代码收藏家 数字电路和模拟电路-4基本逻辑门电路
目录
一、基本逻辑门电路
1、二极管或门电路
分析：
首先二极管正极高于负极，相当于一条导线，如果二极管正极小于负极，相当于断开的导线。
优先导通原则：电流会根据压降差选择优先导通的一路，当一路导通顺时电流就增大，那么二极管就处于一个导线，另一路的二极管就要根据优先导通后的原则去判断。
2、二极管与门电路
分析：
首先二极管正极高于负极，相当于一条导线，如果二极管正极小于负极，相当于断开的导线。
3、三极管非门电路
分析：
若A点输入0V，三极管截止状态，因为如果三极管要离开截止状态，发射结要正偏，但是0V不足以使发射极正偏，那么3-2这条路不通，那么L直接接入Vcc，所以L是5v。
若A点输入5V，那么发射结正偏，因为Vb>Ve(1>2)，电阻Rb设计合理的话，流入基极电流Ib会很大，那么三极管就处于饱和状态，那么3-2这条路就接通了，那么L相当于接入地或者饱和压价0.1v左右，L就是0V。
4、二极管与门或非门电路的缺点
在多个门串接使用时，会出现：
原因是稳压二级管由于制造工艺,功率,正反压降以及击穿电压都会存在某些不同,从而导致电压降低
分析：
如上图，左边D1二极管正偏，且压降5v-0v大于D2的5v-5v，属于导通状态，D1相当于导线，D2截止相当于断开，p点接入0v，实际因为管压降的关系可能是0.7v，同L点电压继续因为管压降可能是0.7+0.7=1.4v，如果无限级联下去，那么L就不是低电平了。
5、解决方法
将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。
分析：
三极管是采用饱和状态的时候2、3导通，L候是0.3v，截止状态的时候是接到vcc，不会有电平偏移的问题，并且驱动能力强。
6、DTL与非门电路
分析：
当A、B、C全接为高电平5V时，二极管D1～D3都截止，而D4、D5和T导通，且T为饱和导通，VL=0.3V，即输出低电平。
A、B、C中只要有一个为低电平0.3V时，则VP～1V，从而使D4、D5和T都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。
二、TTL逻辑门电路
1、TTL与非门基本结构
分析：
当输入端ABC 都为高电平的时候，相当于与3之间断开，那么3这个点直接接到vcc为高电平，T2饱和导通，那么T4相当于接地，T4截止，那么D相当于也截止，输出低电平
当输入端有一个位低电平的时候，T1相当于饱和导通，那么T2和T3截止，那么T4相当于饱和导通，D相当于饱和导通，输出相当于接Vcc高电平。
2、TTL与非门的开关速度
采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
3、TTL与非门传输延时时间
导通延迟时间tPHL一从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。
截止延迟时间tPLH一从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。
与非门的传输延迟时间:tpd = (tPHL+tPLH)/2
一般TL与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒～十几个纳秒。
4、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力
近似地: Vth≈Voff≈Von
即Vi<Vth，与非门关门，输出高电平;
Vi>Vth，与非门开门，输出低电平
Vth又形象化地称为门槛电压。Vth的值为1.3V~1.4V
5、TTL与非门抗干扰能力
TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。
同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为噪声容限。
低电平噪声容限 Vnl=Voff-Vol (max)=0.8V-0.4V=0.4V
高电平噪声容限 Vnh=Von (min)-Von=2.4V-2.0V=0.4V
6、TTL与非门带负载能力
输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。
