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—— 项目 2 简单抢答器 —— 项目 3 触摸式延时开关 工作任务 任务 1 :集成门电路的功能测试 任务 2 :简单抢答器的设计 任务 3 :触摸式延时开关的设计和制作 学习目标

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—— 项目 2 简单抢答器 —— 项目 3 触摸式延时开关 工作任务 任务 1 :集成门电路的功能测试 任务 2 :简单抢答器的设计 任务 3 :触摸式延时开关的设计和制作 学习目标 - PowerPoint PPT Presentation


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模块二 集成门电路. —— 项目 2 简单抢答器 —— 项目 3 触摸式延时开关 工作任务 任务 1 :集成门电路的功能测试 任务 2 :简单抢答器的设计 任务 3 :触摸式延时开关的设计和制作 学习目标 1 、掌握集成门电路的外特性 2 、掌握集成门电路的检测方法 2 、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法. 2.1 常用集成逻辑门电路的功能测试. 2.1.1 数字集成电路的封装及引脚. 集成电路是将若干个晶体管、二极管和电阻集成并封装在一起的器件。与分立电路相比,集成电路使数字电路的体积大大缩小,功耗降低,工作速度和可靠性得到提高。.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

模块二 集成门电路

  • ——项目2 简单抢答器
  • ——项目3 触摸式延时开关
  • 工作任务
  • 任务1:集成门电路的功能测试
  • 任务2:简单抢答器的设计
  • 任务3:触摸式延时开关的设计和制作
  • 学习目标
  • 1、掌握集成门电路的外特性
  • 2、掌握集成门电路的检测方法
  • 2、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法
slide2

2.1常用集成逻辑门电路的功能测试

2.1.1数字集成电路的封装及引脚

集成电路是将若干个晶体管、二极管和电阻集成并封装在一起的器件。与分立电路相比,集成电路使数字电路的体积大大缩小,功耗降低,工作速度和可靠性得到提高。

slide4

DIP封装的集成电路引脚编号方法:芯片的一端有半月形缺口(有些是一个小圆点,凹口或一个斜切角)用来指示引脚编号的起始位置;起始标志朝左,紧邻这个起始引脚标志的左下方引脚为第1脚,其它引脚按逆时针方式顺序排列。DIP封装的集成电路引脚编号方法:芯片的一端有半月形缺口(有些是一个小圆点,凹口或一个斜切角)用来指示引脚编号的起始位置;起始标志朝左,紧邻这个起始引脚标志的左下方引脚为第1脚,其它引脚按逆时针方式顺序排列。

slide6

向上闭 合

向下断开

slide7

一、与门电路

2.1.3常用门电路的逻辑功能及测试

真值表

slide20

十、问题与讨论

1.归纳异或门、与或非门分别在什么输入情况下输出低电平?什么情况下输出高电平?

A、B取值相同时输出为低电平

A、B取值不同时输出为高电平

slide21

A、B同时为1 或 C、D同时为1时,输出为低电平

A、B中至少有一个为0且 C、D中至少有一个为0时,输出为高电平

slide22

≥1

2.如果要用74LS51实现与非、或非逻辑功能,应如何搭接电路?画出原理图。

slide25

3.多输入门电路的一个输入端接连续脉冲时:

①其余的输入端是什么逻辑状态时,允许脉冲通过?脉冲通过时,输入和输出波形有何差别?

以与门、与非门、或门、或非门为例说明,并画出波形。

slide28

≥1

3.多输入门电路的一个输入端接连续脉冲时:

②如果仅仅想用一个控制端控制输入信号的通断,其余端口如何处理?

例如74LS51,A端输入信号,用B作控制端时,C、D如何处理?

当B=1时,Y与A的信号什么关系?

slide29

≥1

A端输入信号,用C作控制端时,B、D如何处理?

