数字电子技术 第三章：集成逻辑门

集成逻辑门是数字电路的基本逻辑元件，是数字电路的基础，它的电性能决定了各种中大规模标准模块电路的基本电性能。三种常用的集成逻辑门系列有：晶体管-晶体管逻辑系列、射极耦合逻辑系列、互补金属氧化物半导体逻辑系列。

集成逻辑门

• 1||| 数字集成电路的分类
  • 按半导体器件分类
    • 双极型集成电路：采用双极型半导体器件为元件
    • 单极型集成电路：采用金属—氧化物—半导体场效应管为元件
  • 按集成电路规模分类
    • 依据：一片集成电路芯片 上上所包含的元器件数目
      • 小规模集成电路
      • 中规模集成电路
      • 大规模集成电路
      • 超大规模集成电路
  • 按设计方法和功能定义分类
    • 非定制电路
    • 全定制电路
    • 半定制电路
• 2||| 半导体器件的开关器件
  • 晶体二极管的开关特性
    • 静态开关特性： 二极管处在导通和截止 两种稳定状态下的特性
      • 正向特性
      • 反向特性
    • 动态开关特性： 二极管处在导通和截止 两种状态转化过程中的特性
      • 反向恢复时间
      • 开通时间
  • 晶体三极管的开关特性
    • 静态特性
      • 截止状态
      • 放大状态
      • 饱和状态
    • 动态特性
      • 开通时间
      • 关闭时间
• 3||| 逻辑门电路
  • 简单逻辑门
    • 与门
    • 或门
    • 非门
  • TTL集成逻辑门
    • 典型TTL与非门电路
    • 常用的TTL集成逻辑门
      • 与门
      • 或门
      • 非门
      • 与非门
      • 或非门
      • 与或非门
      • 异或门
    • 两种特殊的逻辑门电路
      • 集电极开路门（OC门）
      • 三态输出门
      • 子主题
    • 注意事项
      • TTL 逻辑门的使用注意事项 ①TTL 逻辑门的电源电压应满足5V±5%的要求,电源不能反接。 ②一般逻辑门的输出不能并联使用(OC门和三态门除外),也不允许直接与电源或“地”相连接。 ③对逻辑门的多余输入端,应根据不同逻辑门的逻辑要求接电源、地,或者与其他使用的输入引脚并接。例如,将与门和与非门的多余输入端接电源,或门和或非门的多余输入端接地。总之,既要避免多余输入端悬空造成信号干扰,又要保证对多余输人端的处置不影响正常的逻辑功能。
  • CMOS集成逻辑门
    • 基本逻辑门
    • 复合逻辑门
    • 注意事项
      • ①注意所有规定的极限参数指标。如电源电压、输入电压范围、允许功耗、工作环境和储存环境温度范围等。 ②保证正常的电源电压值。CMOS逻辑门的电压工作范围较宽,大多在3~18V范围内均可以工作。一般令电源电压VDD=(VDDmax+VDDmin)/2,其中VDDmax和VDDmin分别表示工作电压的上限和下限。 ③输入端不允许悬空,否则会导致门电路被击穿,一般可视具体情况接电源或地。一般CMOS 逻辑门的输出端不能并联使用。 ④由于CMOS逻辑门电路中MOS管栅极的氧化层很薄,容易被击穿,所以应注意采取一些常规的静电击穿防止措施。例如,在开始进行实验、测量、调试时,应先接通电源后加信号,结束时应先断开信号再关电源;拔插芯片时应先断开电源;储藏、运输时应该使用导电材料屏蔽等。
  • 正逻辑与负逻辑
    • 正逻辑： 高电平1，低电平0
    • 负逻辑： 高电平0，低电平1
• 4||| 逻辑函数的实现
  • 与非门实现
    • 第一步:求出函数的最简与一或表达式。 第二步:将最简与一或表达式变换成与非—与非表达式。 第三步:画出逻辑电路图。
  • 或非门实现
    • 第一步:求出函数的最简或一与表达式。 第二步:将最简或一与表达式变换成或非一或非表达式。 第三步:画出逻辑电路图。
  • 与或非门实现
    • 第一步:求出给定函数F的反函数F的最简与一或表达式。 第二步:对下的最简与一或表达式取反,得到函数F的与一或一非表达式。 第三步:画出逻辑电路图。
  • 异或门实现