数字电子技术基础——第三章 集成逻辑门电路

3.1 概述

逻辑门电路： 由作用类似电子开关的半导体器件构成的电子电路，可以实现一定的逻辑运算功能，如与门，或门，与非门，异或门等。

常用集成逻辑门主要分为TTL门电路和CMOS门电路。

数字系统的输入与输出只有高电平1和低电平0两个状态，但是高低电平不是一个固定的值，有一定的电压幅值变化范围。

开关电路的逻辑控制特性： 二极管，三极管，MOS管等半导体器件构成电子开关用于实现逻辑控制。

在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用，使电路有0，1两个状态。

将电子开关串联或并联： 当开关控制信号A，B为“0”时开关断开；当信号为1时开关闭合。

CMOS反相器（非门）工作原理

特点： 稳态时电源到地没有直流通路，静态功耗小，高电平为+VDD，低电平为0V，信号摆幅大。

实际应用中，采用分立元件来构成逻辑门还是比较少的，一般常采用集成门电路。

常用集成逻辑门

TTL：输入，输出级都是三极管的逻辑门。

CMOS：由类型互补的金属—氧化物—半导体管（PMOS和NMOS）构成。

其它功能的TTL门电路——允许输出端相互连接的两种逻辑门

集电极开路逻辑门

输出低电平和高阻两种状态，没有高电平输出。

输出高阻——输出端与逻辑门内部电路断开，不受输入控制。

1.输出端直接相联实现“线与”逻辑

——OC门输出端相连后外加上拉电阻。

只要有一个OC门输出低电平，相连端为低电平，当所有OC门输出高阻时，相连端为高电平。

2.驱动发光二极管，继电器等大电流负载

例：反相OC门驱动继电器

高阻输出时继电器没有电流通过，触点不能闭合，电动机不被供电。

低电平输出时电流灌入OC门的输出端，继电器得电，触点闭合，电动机通电。

3.实现电平转换

外加上拉电阻，输出的高电平可由上拉电阻所连的电源电压决定，从而使输入，输出的高电平不同，以满足下一级电路的需要。

三态输出（TSL）逻辑门

逻辑门附加使能控制信号EN，使输出有三种状态：0，1，高阻状态。

当使能EN无效时，逻辑门输出端 与内部电路断开，为高阻抗状态；使能有效时实现正常逻辑功能。

TTL和CMOS逻辑门电路的使用注意事项

1.除了OC，三态门外，其它逻辑门输出端绝对不允许互相短接或接电源，地。

2.TTL电路和CMOS电路互联时要注意它们之间的接口电路，以及门电路与外接负载之间的接口电路。

3.TTL系列与CMOS闲置输入端的处理方式： 3.1TTL闲置输入端悬空（不接信号）时，相当于输入高电平。但为防止干扰一般不悬空，闲置端可以按输入逻辑关系接+5V（与）或接参考地（或），也可多个输入并接。

3.2 CMOS逻辑门的输入电阻大，容易接受外界噪声信号，闲置输入端绝不允许开路。 对于与门，闲置输入端应正电源或高电平；对于或门，闲置输入端应接地或低电平。输入端也不宜多输入并接，以防增大输入电容，降低电路的工作速度。