1

1

当C=0时,Y与A的信号什么关系?

slide30

一、集成门电路的应用

2.1.4集成门电路的应用

例2.1:

正确连接4011CMOS集成芯片的外部线路,实现图(a)所示电路。

实现电路如图(b)所示。

slide32

例2.2

利用一个TTL集成电路74LS00(4输入与非门)来构造含有与非门、与门和反相器的电路,如图(a)所示。并写出逻辑表达式。

使用集成芯片74LS00实现。逻辑电路连接74LS00的IC外部引脚,如图(b)所示。

slide34

三、实践应用

例2.7 利用组合逻辑进行汽车警告蜂鸣器的设计。警告蜂鸣器的触发规则如下:若“前大灯亮起且驾驶员车门打开”或者“钥匙处于点火位置且车门打开”,则触发蜂鸣器。

解:汽车警告蜂鸣器的逻辑功能可用图表示。

则表达式可以写成:F=AD+CD

slide36

或者写成:F=D(A+C)可以仅使用两个逻辑门来实现汽车警告蜂鸣器。或者写成:F=D(A+C)可以仅使用两个逻辑门来实现汽车警告蜂鸣器。

slide37

+VCC(5V)

R4

R1

R2

130

4k

1.6k

T3

A

T2

D

Y

T1

uI

uo

D1

T4

R3

1k

2. 2 TTL 集成门电路

(Transistor—Transistor Logic)

2. 2. 1 TTL 反相器

一、电路组成及工作原理

1. 电路组成

D1 — 保护二极管

防止输入电压过低。

当 uI < - 0.5 ~ - 0.7 V 时,

因为 D1 只起保护作用,不参加逻辑判断,为了便于分析,今后在有些电路中将省去。

D1导通, uI被钳制在

- 0.5 ~ - 0.7 V,不可能继续下降。

输入级

中间级

输出级

slide38

+VCC(5V)

R4

R1

R2

130

4k

1.6k

T3

A

D

T2

T1

Y

uI

uo

T4

R3

1k

下一级逻辑门

2. 工作原理

T4截止

3.6V

0V

T3 、 D导通

截止

负载的等效电阻

拉电流

slide39

+VCC(5V)

R4

R1

R2

130

4k

1.6k

T3

A

D

T2

T1

Y

uI

uo

T4

R3

1k

下一级逻辑门

截止

3.6 V

T4深度饱和:uO = UCES4 ≤ 0.3V

T3 、D 均截止

slide41

4K

截止

slide42

uO /V

+VCC

+5V

4

3

1

+

-

+

-

2

uO

uI

1

uI /V

0

1

2

3

4

3. 电压传输特性:

截止区

A

B

线性区

3.6V

C

转折区

饱和区

0.3V

D

E

阈值电压

slide43

u0(V)

UOH

“1”

1

ui(V)

2

3

UOL

(0.3V)

阈值UT=1.4V

理想的传输特性

slide44

+VCC

+5 V

uI / V

+VCC

+5V

2

4k

1

+

-

1

uo

uI

Ri/ 

Ri

T1

0

2

4

6

Ri

+

-

uI

4 输入负载特性:

Ron

Roff

相当于输入高电平

输入相当于低电平

Ri = Ron— 开门电阻(2.5 kΩ)

Ri =Roff — 关门电阻(< 0.7 k)

即:当 Ri为 2.5 k 以上电阻时,输入相当于高电平

即:当Ri为 0 .7 k以下电阻时 , 输入端相当于低电平。

slide48

+VCC(5V)

R4

R1

R2

130

4k

1.6k

T3

A

D

T2

T1

Y

uI

uo

T4

R3

1k

低电平输入电流 max=-0.4mA

下一级逻辑门

高电平输出电流 max=-0.4mA

0V

3.6V

截止

负载的等效电阻

拉电流

74LS系列门电路标准规定:

slide49

+VCC(5V)

R4

R1

R2

130

4k

1.6k

T3

A

D

T2

T1

Y

uI

uo

T4

R3

1k

高电平输入电流 max=20uA

下一级逻辑门

低电平输出电流 max=8mA

截止

3.6 V

74LS系列门电路标准规定:

slide50

+VCC(5V)

R4

R1

R2

130

4k

1.6k

T3

A

D

T2

T1

Y

uI

uo

T4

R3

1k

低电平输入电流 max=-0.4mA

下一级逻辑门

高电平输出电流 max= -0.4mA

0V

3.6V

截止

负载的等效电阻

拉电流

slide51

前后级之间电流的联系

slide52

高电平输入电流 max=20uA

高电平输出电流 max=-0.4mA

不是实际输出电流值,是不允许超出的最大电流值

slide53

负载门

驱动门

1

Y

IOH

1

1

1

1

2

m

高电平输入电流 max=20uA

高电平输出电流 max=-0.4mA

当驱动门输出高电平时最多可驱动多少个同类门电路?

