一、分類
1.采用的半導體器件
雙極型內建電路(采用雙極型半導體器件):速度快,負載能力強;功耗較大,結構複雜
TTL:速度快,邏輯電平擺幅大,抗幹擾能力強,負載能力強
ECL:速度特别快,平均傳輸延遲時間1ns下;制造技術複雜,功耗大,抗幹擾能力弱
IIL:結構簡單,功耗低,抗幹擾能力弱
MOS內建電路(采用金屬氧化物半導體場效應):結構簡單,制造友善,內建度高,功耗低;速度稍慢
PMOS、NMOS、CMOS(P/NMOS可分為耗盡型、增強型)
2.內建規模:SSI/MSI/LSI/VLSI
3.設計方法和功能定義:
非使用者定制電路、全使用者定制電路、半使用者定制電路
二、半導體開關特性
1.二極管靜态開關特性
正向特性:外加電壓<門檻值電壓(VTH),截止狀态;外加電壓>門檻值電壓,導通狀态
反向特性:外加電壓<擊穿電壓(VBR),損壞;外加電壓<擊穿電壓(反向截止電壓VR),截止狀态
2.二極管動态開關特性
反向恢複時間=存儲時間+渡越時間(tre=ta+tt)
開通時間:非常短,可忽略
3.三極管靜态特性
4.三極管動态特性
開通時間=延遲時間+上升時間(tON=td+tr)
關閉時間=存儲時間+下降時間(tOFF=ts+tf)
三、邏輯門電路
1. 與門、或門、非門
2. TTL內建邏輯門:
典型TTL與非門:F=ABC
主要外部特性參數:
輸出高電平:與非門輸入至少有一個接低電平時的輸出電平
輸出低電平:與非門輸入全為高電平時的輸出電平
開門電平:確定與非門輸出為低電平時所允許的最小輸入高電平
關門電平:確定與非門輸出為高電平時所允許的最大輸入低電平
扇入系數:與非門所允許的輸入端數目
扇出系數:與非門輸出端所連接配接同類門的最大個數
灌電流負載工作:負載電流從外接電路流入與非門
拉電流負載工作:負載電流從與非門流入外接電路
輸入短路電流:與非門一個或多個輸入端接低電平,其他接高電平或懸空時流向低電平輸入端的電流
輸入漏電流:與非門一端接高電平,其他接低電平時流入高電平的電流
平均延遲時間:導通延遲時間與截止延遲時間的平均數
平均功耗:導通功耗與空載功耗的平均數
3.常用內建TTL門電路
非門、或非門、與或非門、異或門、與門、或門
4.兩種特殊門電路
集電極開路與非門(OC門):兩個與非門的輸出端直接對接,實作“與”邏輯
三态輸出門(TS門):EN=0時,高阻狀态;EN=1時,與非邏輯;
5.COMS內建邏輯門電路
靜态特性,栅極(G)、漏極(D)、源極(S)
CMOS內建邏輯門:
CMOS反相器、CMOS與非門、CMOS或非門、CMOS三态門、CMOS傳送門
6.正邏輯與負邏輯(互為反演式)
四、觸發器
觸發器有兩個互補的輸出端Q和Q;觸發器有兩個穩定狀态(“1”狀态,“0”狀态)
現态:輸入信号作用之前的狀态; 次态:輸入信号作用之後的狀态
1.基本R-S觸發器
(用與非門構成的基本R-S觸發器)當僅當低電平或負脈沖作用于輸入端時,才會翻轉
RS:11,狀态不變;10,置為1狀态;01,置為0狀态;00,不允許。
功能表、狀态表、狀态圖、次态方程、激勵表
(用或非門構成的基本R-S觸發器)
RS:00,狀态不變;01,置為1狀态;10,置為0狀态;11,不允許。
2.常用時鐘控制觸發器
鐘控R-S觸發器:Q(n+1)=S+R Q
CP=0時,封鎖,觸發器狀态保持不變;
CP=1時,RS:00,狀态不變;01,置為1狀态;10,置為0狀态;11,不允許。
鐘控D觸發器:Q(n+1)=D
CP=0時,封鎖,觸發器狀态保持不變;
CP=1時,D:1,置為1狀态;0,置為0狀态;
鐘控J-K觸發器:Q(n+1)=J Q + K Q
CP=0時,封鎖,狀态不變
CP=1時,JK:00,不變;01,置為0狀态;10,置為1狀态;11,翻轉;
鐘控T觸發器:Q(n+1) = T Q + T Q
CP=0時,封鎖,狀态不變;
CP=1時, T:0,不變;1,翻轉;
3.其他結構鐘控觸發器
主從鐘控觸發器
主從R_S觸發器:Q(n+1) = S + R Q R S = 0
主從J-K觸發器: Q(n+1) = J Q + K Q
維持-阻塞鐘控觸發器