导通，什么条件下截止
开关特性
动态开关特性 ： 导通与截止两种状态之间转换过程的特性
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第一节 常见元器件的开关特性
1.二极管的开关特性
A、晶体二极管静态开关特性
VON ：门槛电压或称阈值电压、开启电压 VD ：导通电压降
二极管正向导通时 的等效电路
第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
2.集电极开路TTL“与非”门(OC门)
集电极 开路
OC门与的优点： 1.输出端能并联使用(线与) 2.满足对不同高电平输出
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
2.集电极开路TTL“与非”门(OC门)
(1).OC门的输出端并联，实现 线与功能。RL为外接负载电阻。
第一节 常见元器件的开关特性
数电第03章
四、三态输出门 三态：0 、 1 、 高阻 1 0 A 1
1 0
A 0
EN 0时， Y A
EN 1时， Y Z (高阻)
《数字电子技术基础》第三章
三态门的用途
总线结构
数据双向传输
《数字电子技术基础》第三章
3.5 TTL门电路
3.5.1双极型三极管的开关特性 一、双极型三极管的结构与工作原理
2、当vI VOH vGS 1 0 VDD时 vGS 2 VDD VGS (th) N
T1截止 T2导通，输出 VOL 0
• 输入和输出之间为逻辑非—非门（反向器） • T1T2工作时处于互补状态—互补对称式金属-氧化物-半导体电 路（CMOS电路） • 优点：静态功耗小(静态时iD=0)
《数字电子技术基础》第三章
获得高、低电平的基本原理
《数字电子技术基础》第三章
正逻辑：高电平表示1，低电平表示0 负逻辑：高电平表示0，低电平表示1
高/低电平都 允许有一定 的变化范围
《数字电子技术基础》第三章
3.2半导体二极管门电路
半导体二极管的结构和符号 （Diode）
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
T1通 T2通
1 1 若T1 , T2参数完全对称， vI VDD时，vO VDD 2 2 1 此时vI 称为阈值电压，用 VTH 表示，即VTH VDD 2
2、电流传输特性
《数字电子技术基础》第三章
三、输入噪声容限
在VI 偏离VIH 和VIL的一定范围内， VO 基本不变； 在输出变化允许范围内 ，允许输入的变化范围 称为输入噪声容限
• 近似认为: • VBE < VON iB = 0 • VBE = VON iB 的大小由外电路电压、电阻决定
第三章 逻辑门电路教材
输出电平(TTL)：
0V
输出高电平UOH>2.7V 输出低电平UOL<0.5V
0
UIL上0限.5V
0
低电平
Vcc
逻辑“0”和逻辑“1”对应的电压范
围宽，因此在数字电路中，对电子
元件、器件参数精度的要求及其电
Uo 源的稳定度的要求比模拟电路要低。 UI
S
实际开关为晶体二极管、 三极管以及场效应管等电
当uI=UIH时，三极管深度饱和，uo=USEs=UOL － 开关闭合
当uI=UIL时，三极管截止，uO=Vcc=UOH
－ 开关断开
4. 三极管开关电路的分析方法
①进行假设； ②分析估算； ③比较检查；④ 写出结果
【例3.1】分析如图所示的三极管 开 关 电 路 ， 已 知 RC=1k ， VCC=12V ， β=60 。 在 下 列 条 件 下
因为IB>IBS，所以T饱和，VO=0.3V
（3）当输入悬空时设T导通，VBE=0.7V
IB
I R1 I R2
VCC R1
VBE R3
VBE VBB R2
5 0.7 0.7 8 4.7 3 18
0.075 mA
因为IB>IBS，所以T饱和，VO=0.3V
VI
+
D反偏时：RD=∞ ，ID=0， UD=VI——相当开关断开
（3）实际二极管的开关特性（伏安特性）
ID/mA
锗硅
VZ
IS
UD/V
0 VD
特性：① UD0（反偏和零偏） 时D截止；
② UDVD（开启电压）时D导通， D导通时UD=VD——钳位作用 ；
第三章门电路阎 58页PPT文档
三、低功耗肖特基系列
74LS/54LS （Low-Power Schottky TTL） 四、74AS,74ALS （Advanced Low-Power Schottky
TTL） 3.5 其他类型的双极型数字集成电路* DTL：输入为二极管门电路，速度低，已经不用 HTL：电源电压高，Vth高，抗干扰好，已被
（a）正脉冲噪声容限
当输入信号为窄脉冲，且接 近于tpd时，为使输出状态改 变所需的脉冲幅度。交流噪声 容限远大于直流噪声容限。
（b）负脉冲噪声容限
三、电源的动态尖峰电流
VO VOL
VO VOH
1、两种静态下 载的 电电 流源 ：负
