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数字逻辑与数字集成电路
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第三章逻辑门电路
集成逻辑电路的分类
目前,在数字系统中使用的集成逻辑电路,基本上分为两大类:一类是双极型半导体集成逻辑电路;一类是金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET)集成逻辑电路。
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常用的集成型逻辑电路有以下几类:
(1) 晶体管-晶体管逻辑(transistor-transistor logic, TTL)电路。TTL电路又分为中速TTL和高速TTL;在电路中引入肖特基二极管(Schottky diode)的TTL,称为肖特基TTL(简称STTL),包括低功耗肖特基TTL;先进肖特基TTL;先进低功耗肖特基TTL等。
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(2) 射极耦合逻辑(emitter coupled logic, ECL)电路。电路特点是:速度快,传输时间可达纳秒量级;功耗大,速度功耗乘积和TTL电路相当;负载能力强;,抗干扰能力弱;具有互补输出。因此,ECL电路使用在要求速度快、干扰小,而又不计较功耗的数字系统中。
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(3) 高阈值逻辑(high threshold logic, HTL)电路。在电路中引入了齐纳二极管,以提高电路的阈值电压。因此,HTL电路使用在环境比较恶劣而对速度要求不高的数字系统中。
双极型逻辑电路还有集成注入逻辑(integrated injection logic,I2L)电路,或者称为并合晶体管逻辑(merged transistor logic, MTL)电路。
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MOS集成电路种类很多,MOS电路按沟道类型来分,有N沟道和P沟道两种;按工作类型来分,有耗尽型(depletion)和增强型(enhancement)两种;按栅极材料来分有铝栅和硅栅两种;此外还有互补MOS电路等。MOS电路线路简单、功耗小、集成度高和制造工艺简单。目前在大规模和超大规模集成电路中应用比较广泛,但是其速度比TTL低。
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为了提高MOS集成电路的速度,降低功耗,提高集成度,在线路结构、制造工艺上采取不同的措施,发展了V型沟道的MOS(简称VMOS)、双扩散MOS(简称DMOS)、HMOS等新型MOS电路。
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在数字电路中,门电路是最基本的逻辑元件,它的应用极为广泛。
“门”,就是一种开关,在一定条件下它能允许信号通过,条件不满足,信号就通不过。因此,门电路的输入信号与输出信号之间存在一定的逻辑关系,所以门电路又称为逻辑门电路。基本逻辑门电路有“与”门“或”门和“非”门。
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正逻辑与负逻辑

在逻辑电路中,输入和输出一般都用电平(电位的高低)来表示。一般用符号H表示高电平,L表示低电平。高低电平代表的逻辑关系可由人们任意地加以规定。如令H=l,L=0,则称之为正逻辑体制。采用正逻辑体制,。
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当令H=0,L=1,这就构成了负逻辑体制。在负逻辑体制下,可得出与门的真值表,。后者表示一个正逻辑与非门的真值表。对于同一电路,既可以采用正逻辑,也可以采用负逻辑。
采用负逻辑与运算的真值表
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