第三章第三节 数字集成电路课件
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课件27张PPT。第三章电子控制系统的信号处理1、晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用第三节 数字集成电路 在数字电路中，用电平的高和低来代表逻辑1和逻辑0。不同类型的逻辑电路，其高、低电子的电压值有不同的界定规则。第三节 数字集成电路 分析非门开关电路的电压输出S合上时: U0=__
S断开时: U0=__0UCC门电路的开关能不能使用机械开关？为什么？
不能
因为机械开关体积大、寿命短、操作不方便，而且速度低。在高速电子控制系统中，开关每秒要开合上亿次，机械开关是无法胜任的。
必须使用电子开关，即用晶体管（晶体三极管）或MOS管（金属氧化物半导体场效应管）做成的开关。认识晶体三极管e(发射极)C(集电极)基极b晶体三极管的开关特性 c
b
e RbIcIsRc第三节 数字集成电路试验: 观察晶体三极管的开关特性试验过程:
按图搭接电路。
1、将输入端接地,用多用电表测量Rc的电压Ur=__V,此时晶体三极管集电极的电流Ice__,三极管处于__状态;Uce=__V,属于__电平.3V2、将输入端接3V电压,用多用电表测量Rc的电压Ur=__ V,此时晶体三极管集电极的电流Ice__ ,三极管处于__ 状态;Uce= __ V,属于 __ 电平.
3、把发光二极管接在CE两极间，观察发光二极管的发光情况。B0很小截止3高2.8很大导通0.2低开关接B时,二极管亮;开关接A时,二极管不亮晶体三极管存在截止和饱和两种状态:
饱和——开关闭合。
截止——开关断开;
饱和：条件——
现象——
截止：条件——
现象——晶体三极管的开关特性输入信号足够大(高电平)；三极管流过的电流较大，集电极 与发射极之间的电压只有0.2V左右(低电平)。输入信号足够小(低电平)；三极管没有电流流过，集电极与发射极之间的电压与电源电压接近(高电平)。金属氧化物半导体场效应晶体三极管（MOS管）也有三个极：
源极S、栅极G、漏极D。
源极相当于发射极，通常接地；
漏极相当于集电极，通常通过电阻接电源；
栅极相当于基极，用来控制漏极电流的大小。
普通晶体三极管是电流控制的器件，基极必须注入电流方能使三极管导通；
MOS管是电压控制器件，在栅极与源极之间加适当的电压就能使MOS管导通。 MOS管在开关信号的作用下，也有导通和截止两种状态，因而也可做开关使用。场效应晶体三极管的开关效应第三节 数字集成电路二、常用数字集成电路的类型集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。小规模集成电路(SSI)：集成晶体管数在100个以内
中规模集成电路(MSI)：晶体管数在102~103个
大规模集成电路(LSI)：晶体管数在103~105个
超大规模集成电路(VLSI)：晶体管数在105~107个
特大规模集成电路(ULSI)：晶体管数在107~109
巨大规模集成电路(GSI)：晶体管数超过109个
一万个以上门电路集成的又叫片上系统（SOC）
晶体管数——门电路数1、按集成度分可分为六类：快较大较小较慢较大较小CMOS管容易损坏，电源极性不能接反，焊接时要将烙铁的电源切断。2、按晶体管类型可分为二类：普通晶体管MOS管 CMOS器件与TTL器件的逻辑电平和电路的输出能力不一样，因此两种类型的集成电路通常不能在同一个电路中使用，如需同时使用，要在它们之间加上电平转换电路。 TTL(晶体管—晶体管逻辑)是用普通晶体三极管构成的集成电路，与CMOS相比，其运行速度较快，允许负载流过的电流较大，但消耗功率较大。 CMOS(互补MOS电路)电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率最低，但工作速度较TTL的低，允许负载流过的电流较TTL的小。 数字集成电路TTL和CMOS管的特点常用逻辑门电路的型号常用TTL集成门电路芯片(1)集成与非门电路芯片