输出高电平时的扇出系数

NOH≤ |IOH| / IIH= 0.4mA/20µA = 20

slide54

低电平输入电流 max=-0.4mA

低电平输出电流 max=8mA

不是实际灌入电流值,是不允许超出的最大电流值

slide55

负载门

驱动门

1

Y

1

1

1

1

2

m

低电平输入电流 max=-0.4mA

低电平输出电流 max=8mA

当驱动门输出低电平时最多可驱动多少个同类门电路?

iI

输出低电平时的扇出系数

NOL≤ IOL/ |IIL| = 8mA/0.4mA = 20

slide56

实用中常用扇出系数 NO表示电路负载能力。

门电路允许带同类门电路的个数。

扇出系数 NO=min(NOH NOL)

slide57

LSTTL门电路的灌电流负载能力远远大于拉电流负载能力。因此,LSTTL门电路的输出负载能力是不对称的。LSTTL门电路的灌电流负载能力远远大于拉电流负载能力。因此,LSTTL门电路的输出负载能力是不对称的。

由于LSTTL 门电路的输入电流也不对称(高电平输入电流小,低电平输入电流大),当LSTTL门电路驱动同类型的TTL 门电路时,这种不对称不存在什么问题。上面对LSTTL 门电路的扇出系数的计算就可以看到这一点。

slide58

LSTTL 门电路驱动LED 时的两种接法,

当用TTL门电路驱动其他负载如LED、继电器等器件时,就会受到这种驱动能力不对称的限制。

IOH(MAX) =0.4mA

IOL(MAX) =8mA

哪个方案是合理的??

slide59

+VCC(5V)

R4

R1

R2

130

4k

1.6k

T3

VCC

A

D

T2

T1

Y

uI

uo

T4

R3

1k

具有推拉输出结构的TTL门电路的输出端不允许直接并联使用。输出端不允许直接接电源VCC或直接接地。

T4过流烧坏

slide60

+VCC(5V)

R4

R1

R2

130

4k

1.6k

T3

A

D

T2

T1

Y

uI

uo

T4

R3

1k

具有推拉输出结构的TTL门电路的输出端不允许直接并联使用。输出端不允许直接接电源VCC或直接接地。

T3过流烧坏

slide62
高电平和低电平的含义

高电平和低电平为某规定范围的电位值,而非一固定值。

1

高电平

高电平信号是多大的信号?低电平信号又是多大的信号?

由门电路种类等决定

低电平

0

正逻辑体制

slide65

2.输入噪声容限

 实际应用中,由于外界干扰、电源波动等原因,可能使输入电平UI偏离规定值。为了保证电路可靠工作,应对干扰的幅度有一定限制,称为噪声容限。

低电平噪声容限

高电平噪声容限

slide66

1

1

输入端噪声容限

G2 输入高电平时的噪声容限:

G2 输入低电平时的噪声容限:

uI

uO

UNH—允许叠加的负向噪声电压的最大值

UNL—允许叠加的正向噪声电压的最大值

G1

G2

输出高电平

输入高电平

典型值 = 3.6 V

典型值 = 3.6 V

输出低电平

输入低电平

典型值 = 0.3 V

典型值 = 0.3 V

slide68

uO

uI

uI

t

0

uO

t

0

1

2.2.4 动态特性

传输延迟时间

tPHL— 输出电压由高到

低时的传输延迟

时间。

Uim

50%Uim

tPLH— 输出电压由低到

高时的传输延迟

时间。

50%Uom

Uom

tpd — 平均传输延迟时间

tPHL

tPLH

典型值: tPHL= 8 ns , tPLH= 12 ns

最大值: tPHL= 15 ns , tPLH= 22 ns

slide72

噪声容限

1输入

1输出

UOHmin

UNH

UIHmin

UILmax

UNL

0输入

UOLmax

0输出

slide73

扇出系数=min(NOH,NOL)

