电子技术数字电子技术基础第3章集成逻辑门

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第 3 章集成逻辑门

第3章集成逻辑门

3.1 数字集成电路的分类

3.2 TTL集成逻辑门

3.3 MOS集成逻辑门

3.4 集成门电路使用中的实际问题

第 3 章集成逻辑门

3.1 数字集成电路的分类

数字集成电路按其内部有源器件的不同可以分为两

大类。

一类为双极型晶体管集成电路，它主要有晶体管

—晶体管逻辑 (TTL-Transistor Transistor Logic) 、射极耦合

逻辑 (ECL-Emitter Coupled Logic) 和集成注入逻辑 (I2L-Integ

rated Injection Logic) 等几种类型。 

另一类为 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 集成电

路，其有源器件采用金属—氧化物—半导体场效应管，它

又可分为 NMOS 、 PMOS 和CMOS 等几种类型。

第 3 章集成逻辑门

目前数字系统中普遍使用 TTL 和CMOS 集成电

路。 TTL 集成电路工作速度高、驱动能力强，但功耗

大、集成度低； MOS 集成电路集成度高、功耗低。超

大规模集成电路基本上都是 MOS 集成电路，其缺点是工

作速度略低。目前已生产了 BiCMOS 器件，它由双极型

晶体管电路和 MOS 型集成电路构成，能够充分发挥两种

电路的优势，缺点是制造工艺复杂。  

第 3 章集成逻辑门

小规模集成电路 (SSI-Small Scale Integration) ，

每片组件内包含 10~100 个元件 (或10~20 个等效门 )。



中规模集成电路 (MSI-Medium Scale Integration) ，

每片组件内含 100~1000 个元件 (或20~100 个等效门 )。



大规模集成电路 (LSI-Large Scale Integration) ，

每片组件内含 1000~100 000 个元件 (或100~1000 个等效

门)。

超大规模集成电路 (VLSI-Very Large Scale Integr

ation) ，每片组件内含 100 000 个元件 (或1000 个以上

等效门 )。

第 3 章集成逻辑门

目前常用的逻辑门和触发器属于 SSI ，常用的

译码器、数据选择器、加法器、计数器、移位寄存

器等组件属于 MSI 。常见的 LSI 、 VLSI 有只读存储

器、随机存取存储器、微处理器、单片微处理机、

位片式微处理器、高速乘法累加器、通用和专用数字

信号处理器等。此外还有专用集成电路 ASIC ，它分

标准单元、门阵列和可编程逻辑器件 PLD 。 PLD 是

近十几年来迅速发展的新型数字器件，目前应用十分广

泛，

第 3 章集成逻辑门

3.2 TTL 集成逻辑门

3.2.1 TTL 与非门的工作原理

图 3-1 典型 TTL 与非门电路

第 3 章集成逻辑门

① 输入级。由多发射极管 V1和电阻 R1组成，

其作用是对输入变量 A、B

、

C实现逻辑与，所以它相

当一个与门。

多射极管 V1的结构如图 3-2(a)所示，其等效电

路如图 3-2(b)所示。设二极管 V1~V4 的正向管压降为 0.7

V，当输入信号 A

、

C中有一个或一个以上为低电

平(0.3V) 时， UP1=1V ，Uc=0.3V ；当 A

、

C全部

为高电平 (3.6V) 时， UP1=4.3V ，Uc=3.6V 。可见，仅当

所有输入都为高时，输出才为高，只要有一个输入为低，

输出便是低，所以起到了与门的作用。

第 3 章集成逻辑门

图 3-2 多射极晶体管的结构及其等效电

路

N N N

型衬底

(

)

C C

A B C

(

)

C C

第 3 章集成逻辑门

② 中间级。由 V2、R2、R3组成，在 V2的

集电极与发射极分别可以得到两个相位相反的电压，

以满足输出级的需要。 

③ 输出级。由 V3、V4、V5和R4、R5组成，

这种电路形式称推拉式电路，它不仅输出阻抗低，带

负载能力强，而且可以提高工作速度。

第 3 章集成逻辑门

1. 输入全部为高电位 (3.6 V) 

当输入端全部为高电位 3.6V 时，由于 V1的基极

电压Ub1 最多不能超过 2.1V(Ub1=Ubc1+Ube2+Ube5)，所以 V1

所有的发射结反偏；这时 V1的集电结正偏， V1管的基

极电流Ib1 流向集电极并注入 V2的基极，

1.25











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第3章集成逻辑门第3章集成逻辑门3.1数字集成电路的分类3.2TTL集成逻辑门3.3MOS集成逻辑门3.4集成门电路使用中的实际问题第3章集成逻辑门3.1数字集成电路的分类数字集成电路按其内部有源器件的不同可以分为两大类。一类为双极型晶体管集成电路，它主要有晶体管—晶体管逻辑(TTL-TransistorTransistorLogic)、射极耦合逻辑(ECL-EmitterCoupledLogic)和集成注入逻辑(I2L-IntegratedInjectionLogic)等几种类型。另一类为MOS(MetalOxideSemiconductor)集成电路，其有源器件采用金属—氧化物—半导体...

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