常用的TTL与非门集成电路芯片有7400、7410和7420等。7400是一种内部有四个两输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1(a)所示；7410是—种内部有三个三输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1(b)所示；7420是-种内部有两个四输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1(c)所示。图中，Vcc为电源引脚，GND为接脚，NC为空脚。图1与非门7400、7410和7420的引脚分配图(2)集成或非门电路芯片
常用的TTL或非门集成电路芯片有2输入4或非门7402等 。图2给出了7402的引脚分配图。图2或非门7402的引脚分配图(3)集成非门电路芯片
常用的TTL非门集成电路芯片有六反相器7404等。图3所示为7404的引脚分配图。图3非门7404的引脚分配图(4)集成与或非门电路芯片
常用的TTL与或门集成电路芯片有7451等。7451是一个双2x2与或非门芯片，其引脚排列图如图4所示图4与或非门7451的引脚排列图(5)集成异或门电路芯片
常用的TTL异或门集成电路芯片有四异或门7486等。7486的引脚排列图如图5所示。图5异或门7486的引脚排列图(6)集成与门、或门电路芯片
常用的TTL与门集成电路芯片有2输入四与门7408、3输入三与门741 1等。7411的引脚排列图如图6(a》所示。常用的TTL或门集成电路芯片有2输入四或门7432等。7432的引脚排列图如图6(b)所示。图6与门741 1和或门7432的引脚排列图逻辑门电路符号图（非门、与门、与非门、或门、异或门）马上行动 在电路试验板上测量TTL非门CT74LS04和CMOS非门CC4069的输出电平值，并填入下表。3.7V5V0.2V0V第三节 数字集成电路小资料第三节 数字集成电路 请在电路试验板上搭接图所示电路，其中，VA、VB、VC、VD分别是CC4011中的四个与非门。VA和VB组成单稳态触发器，当光线变暗，使RG的数值大到一定程度时，从10脚会出现一个宽度(持续时间)一定的高电平，其持续时间tw约为0.7C1·R1。VC、VD组成多谐振荡器，在2脚为高电平时，多谐振荡器将产生周期性矩形波，其周期约等于1.4C2·R3。
用手遮一下光敏电阻RG(MG4)，听蜂鸣器呜叫的声音，记录呜叫持续的时间。
讨论：该电路有何用途?第三节 数字集成电路
S断开时: U0=__0UCC门电路的开关能不能使用机械开关？为什么？
不能
因为机械开关体积大、寿命短、操作不方便，而且速度低。在高速电子控制系统中，开关每秒要开合上亿次，机械开关是无法胜任的。
必须使用电子开关，即用晶体管（晶体三极管）或MOS管（金属氧化物半导体场效应管）做成的开关。认识晶体三极管e(发射极)C(集电极)基极b晶体三极管的开关特性 c
b
e RbIcIsRc第三节 数字集成电路试验: 观察晶体三极管的开关特性试验过程:
按图搭接电路。
1、将输入端接地,用多用电表测量Rc的电压Ur=__V,此时晶体三极管集电极的电流Ice__,三极管处于__状态;Uce=__V,属于__电平.3V2、将输入端接3V电压,用多用电表测量Rc的电压Ur=__ V,此时晶体三极管集电极的电流Ice__ ,三极管处于__ 状态;Uce= __ V,属于 __ 电平.