输入高电平电流lIH——是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流。
有两种情况:
①寄生三极管效应:
IIH=βp*IB1
β为寄生三极管的电流放大系数。
②倒置的放大状态:
IIH= βi*IB1
β为倒置放大的电流放大系数。由于βp和βi的值都远小于1,所以IIH的数值比较小，产品规定:IIH<40uA。
coms在这里就没有电流。如果一个计算机10万个ttl *40ua，就不能用了，所以cmos更有优势
7、灌电流负载
是从负载的角度去看，负载灌入驱动门
n=驱动门IoL/负载门IIL
电流从负载门灌入驱动门。负载不能无线大，如果大到低电平的上限时，就不能增加了。
8、拉电流负载
是从负载的角度去看，负载从驱动门拉电流
n=驱动门的输出高电平的最大电流Ioh/负载门的输入高电平的最大电流IIh
0.4/0.04=10 ，一般接10个左右
为什么要设计拉电流？
灌电流，GPIO能否驱动一个发光二极管，16ma>1.5ma完全可以。
如果是风扇呢？200ma，就不行，所以设计拉电流。
应用
4*3=12v，vcc与gnd
9、TTL非门电路
分析：
A点如果高电平，T1截止，电流灌向T2饱和导通，T3饱和导通，T4截止，D截止，L相当于接地输出低电平
A点如果低电平，T1饱和导通，T2、T3截止，T4相当于接入vcc饱和导通，D二极管正偏，L高电平
10、TTL或非门电路
分析
如果AB都是0，那么TlA、T1B都是饱和导通，T2A就和T2B都是截止，那么T3也是截止，那么T4饱和导通，L输出高电平
如果A高电平、B低电平。那么TA集电极电流等于Vcc，T2导通，T3导通，L输出低。B低电平，那么T1B饱和导通，T2B截止，和T2A没有任何关系。
11、TTL与或非门电路
延伸出来与或非门
12、TTL集电极开路门(OC门）电路
集电极开路门open collector，用三极管做得
线与是一种逻辑关系，意思是TTL器件的输出直接相连，实现与的逻辑，就是线与的逻辑。
TTL器件是不能直接线与的，如图所示：
假如G1输出高电平，G2输出低电平。面输出1，那么T4导通，T3截止；下面输出0，那么T4截止，T3饱和导通。L属于深度饱和状态，上面2个器件都可能烧坏，两个器件无法连接到一起。L无法形成线与。
我们把上面的三极管拿掉一个，然后从集电极引出来形成一个集电极开路。
上图如果三极管导通的话，输出引脚是低电平直接接地了。如果三极管截止的话，集电极相当于断开，我们称为高阻态，这个三极管没法输出高电平。需要高电平要接一个上拉电阻，再接一个vcc。
当三极管处于截止状态，下面三极管的引脚相当于断开，但是通过外部vcc实现了输出一个高电平。vcc的电压可以大于基极电压，oc门可以通过外接上拉电阻可以实现驱动大电压驱动。
我们连接之后，同时输出高电平或者低电平都没有问题。如果上面输出1，下面输出0。那么上面的三极管相当于截止，集电极断开，下面的三极管相当于饱和导通，集电极直接可以接地，两个器件可以用导线连接，实现线与逻辑。
OC门进行线与时，外接上拉电阻Rp的选择:
13、三态门
高电平、低电平，高阻态
14、三态门应用
单向总线：如果左图，D1输入，EN使能，那么就能驱动这个总线。同样如何Do取反，下面的器件不工作。
en可以拿出来控制，实现分时双向传送。
15、TTL集成逻辑门电路系列简介
（1）74系列—为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。
（2）74L系列—为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。
（3）74H系列—为高速TTL系列。
（4）74S系列—为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。
其中74S系列的几点改进:
三、CMOS逻辑门电路
1、NMOS非门
g代表放大倍数
2、NMOS与非门
3、NMOS或非门
4、CMOS非门
任意一个状态，只有一个管子是处于导通状态。
5、CMOS非门-电压传输特性
阈值电压Vdd/2
6、CMOS非门-工作速度
10ns
7、其他的CMOS门电路
8、带缓冲级的门电路
9、CMOS异或门电路
10、CMOS三态门
与ttl相同
11、CMOS逻辑门电路的系列及主要参数
与TTL相比coms能耗更低，速度更快。
