《数字电子技术》课程PPT教学课件课件（电类）第03章 逻辑门电路 3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题

3.6逻辑门电路使用中的几个实际问题3.6.1各种门电路之间的接口问题3.6.2门电路带负载时的接口问题S

3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题 3.6.1 各种门电路之间的接口问题 3.6.2 门电路带负载时的接口问题

各种门电路之间的接口问题3.6.1在数字电路或系统的设计中，往往将TTL和CMOS两种器件由于每种混合使用，以满足工作速度或者功耗指标的要求。器件的电压和电流参数各不相同，因而在这两种器件连接时要满足驱动器件和负载器件以下两个条件：1)驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范围，包括高、低电压值（属于电压兼容性的问题）。2）驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流（属于门电路的扇出数问题）；A

1)驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范 围，包括高、低电压值（属于电压兼容性的问题）。 在数字电路或系统的设计中，往往将TTL和CMOS两种器件 混合使用，以满足工作速度或者功耗指标的要求。由于每种 器件的电压和电流参数各不相同，因而在这两种器件连接时 ，要满足驱动器件和负载器件以下两个条件： 2)驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流（属 于门电路的扇出数问题）； 3.6.1 各种门电路之间的接口问题

负载器件所要求的输入电压UIVo11驱动门负载门VoH(min)VH(min)NVoH (min)VoL(max)≤VuL(max)ViH(minVL (max)Vol(max)A人

vO vI 驱动门 负载门 1 1 VOH (min) vO VOL(max) vI VIH (min) VIL (max) 负载器件所要求的输入电压 VOH(min) ≥ VIH(min) VOL(max) ≤ VIL(max)

对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流0Lu灌电流O1n个MLOL(max)IL(total)0-1CTH拉电流IHOH(maxIH(total)2

灌电流 I I IL OL IIL 拉电流 IIH IOH IIH 1 0 1 1 1 . 1 n个 0 1 1 1 0 . 1 n个 对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流 IOH(max) ≥ IIH(total) IOL(max) ≥ IIL(total)

驱动电路必须能为负载电路提供合乎相应标准的高、低电平驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动电流驱动电路负载电路M1、)VoH(min)VIH(min)N2、）VoL(max)VIL(max)>3、) /loH(max)H(total)4、）oL(max)L(total)A

驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动电流 驱动电路 负载电路 1、）VOH(min) ≥ VIH(min) 2、）VOL(max) ≤ VIL(max) 4、）IOL(max) ≥ IIL(total) 驱动电路必须能为负载电路提供合乎相应标准的高、低电平 IOH(max) ≥ I 3、） IH(total)

2、CMOS门驱动TTL门CMOS门（4000系列）：Von（mim=4.9VVoL(max) =0.1VloH(max)=-0.51mAloL(max-0.51mATTL门（74系列）：VrH(min) = 2VVuL(max)-0.8VIH(max)=20μAIL(max)--0.4mA,输出、输入电压VccVDD之OH(min)VIH(min)VoL(max) ≤ Vu(max)R2RiT带拉电流负载个T4 oH(max) (total)R3T2带灌电流负载？AS

2、 CMOS门驱动TTL门 VOH（min)=4.9V VOL(max) =0.1V TTL门（74系列）： VIH(min) = 2V VIL(max )= 0.8V IOH（max)=-0.51mA IIH（max)=20A VOH(min) ≥ VIH(min) VOL(max) ≤ VIL(max) 带拉电流负载 输出、输入电压 带灌电流负载? T3 VDD VCC T4 R1 R2 R3 T1 T2 CMOS门(4000系列）： IOL（max)=0.51mA IIL（max)=-0.4mA， IOH(max) ≥ IIH(total)

例用一个74HC00与非门电路驱动一个74系列TTL反相器和六个74LS系列逻辑门电路。试验算此时的CMOS门电路是否过载？74HC0074系列CMOS门VoL(max) =0.33VVoH (min)-3.84V,&1loL(max=4mAloH (max)--4mAa74系列：74LS系列VL(max) =0.8VV(min)-2V,I（max)-004mAIL（max)-1.6mA74LS系列Im（max=0.02mA,IIL（max)--0.4mAVoH(min) ≥ VH(min)VoL(max)≤VL(max)公

例 用一个74HC00与非门电路驱动一个74系列TTL反相 器和六个74LS系列逻辑门电路。试验算此时的CMOS门 电路是否过载？ VOH（min)=3.84V， VOL(max) =0.33V IOL（max)=4mA IOH（max)=-4mA 74HC00： IIH（max)=004mA IIL（max)=1.6mA 74系列： VIH（min)=2V， VIL(max) =0.8V & 1 1 1 . CMOS门 74系列 74LS系列 74LS系列 I IIH（max)=0.02mA， IL（max)=-0.4mA， VOH(min) ≥ VIH(min) VOL(max) ≤ VIL(max)

灌电流情况74HC00:loL(max)=4mA74系列CMOS门74系列反相器：IL(max)=1.6mA&174LS门:IL(max)=0.4mA总的输入电流/L(total-1.6mA+6x×0.4mA=4mA74LS系列o拉电流情况74HC00:loH(max)-4mA174系列反相器IH(max)=0.04mAIH(max)=0.02mA总的输入电流IH(total=0.04mA+6x0.02mA-0.16mA驱动电路能为负载电路提供足够的驱动电流A

总的输入电流IIL(total)=1.6mA+60.4mA=4mA 灌电流情况 拉电流情况 74HC00: IOH(max)=4mA 74系列反相器: IIH(max)=0.04mA 74LS门： I 总的输入电流 IH(max)=0.02mA IIH(total)=0.04mA+60.02mA=0.16mA 74HC00: IOL(max)=4mA 74系列反相器: IIL(max)=1.6mA 74LS门： IIL(max)=0.4mA 驱动电路能为负载电路提供足够的驱动电流 & 1 1 1 . CMOS门 74系列 74LS系列

3.TTL门驱动CMOS门（如74HC）TTL（74LS）：CMOS（74HC)：V(min)为3.5VVoH(min)=-2.7V式2、3、4、都能满足，但式1VoH(mim）≥Vm(mm)不满足VDD=5 VVcc=5VR2RRpLKTXTVolTETsR3VoH=VDD-Rp(lo+nl)（I：TTL输出级T，截止管的漏电流A2

3. TTL门驱动CMOS门(如74HC ） VOH(min) =2.7V VIH(min)为3.5V TTL（74LS ）： CMOS（74HC）： 式2、3、4、都能满足，但式1 VOH(min) ≥VIH(min)不满足 VOH =VDD − RP (I O + nIIH） （IO ：TTL输出级T3截止管的漏电流）

3.6.2门电路带负载时的接口电路1.用门电路直接驱动显示器件门电路的输入为低电平，输出为高电平时，LED发光1U1Von -VeLEDR:IDR当输入信号为高电平，输出为低电平时，LED发光VccVcc -VF -VoLRR=IDLED1U1E人

1. 用门电路直接驱动显示器件 3.6.2 门电路带负载时的接口电路 LED R vI 1 D OH F I V V R − = D CC F OL I V V V R − − = 门电路的输入为低电平，输出为高电平时，LED发光 当输入信号为高电平，输出为低电平时,LED发光 VCC LED R vI 1