NOL≤ IOL/ |IIL|

NOH≤ |IOH| / IIH

slide74

传输延迟时间

tpd 越小,则门电路开关速度越高,工作频率越高。

slide78

+VCC

+5V

b

R4

R1

R2

e1

c

130

4k

1.6k

e2

T3

A

T2

D

T1

Y

B

T4

D2

D1

R3

1k

输入级

中间级

输出级

2. 2. 5 TTL与非门和其他逻辑门电路

一、TTL 与非门

slide79

+VCC

+5V

R4

R2

R1

+VCC

T3

A

T1

RL

D1

D

T2

Y

R1

T4

B

R3

T1

D1

T2

二、TTL 或非门

输入级

中间级

输出级

slide80

+V CC

+VCC

+5V

RC

R1

R2

+V CC

RC

A

T2

A

&

Y

T1

Y

B

B

T4

D2

D1

R3

2. 2. 6 TTL 集电极开路门和三态门

一、集电极开路门—OC 门(Open Collector Gate)

1. 电路组成及符号

可以线与连接

V CC 根据电路

需要进行选择

2. OC 门的主要特点

OC 门必须外接负载电阻

和电源才能正常工作。

slide81

+V CC

+VCC

G1

RC

&

A

Y1

Y1

A

T2

B

T1

T4

B

G2

&

C

Y2

D

+VCC

Y2

C

T2

T1

T4

D

线与连接举例:

+V CC

线与

RC

Y

Y

slide82

注意

具有推拉输出结构的TTL门电路的输出端不允许直接并联使用。

只有 OC 门才能实现线与。普通 TTL 门输出端不能并联,否则可能损坏器件。

slide83

推拉式输出级并联

当将两个TTL“与非”门输出端直接并联时:

产生一个大电流

1. 抬高门2输出低电平;

2. 会因功耗过大损坏门器件。

注:TTL输出端

禁止直接并联(线与)

slide84

解:为保证电路正常工作,应满足

应用:驱动显示器

[例] 下图为用OC 门驱动发光二极管 LED 的显示电路。

已知 LED 的正向导通压降 UF = 2V,正向工作电流

IF = 10 mA,为保证电路正常工作,试确定 RC 的值。

分析:

  该电路只有在 A、B 均为高电平,使输出 uO 为低电平时,LED 才导通发光;否则 LED 中无电流流通,不发光。

要使 LED 发光,应满足IRc IF = 10 mA。

因此      RC = 270 

slide85

应用:驱动继电器

驱动微型继电器

slide86

VDD

VDD

+5 V

RL

RL

TTL

CMOS

应用:实现电平转换

TTL 与非门有时需要驱动其他种类门电路,而不同种类门电路的高低电平标准不一样。应用 OC 门就可以适应负载门对电平的要求。

OC 门的 UOL  0.3V,UOH VDD,正好符合 CMOS 电路 UIH VDD,UIL  0的要求。

slide87

+VCC

+5V

R4

R2

R1

A

&

Y

T3

B

A

EN

T2

D

T1

Y

B

D3

1

1

T4

R3

A

&

Y

B

EN

EN

二、 输出三态门 –TSL门(Three - State Logic)

1. 电路组成

(1) 使能端低电平有效

(2) 使能端高电平有效

使能端

EN

slide88

+VCC

+5V

R4

R2

R1

T3

A

T2

D

T1

Y

B

D3

T4

1

R3

2. 三态门的工作原理

以使能端低电平有效为例:

Q

P = 1(高电平)

D3截止,

电路处于正常工作状态:

P

(Y = 0 或 1)