VOVO时 L ， T2,5导通 T4截 ，止 ICC LVCC R1VB1
输出端并联可实现“线 与”
三、三态输出门（Three state Output Gate ,TS）
输出有三个V状 OL,V态 OH，：高(Z阻 )
(1)EN0,P1,D截止，为“工作 Y状A态B” (2)EN1,P0,D导通，为“高阻 Y状Z态”
三态门的用途
74/54系列（标准系列）：如74 00 器件的命名请参照书后的附录 SN 74 XX 00 C D
CMOS替代 ECL：非饱和逻辑，速度快，用于高速系统 I2L：属饱和逻辑，电路简单，用于LSI内部电路
3.4 CMOS门电路
+VDD RD
D uo G
3.4.1、场效应管的开关特性
iD(mA)
iD(mA)
uGS=10V 8V 6V
ui
S
4V
2V
工作原理电路
0
UT
uGS(V) 0
uDS(V)
转移特性曲线 输出特性曲线
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（a）正脉冲噪声容限
当输入信号为窄脉冲，且接 近于tpd时，为使输出状态改 变所需的脉冲幅度。交流噪声 容限远大于直流噪声容限。
（b）负脉冲噪声容限
三、电源的动态尖峰电流
VO VOL
VO VOH
1、两种静态下 载的 电电 流源 ：负
VOVO时 L ， T2,5导通 T4截 ，止 ICC LVCC R1VB1
3.3.4 TTL反相器的动态特性
一、传输延迟时间 1、现象： 导通延迟时间tPHL 截止延迟时间tPLH 传输延迟时间
tpdtPLH2tPHL
2、原 :结 因电D 容 和 T（ ）的,存 分在 布电容的
二、交流噪声容限
由于三极管的开关时间和分布电容 的充放电过程，输入信号状态变化时 必有足够的变化幅度和作用时间才能 使输出状态改变
二.输出特性
高 电
平
输
出
等
效
电
路
高 电 平 输 出 特 性
低 电 平 输 出 等 效 电 路
低电平输出特性
扇出系数 门电路输出驱动同类门的个数
因IL拉受限制，故负载数量有限。
IiH1
IiH2
IOH IiH3
前级输出为 高电平时—拉电流负载。
前级输出为 低电平时—灌电流负载。 IiL1
截止状态 G
ui<UT
+VDD RD
导通状态
+VDD
RD
D uo=+VDD
G ui>UT
D uo≈0
S 开关时间
S
3.4.2 CMOS反相器的电路结构及工作原理
一.电路结构 +VDD
+10V
TP
uA
uY
+VDD
+10V RONP
uY 10V
S
+VDD
+10V
S
uY 0V
RONN
TN Y A
(a) 电路
4.
速度提高t pd（( ns )
1 2
）的同时功耗也增加P(（mw)2倍 ）
二、肖特基系列74S/54S（Schottky TTL）
1. 电路改进 (1) 采用抗饱和三极管 (2) 用有源泄放电路代替74H系列中的R3 (3) 减小电阻值
(4) 2. 性能特点:速度进一步提高，电压传输特性没有线性区，功耗增大
输出端并联可实现“线 与”
三、三态输出门（Three state Output Gate ,TS）
输出有三个V状 OL,V态 OH，：高(Z阻 )
(1)EN0,P1,D截止，为“工作 Y状A态B” (2)EN1,P0,D导通，为“高阻 Y状Z态”
三态门的用途
74/54系列（标准系列）：如74 00 器件的命名请参照书后的附录 SN 74 XX 00 C D
VCCVC2 R2
3.4mA
VOVOH 时 ,T4没接负 ICC载 H VCC R1VB1
VCC0.91.1mA R1
2、动态尖峰电流（P126）
影响： 1.使电源的平均电流增加； 2.尖峰电流较大时，将通过电源线和地线及电源的内阻形成 一个系统内部的噪声源。应抑制在允许的限度内。
CD 段： VI VDD VGS ( TH )P
T2导通， T1截止 VO VOL 0
BC 段： VGS ( TH )N V I V DD VGS ( TH )P
T1 ,T2同时导通
若T1 ,T2参数完全对称，
1
Y
电路图
逻辑符号
三极管临界饱和时的基极电流为：
IBS5400.130.12mA
iB＞IBS，三极管工作 在饱和状态。输出电 压uY＝UCES＝0.3V。
①uA＝0V时，三极管截止，iB＝0，iC＝0， 输出电压uY＝VCC＝5V
②uA＝5V时，三极管导通。基极电流为：
iB
50.7mA1mA 4.3
二、电ห้องสมุดไป่ตู้的传输特性
AB段：截止V区 I 0.6V, VB1 1.3V T2、T5截止， T4导通VOH VCCVR2 VBE4 VD2 3.4V BC段：线性0区 .7V VI 1.3V T2导通且工作在放T大 5截区止，， T4导通， VI VO
CD 段：转折 VI 区 VTH1.4V, VB1 2.1V T2,T5同时导T通 4截， 止 ， VO迅速 VOL0 DE 段：饱和 VI继 区续 ，而 VO不变 VO VOL
