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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。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。(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;逻辑摆幅仅有 , 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。(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。 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。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。 分立元件门电路在数字电路中,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。 正逻辑与负逻辑 ,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, 与运算的真值表如表 。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,如表 所示。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。表 采用正逻辑与运算的真值表表 采用负逻辑与运算的真值表