使能端

slide89

+VCC

+5V

R4

R2

R1

T3

A

T2

D

T1

Y

B

D3

T4

1

R3

P = 0 (低电平)

T2、T4截止

Q

D3导通

uQ ≤ 1 V

T3、D 截止

可能输出状态:

0、1 或高阻态

输出端与上、下均断开

P

— 高阻态

使能端

记做Y = Z

slide90

使能端的两种控制方式

使能端高电平有效

使能端低电平有效

EN

功能表

EN

Y

0

AB

功能表

1

Z

EN

Y

1

AB

0

Z

EN 即 Enable

slide91

高电平有效

低电平有效

slide92

G1

Y

A1

1

1

EN

EN

1

0

禁止

使能

G2

A2

禁止

使能

1

0

1

使能端

3. 应用举例:

(1) 用做多路开关

slide93

G1

A1

A2

1

0

G2

使能

禁止

EN

1

1

EN

1

使能

禁止

0

1

(2) 用于信号双向传输

slide94

Gn

G1

G2

1

EN

1

1

EN

EN

A1

A2

An

0

1

1

1

1

0

0

1

1

(3) 构成数据总线

数据总线

任何时刻,只允许一个三态门使能,

其余为高阻态。

注意:

slide96
TTL 集成门应用要点

CT54 系列

CT74 系列

(1) 各系列 TTL 集成门的比较与选用

按工作温度和电源允许变化范围不同分为

TTL 集成门的类型很多,那么如何识别它们?各类型之间有何异同?如何选用合适的门?

用于民品

用于军品

  具有完全相同的电路结构和电气性能参数,但 CT54 系列更适合在温度条件恶劣、供电电源变化大的环境中工作。

slide97

CT74S 系列

(即肖特基TTL

简称 STTL)

CT74AS 系列

(即先进肖特基TTL

简称 ASTTL)

CT74H 系列(即高速 TTL简称 HTTL)

CT74L 系列

(即低功耗 TTL

简称 LTTL)

CT74LS 系列

(即低功耗肖特基TTL 简称 LSTTL)

CT74ALS 系列

(即先进低功耗肖特基TTL 简称 LSTTL)

按平均传输延迟时间和平均功耗不同分

CT74 系列(即标准 TTL )

向高速

发展

措施:

(1)采用 SBD 和抗饱和三极管;

(2)采用有源泄放电路;

(3)减小电路中的电阻值。

向低功

耗发展

措施:增大电阻值

向减小

功耗 -

延迟积

发展

  其中,LSTTL 系列综合性能优越、品种多、价格便宜; ALSTTL 系列性能优于 LSTTL,但品种少、价格较高,因此实用中多选用 LSTTL。

slide98

集成门的选用要点

(1)实际使用中的最高工作频率 fm 应不大于逻辑门最高工作

频率 fmax 的一半。

(2)不同系列 TTL 中,器件型号后面几位数字相同时,通常逻辑功能、外型尺寸、外引线排列都相同。但工作速度(平均传输延迟时间 tpd )和平均功耗不同。实际使用时, 高速门电路可以替换低速的;反之则不行。

CT7400

CT74L00

CT74H00

CT74S00

CT74LS00

CT74AS00

CT74ALS00

例如

slide99

(2)TTL 集成逻辑门的使用要点

74 系列应满足 5 V  5% 。

(1)电源电压用+ 5 V,

(2)输出端的连接

a.普通 TTL 门输出端不允许直接并联使用。

b.三态输出门的输出端可并联使用,但同一时刻只能有一个门工作,其他门输出处于高阻状态。

c.集电极开路门输出端可并联使用,但公共输出端和

电源 VCC 之间应接负载电阻 RL。

d.输出端不允许直接接电源 VCC 或直接接地。

e.输出电流应小于产品手册上规定的最大值。

slide100

(3) 多余输入端的处理

与门和与非门的多余输入端接逻辑1

或者与有用输入端并接。

接VCC

通过1 ~ 10 k 电阻接VCC

与有用输入端并接

TTL 电路输入端悬空时相当于输入高电平,做实验时与门和与非门等的多余输入端可悬空,但使用中多余输入端一般不悬空,以防止干扰。

slide103

RC

OC 门输出端需外接上拉电阻

解:

Y = 1

Y = 0

510Ω

5.1kΩ

RI > RON ,相应输入端为高电平。

RI < ROFF ,相应输入端为低电平。

2 4 cmos

2.4、CMOS 集成逻辑门电路

主要要求:

是由增强型 PMOS 管和增强型 NMOS 管组成的互补对称 MOS 门电路。比之 TTL,其突出优点为:微功耗、抗干扰能力强。

掌握 CMOS 反相器的电路、工作原理

和主要外特性。

了解 CMOS 与非门、或非门、开路门、

三态门和传输门的电路和逻辑功能。

了解 CMOS 数字集成电路的应用要点。

slide105

(一)电路基本结构

-

VDD

VDD

VDD

增强型 PMOS 管(负载管)

uGSP

S

S

S

+

B

VP

B

VP

B

VP

G

G

G

构成互补对称结构

D

D

D

Y

uO

Y

uO

Y

uO

A

uI

A

uI

A

uI

D

D

D

VN

B

VN

B

VN

B

G

G

G

+

增强型 NMOS 管

(驱动管)

uGSN

S

S

S

-

(一)电路基本结构

一、CMOS 反相器

UIL = 0 V,UIH = VDD

slide106

(二)CMOS与非门、或非门、与门、或门

CMOS与非门

CC4093内含4个2输入与非门,CC4012内含2个4输入与非门。

与CC4093互换型号:CD4093BMC4093B等。

与CC40120互换型号:CD4012B、MC4012B等。

slide107

(三)CMOS OD门、TSL门及传输门

漏极开路的 CMOS 门

简称 OD 门

需外接上拉电阻 RD

与OC 门相似,常用作驱动器、电平转换器和实现线与等。

slide108

C

EN = 0 时,VP2 和 VN2 导通,呈现低电阻,不影响 CMOS 反相器工作。

Y = A

uI/uO

uO/uI

TG

C

传输门逻辑符号

EN = 1 时,VP2、VN2 均截止,输出端 Y 呈现高阻态。

EN

CMOS TSL门

CMOS 传输门

因此构成使能端低电平有效的三态门。

传输门是一个理想的双向开关,可传输模拟信号,也可传输数字信号。

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(五)CMOS 数字集成电路应用要点

1. 型号

a. CMOS4000 系列

功耗极低、抗干扰能力强;

电源电压范围宽 VDD = 3 ~ 15 V;

工作频率低,fmax = 5 MHz;

驱动能力差

CMOS电路 抗干扰能力很强。电源电压越高,抗干扰能力越强。

b .高速CMOS 系列(又称 HCMOS 系列)

功耗极低、抗干扰能力强;电源电压范围 VDD = 2 ~ 6 V;

工作频率高,fmax = 50 MHz;

驱动能力强。

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c. 高速 CMOS 系列

民品

CC74 系列

按工作温度不同分为

CC54 系列

军品

按电源电压不同分为

CC54HC / 74HC 系列

VDD = 2 ~ 6 V

CC54HCT / 74HCT 系列

T 表示与TTL 兼容

VDD = 4.5 ~ 5.5 V

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2.CMOS 集成逻辑门使用要点

1. 注意不同系列CMOS 电路允许的电源电压范围不同,

一般多用 + 5 V。电源电压越高,抗干扰能力也越强。

2. 闲置输入端的处理

a. 不允许悬空。

b. 可与使用输入端并联使用。但这样会增大输入电容,

使速度下降,因此工作频率高时不宜这样用。

c. 与门和与非门的闲置输入端可接正电源或高电平;或门和或非门的闲置输入端可接地或低电平。

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VCC

VCC

10KΩ

10KΩ

Y1

Y2

&

&

≥1

例:判断如图CMOS电路输出为何状态?