A
Y
0
1
1
0
YA
•3.3.2 TTL反相器的电路结构和工作原理
一、电路结构
VCC 5V VIH 3.4V VIL 0.2V PN结 导 通 压 降VON 0.7V
VI VIL0.2V(A0) VO VOH(Y1)
VI VIH3.4V(A1) VO VOL(Y0)
工作时需要 RL,V 外 CC接 ;只要 RL,VCC取值合适，定可 A,B同为高T时 5饱，和 VOL0 A或B为0时， T5截止 VOVC（ C VCC可以不等 VCC ） 于
OC门实现的线与
Y1、Y2有 一 个 Y即低为 低 ， 只 有，两 Y才者为同高高 YY1Y2 ABCDABCD
器件系列和 品种代号
陶瓷封装直插
工作温度范围： 0~70度
生产厂商
3.3.6 TTL数字集成电路的各种系列
一、高速系列74H/54H 1. 电路的改进:(1)输出级采用复合管（减小输出电阻Ro） 2. (2)减少各电阻值
标7系 准 4 列 tpd 1： n 0,P s1m 0 W
3. 2. 性能特点
Vi
1.4V
0
R
开门电阻 RON
在保证非门输出为低时， 允许输入电阻Ri的最小值。
当RI≥ RON时， 相当输入高电平。
RON＝2 .5KΩ
关门电阻 ROFF
在保证非门输出为高时，允许 输入电阻Ri的最大值。
当RI≤ ROFF时， 相当输入低电平。
ROFF＝0.7 KΩ
悬空的输入端（RI＝∞）相当于接 高电平。
V V V NH
OH(min) IH(min)
V V V NL
IL(max) OL(max)
3.3.3 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 一.输入特性
输入电压与输入电流之间的关系曲线，即ii = f（Vi）
输入短路电流IIS
IISVCR C 1Vb1e54 0 K .71.0 7m 5A
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）
成 双极型 射极耦合逻辑门 （ECL）
逻
集成注入逻辑门电路 （ I 2 L ）
辑
N沟道MOS门 (NMOS)
门 单极型(MOS型) P 沟道MOS门 (PMOS)
互补MOS门 (CMOS)
集成：把晶体管、电阻、和导线等封装在一个芯片上。
CMOS替代 ECL：非饱和逻辑，速度快，用于高速系统 I2L：属饱和逻辑，电路简单，用于LSI内部电路
3.4 CMOS门电路
+VDD RD
D uo G
3.4.1、场效应管的开关特性
iD(mA)
iD(mA)
uGS=10V 8V 6V
ui
S
4V
2V
工作原理电路
0
UT
uGS(V) 0
uDS(V)
转移特性曲线 输出特性曲线
3.1 概述 逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电
子电路，简称门电路。
基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、 与非门、或非门、与或非门和异或门等。
逻辑1和0： 电子电路中用高、低电平来表示。
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件 的导通、截止（即开、关）两种工作状态。
3.2 半导体二极管门电路 3.2.1、二极管的开关特性
4. 异或门
二、集电极开路的门电路
1、推拉式输出电路结构的局限性 ① 输出电平不可调 ② 带载能力不强，尤其是高电平
输出 ③ 输出端不能并联使用
OC门
2、OC门的结构特点
输 出 端 OC 为 三 极T管 5，T5可 承 受 较 大 电 压 、 电 流 如 ， SN740:740m A/ 30V
0
11
1
Y=AB
A&
Y
B
3.2.3、二极管或门
AB
Y
00
0
01
1
10
1
11
1
uA uB
0V 0V 0V 3V 3V 0V 3V 3V
uY
0V 2.3V 2.3V 2.3V
D1 D2 截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通
Y=A+B
A ≥1
Y B
3.3 TTL集成门电路
集成门电路按开关元件分类
3.3.1、三极管的开关特性
NPN 型 三 极 管 截 止 、 放 大 、 饱 和 3 种 工 作 状 态 的 特 点
工作状态 条件
偏置情况
工
作 集电极电流
特
点
ce 间 电 压
ce 间 等 效 电 阻
截止 iB＝ 0
发射结反偏 集电结反偏 uBE<0， uBC<0
iC＝ 0
uCE＝ VCC
很大， 相当开关断开
• 需要说明的几个问题： ① T2的输 VC2和 出 Ve2变化方,故 向称 相倒 ;反相级
输出级在稳态下，T4和T5总
② 有一个导通、一个截止;既
能降低功耗又提高了带负载 能力，称推拉式