逻辑门电路的类别
除了分立元件逻辑门(二极管和晶体管),对于集成电路逻辑门大致可以分为两类:
绝缘栅场效应管CMOS集成逻辑门、双极型晶体管TTL集成逻辑门
CMOS与TTL比较:
①TTL是双极型电流控制器件,CMOS为单极性电压控制器件
②供电电压不一样,TTL常用5V供电,CMOS:5V、3.3V、2.4V、1.8V
③TTL抗干扰能力弱,噪声容限小,主要是因为CMOS逻辑电平范围宽,高电平阈值区间与低电平区间的距离大,抗干扰能力强;但CMOS器件输入阻抗大,容易捕捉干扰,噪声大。但CMOS输出阻抗低,在KΩ范围内;CMOS器件不用的输入引脚必须接地或者固定电平,(即注意静电防护)而TTL器件引脚悬空默认高电平。
④TTL功耗大,CMOS功耗低,静态功耗几乎没有,电平切换才有大电流。
⑤TTL器件工作速度快,传输延时5~10ns;cmos传输延时25~50ns。
集成逻辑门的性能参数
1、噪声容限:在工作过程中,输入端允许加入的干扰噪声大小
低电平噪声容限:正脉冲有影响
高电平噪声容限:负脉冲有影响
噪声容限越大,抗干扰能力越强
2、输入端负载特性
在电路的实际使用过程中,通常会在输入端和地之间加一个输入电阻,输入负载特性就是输入电压与输入电阻之间的关系
【注】CMOS输入端没有电流,输入电阻大小无所谓,无论多大电阻都不会改变输入本来的状态
3、平均传输延迟时间
由于晶体管的导通和截至都需要一定的时间,因此当集成逻辑门电路的输入信号发生变化时,输出信号的变化并不是立刻的,中间存在一定的延迟时间
平均传输延迟时间用tpd表示,是衡量门电路工作速度的重要指标,tpd越小,逻辑门电路的工作速度就越快
4、集成逻辑门器件的功耗
集成逻辑门器件的功耗是指在正常工作所消耗的功率,用PD表示
CMOS集成逻辑门的功耗相较于TTL逻辑门的功耗要低

扇入(fan-in)和扇出(fan-out)系数
扇入系数Ni :一个逻辑门电路所能允许的输入端数目的个数
扇入系数No:一个逻辑门电路所能驱动同类门电路的最大个数,扇出系数越大,表示门电路带负载能力越强
扇入与扇出系数反映了门电路的输入端数目和输出驱动能力的指标。
扇入越大越好,扇出越大越坏。在设计中,尽量减小扇出。对于一定扇出数的电路,电路的工作频率随之确定,一般工作频率越高,扇出数越小。
扇出系数(Fan-out)
扇出系数表达的是驱动能力,即带电路负载的能力,同时也指的是对于一个门电路来讲,它能带自己同样类型的门有多少个。
当输出电流大于IOH,输出的高电平得不到保证
输出0时,带的负载门电流是往里流【灌电流】会抬高输出电压
输出1时,带的负载门电流是往外流【拉电流】会拉低输出电压
逻辑门输出高电平时的扇出系数NOH为:

逻辑门输出低电平时的扇出系数NOL为:


【注】在实际应用过程中如果高电平扇出系数和低电平系数不同,应采用较小的那个
NO=(NOL,NOH)min
例如TTL反相器,能够带TTL反相器个数数多少?


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