3、把发光二极管接在CE两极间，观察发光二极管的发光情况。B0很小截止3高2.8很大导通0.2低开关接B时,二极管亮;开关接A时,二极管不亮晶体三极管存在截止和饱和两种状态:
饱和——开关闭合。
截止——开关断开;
饱和：条件——
现象——
截止：条件——
现象——晶体三极管的开关特性输入信号足够大(高电平)；三极管流过的电流较大，集电极 与发射极之间的电压只有0.2V左右(低电平)。输入信号足够小(低电平)；三极管没有电流流过，集电极与发射极之间的电压与电源电压接近(高电平)。金属氧化物半导体场效应晶体三极管（MOS管）也有三个极：
源极S、栅极G、漏极D。
源极相当于发射极，通常接地；
漏极相当于集电极，通常通过电阻接电源；
栅极相当于基极，用来控制漏极电流的大小。
普通晶体三极管是电流控制的器件，基极必须注入电流方能使三极管导通；
MOS管是电压控制器件，在栅极与源极之间加适当的电压就能使MOS管导通。 MOS管在开关信号的作用下，也有导通和截止两种状态，因而也可做开关使用。场效应晶体三极管的开关效应第三节 数字集成电路二、常用数字集成电路的类型集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。小规模集成电路(SSI)：集成晶体管数在100个以内
中规模集成电路(MSI)：晶体管数在102~103个
大规模集成电路(LSI)：晶体管数在103~105个
超大规模集成电路(VLSI)：晶体管数在105~107个
特大规模集成电路(ULSI)：晶体管数在107~109
巨大规模集成电路(GSI)：晶体管数超过109个
一万个以上门电路集成的又叫片上系统（SOC）
晶体管数——门电路数1、按集成度分可分为六类：快较大较小较慢较大较小CMOS管容易损坏，电源极性不能接反，焊接时要将烙铁的电源切断。2、按晶体管类型可分为二类：普通晶体管MOS管 CMOS器件与TTL器件的逻辑电平和电路的输出能力不一样，因此两种类型的集成电路通常不能在同一个电路中使用，如需同时使用，要在它们之间加上电平转换电路。 TTL(晶体管—晶体管逻辑)是用普通晶体三极管构成的集成电路，与CMOS相比，其运行速度较快，允许负载流过的电流较大，但消耗功率较大。 CMOS(互补MOS电路)电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率最低，但工作速度较TTL的低，允许负载流过的电流较TTL的小。 数字集成电路TTL和CMOS管的特点常用逻辑门电路的型号常用TTL集成门电路芯片(1)集成与非门电路芯片
常用的TTL与非门集成电路芯片有7400、7410和7420等。7400是一种内部有四个两输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1(a)所示；7410是—种内部有三个三输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1(b)所示；7420是-种内部有两个四输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1(c)所示。图中，Vcc为电源引脚，GND为接脚，NC为空脚。图1与非门7400、7410和7420的引脚分配图(2)集成或非门电路芯片
常用的TTL或非门集成电路芯片有2输入4或非门7402等 。图2给出了7402的引脚分配图。图2或非门7402的引脚分配图(3)集成非门电路芯片
常用的TTL非门集成电路芯片有六反相器7404等。图3所示为7404的引脚分配图。图3非门7404的引脚分配图(4)集成与或非门电路芯片
常用的TTL与或门集成电路芯片有7451等。7451是一个双2x2与或非门芯片，其引脚排列图如图4所示图4与或非门7451的引脚排列图(5)集成异或门电路芯片
常用的TTL异或门集成电路芯片有四异或门7486等。7486的引脚排列图如图5所示。图5异或门7486的引脚排列图(6)集成与门、或门电路芯片
常用的TTL与门集成电路芯片有2输入四与门7408、3输入三与门741 1等。7411的引脚排列图如图6(a》所示。常用的TTL或门集成电路芯片有2输入四或门7432等。7432的引脚排列图如图6(b)所示。图6与门741 1和或门7432的引脚排列图逻辑门电路符号图（非门、与门、与非门、或门、异或门）马上行动 在电路试验板上测量TTL非门CT74LS04和CMOS非门CC4069的输出电平值，并填入下表。3.7V5V0.2V0V第三节 数字集成电路小资料第三节 数字集成电路 请在电路试验板上搭接图所示电路，其中，VA、VB、VC、VD分别是CC4011中的四个与非门。VA和VB组成单稳态触发器，当光线变暗，使RG的数值大到一定程度时，从10脚会出现一个宽度(持续时间)一定的高电平，其持续时间tw约为0.7C1·R1。VC、VD组成多谐振荡器，在2脚为高电平时，多谐振荡器将产生周期性矩形波，其周期约等于1.4C2·R3。
用手遮一下光敏电阻RG(MG4)，听蜂鸣器呜叫的声音，记录呜叫持续的时间。
讨论：该电路有何用途?第三节 数字集成电路
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