1.采用的半导体器件
双极型集成电路(采用双极型半导体器件):速度快,负载能力强;功耗较大,结构复杂
TTL:速度快,逻辑电平摆幅大,抗干扰能力强,负载能力强
ECL:速度特别快,平均传输延迟时间1ns下;制造工艺复杂,功耗大,抗干扰能力弱
IIL:结构简单,功耗低,抗干扰能力弱
MOS集成电路(采用金属氧化物半导体场效应):结构简单,制造方便,集成度高,功耗低;速度稍慢
PMOS、NMOS、CMOS(P/NMOS可分为耗尽型、增强型)
2.集成规模:SSI/MSI/LSI/VLSI
3.设计方法和功能定义:
非用户定制电路、全用户定制电路、半用户定制电路
二、半导体开关特性
1.二极管静态开关特性
正向特性:外加电压<阈值电压(VTH),截止状态;外加电压>阈值电压,导通状态
反向特性:外加电压<击穿电压(VBR),损坏;外加电压<击穿电压(反向截止电压VR),截止状态
2.二极管动态开关特性
反向恢复时间=存储时间+渡越时间(tre=ta+tt)
开通时间:非常短,可忽略
3.三极管静态特性
4.三极管动态特性
开通时间=延迟时间+上升时间(tON=td+tr)
关闭时间=存储时间+下降时间(tOFF=ts+tf)
三、逻辑门电路
1. 与门、或门、非门
2. TTL集成逻辑门:
典型TTL与非门:F=ABC
主要外部特性参数:
输出高电平:与非门输入至少有一个接低电平时的输出电平
输出低电平:与非门输入全为高电平时的输出电平
开门电平:确保与非门输出为低电平时所允许的最小输入高电平
关门电平:确保与非门输出为高电平时所允许的最大输入低电平
扇入系数:与非门所允许的输入端数目
扇出系数:与非门输出端所连接同类门的最大个数
灌电流负载工作:负载电流从外接电路流入与非门
拉电流负载工作:负载电流从与非门流入外接电路
输入短路电流:与非门一个或多个输入端接低电平,其他接高电平或悬空时流向低电平输入端的电流
输入漏电流:与非门一端接高电平,其他接低电平时流入高电平的电流
平均延迟时间:导通延迟时间与截止延迟时间的平均数
平均功耗:导通功耗与空载功耗的平均数
3.常用集成TTL门电路
非门、或非门、与或非门、异或门、与门、或门
4.两种特殊门电路
集电极开路与非门(OC门):两个与非门的输出端直接对接,实现“与”逻辑
三态输出门(TS门):EN=0时,高阻状态;EN=1时,与非逻辑;
5.COMS集成逻辑门电路
静态特性,栅极(G)、漏极(D)、源极(S)
CMOS集成逻辑门:
CMOS反相器、CMOS与非门、CMOS或非门、CMOS三态门、CMOS传送门
6.正逻辑与负逻辑(互为反演式)
四、触发器
触发器有两个互补的输出端Q和Q;触发器有两个稳定状态(“1”状态,“0”状态)
现态:输入信号作用之前的状态; 次态:输入信号作用之后的状态
1.基本R-S触发器
(用与非门构成的基本R-S触发器)当仅当低电平或负脉冲作用于输入端时,才会翻转
RS:11,状态不变;10,置为1状态;01,置为0状态;00,不允许。
功能表、状态表、状态图、次态方程、激励表
(用或非门构成的基本R-S触发器)
RS:00,状态不变;01,置为1状态;10,置为0状态;11,不允许。
2.常用时钟控制触发器
钟控R-S触发器:Q(n+1)=S+R Q
CP=0时,封锁,触发器状态保持不变;
CP=1时,RS:00,状态不变;01,置为1状态;10,置为0状态;11,不允许。
钟控D触发器:Q(n+1)=D
CP=0时,封锁,触发器状态保持不变;
CP=1时,D:1,置为1状态;0,置为0状态;
钟控J-K触发器:Q(n+1)=J Q + K Q
CP=0时,封锁,状态不变
CP=1时,JK:00,不变;01,置为0状态;10,置为1状态;11,翻转;
钟控T触发器:Q(n+1) = T Q + T Q
CP=0时,封锁,状态不变;
CP=1时, T:0,不变;1,翻转;
3.其他结构钟控触发器
主从钟控触发器
主从R_S触发器:Q(n+1) = S + R Q R S = 0
主从J-K触发器: Q(n+1) = J Q + K Q
维持-阻塞钟控触发器