Y0

10 KΩ

Y0=1 Y1=1 Y2=0

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A

Y

&

B

例6

例:已知7400为四二输入与非门,IOH= -400μA,IOL=16mA,UOH=2.4V,UOL=0.4V,输入信号A和B均为高电平时欲推动发光二极管发光,现有发光二极管工作电流为10mA,导通时管压降为1.5V,试求逻辑电路图.若要求A、B有一个或一个以上为低电平时,二极管发光,逻辑图又如何?

返回

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+VCC

+5V

+VCC

+5V

A

Y

&

B

A

Y

1

&

B

输入全高时的驱动电路

输入有低时的驱动电路

返回

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CMOS 门

CMOS 门

TTL 门

TTL 门

OD 门

OD 门

EN

&

悬空

悬空

(b)

(c)

(a)

(d)

解:

VDD

CMOS 门

TTL 门

OD 门

VDD

A

EN=1时

Ya = AB

Yb =A+B

Yc =A

Yd=

B

EN=0时

集成逻辑门电路应用举例

[例] 试改正下图电路的错误,使其正常工作。

VDD

slide117

五、 集成逻辑门电路的应用

主要要求:

了解 TTL 和 CMOS 电路的主要差异。

了解 TTL 电路和 CMOS 电路的接口。

了解集成逻辑门电路的选用和应用。

slide118

在不同系列器件混合使用的系统中,由于各种集成门电路的参数不同,当一种系列的门电路驱动另外一种系列的门电路时,必须满足以下两个条件:在不同系列器件混合使用的系统中,由于各种集成门电路的参数不同,当一种系列的门电路驱动另外一种系列的门电路时,必须满足以下两个条件:

(1)驱动门的输出电压应在负载门所要求的输入电压范围内,即

VOH(min) ≥VIH(min)

VOL(min) ≤VIL(min)

slide119

在不同系列器件混合使用的系统中,由于各种集成门电路的参数不同,当一种系列的门电路驱动另外一种系列的门电路时,必须满足以下两个条件:在不同系列器件混合使用的系统中,由于各种集成门电路的参数不同,当一种系列的门电路驱动另外一种系列的门电路时,必须满足以下两个条件:

(2)驱动门对负载门能提供足够大的灌电流和拉电流,即

I OH( max) ≥ nI IH(max)

I OL(max) ≤ m I OL( max)

式中 n、m 分别为负载电流中IIH、IIL的个数。

ttl cmos
(一)、 TTL电路驱动CMOS电路

1、TTL电路驱动CMOS4000系列电路

在TTL电路输出接一个上拉电阻RU。

TTL电路输出和CMOS 电路输入端之间接入一个CMOS电平转换器。

TTL电路输出低电平电流较大,满足驱动CMOS 电路的要求,而输出高电平的下限值小于CMOS电路输入高电平的下限值,它们之间不能直接驱动。因此,应设法提高TTL电路输出高电平的下限值,使其大于CMOS电路输入高电平的下限值。

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2、TTL电路驱动74HCT高速CMOS电路

高速 CMOS 电路 CC74HCT 系列在制造时已考虑到和TTL电路的兼容问题,它的输入高电平UIH(min) = 2 V,而TTL电路输出的高电平 UOH(min) = 2.7 V,因此,TTL电路的输出端可直接与高速 CMOS 电路 CC74HCT 系列的输入端相连,不需要另外再加其它器件。

cmos ttl
(二)、 CMOS 电路驱动 TTL 电路

1、 CMOS4000 系列驱动 TTL 电路

将同一芯片上的多个CMOS电路并联作驱动门。

在CMOS 电路输出端和TTL电路输入端之间接入CMOS驱动器。

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CMOS4000 系列电路输出的高、低电平都满足要求,但由于TTL 电路输入低电平电流较大,而 CMOS4000系列电路输出低电平电流却很小,灌电流负载能力很差,不能向TTL提供叫大的低电平电流。因此,应设法提高CMOS4000系列电路输出低电平电流的能力。

2、高速CMOS电路驱动TTL电路

高速 CMOS 电路 的电源电压VDD = VCC = 5 V时,CC74HC 和 CC74HCT 系列电路的输出端和 TTL 电路的输入端可直接相连。

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(三)、集成逻辑门电路的选用

若要求功耗低、抗干扰能力强,则应选用CMOS 电路。其中 CMOS4000 系列一般用于工作频率 1 MHz 以下、驱动能力要求不高的场合;HCMOS 常用于工作频率 20 MHz 以下、要求较强驱动能力的场合。

根据电路工作要求和市场因素等综合决定

若对功耗和抗干扰能力要求一般,可选用TTL 电路。目前多用 74LS 系列,它的功耗较小,工作频率一般可用至 20 MHz;如工作频率较高,可选用 CT74ALS 系列,其工作频率一般可至 50 MHz。

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(1)电路组成:

实训电路如图所示,电路中标出的74LS20为双4输入端与非门,74LS05为6非门(OC结构)。

(2)电路原理:

这是用基本门电路构成简易型四人抢答器。A、B、C、D为抢答操作开关。任何一个人先将某一开关按下且保持闭合状态,则与其对应的发光二极管(指示灯)被点亮,表示此人抢答成功;而紧随其后的其他开关再被按下,与其对应的发光二极管则不亮。

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学习目的

掌握触摸式延时开关的工作原理

掌握CD4011的逻辑功能与电气性能。

掌握继电器的功能及主要参数。

熟悉PCB的布线。

项目3 触摸式延时开关
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继电器参数:

线圈电压和功率:这是指继电器正常工作时线圈需要的电压值,(直流还是交流电,)以及线圈消耗的额定电功率。

线圈电阻:它指线圈的电阻值。有时,手册中只给出某型号继电器额定工作电压的和线圈电阻,这时可根据欧姆定律求出额定工作电流。

接点负荷:它指接点的负载能力。继电器的接点在切换时能承受的电压和电流。如JRX-13F:1A*28VDC

slide135

预习要求:

1. 查阅三极管9013、8050的参数,说明在本例中8050和9013所起的作用,两者能否互换?

2. 查阅继电器SRS-05VDC-SL的参数及引脚排列。

3. 对照原理图和PCB图,在原理图上标出CD4011的引脚,并在PCB图上标出9013、8050的管脚。

4. 分析触摸式延时开关的工作原理。

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不同的继电器管脚排列是不一样的,最好还是自己测试。不同的继电器管脚排列是不一样的,最好还是自己测试。

用万用表测量,两脚之间有几十欧至几百欧电阻的两脚是线圈。

线圈不通电时导通的一对是常闭点。

线圈通电时导通的一对是常开点。

一对常闭点和一对常开点都要用的那个脚是公共脚。

问题补充:六脚的继电器,无公用脚。开点,闭点各两脚

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SRS-05VDC-SL为松乐继电器,直流电磁继电器,可用于汽车电器,家用电器,通讯设备及工业自动批控制生产,SRS-05VDC-SL额定工作电压 :250(V) 额定工作电流: 7(A) 、线圈电源 DC5(V) 、线圈功率 0.2W 、外形尺寸 15.7X10.6X12.4(mm)

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当手未触摸金属M时

1、当手未触摸金属M时,与非门1的输入端经R1接电源为高电平,其输出端为低电平,故VD1截止,使与非门2的输入端为低电平,与非门3的输出也为低电平,VT1、VT2均截止,与此同时,电源经R2向C1充电。

slide139

当人手触摸金属板M时

2、当人手触摸金属板M时,由于人体感应使与非门1的输入端由高电平变为低电平,则与非门1输出为高电平,VD1导通,与非门2输出低电平,与非门3输出高电平,使VT1、VT2均导通,继电器K1得电吸合,其触点闭合,发光二极管导通。此时,C1通过VD1放电。

slide140

当手离开M后

3、当手离开M后,与非门的输出端由高到低,VD1截止。此时,电源经R2向C1再次充电,直到与非门2的输入端的电位低于阈值电压时,与非门2才翻转,其输出端才由低电平变为高电平,使VT1、VT2均截止,K失电停止工作,发光二极管熄灭,R2、C1的充电时间常数决定了发光二极管亮的时间。

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