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2023-11-25
集成门电路简介及参数表
【摘要】：集成门电路按其内部器件组成主要可分为TTL集成门电路和CMOS集成门电路。74LS系列门电路，ROFF≈4.2kΩ，RON≈6.3kΩ。表7-1为TTL和CMOS门电路输入/输出特性参数表。集成门电路引脚排列有一定规律，一般为双列直插式。图7-3 集成电路引脚排列图a
集成门电路按其内部器件组成主要可分为TTL集成门电路和CMOS集成门电路。
1.TTL集成门电路
TTL是晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic）集成门电路，是双极型器件组成的门电路。
（1）分类概况。
TTL门电路有许多不同的系列，按工作温度范围可分为54系列（军用）和74系列（民用），而每一大系列中又可分为以下几个子系列：74系列（基本型）、74 L系列（低功耗）、74 H系列（高速）、74 S系列（肖特基）、74 LS系列（低功耗肖特基）、74 AS系列（先进高速肖特基）和74 ALS系列（先进低功耗肖特基）。
（2）外部特性和主要参数（以74 LS系列门电路为例）。
1）电压传输特性：空载时，输出电压与输入电压间的函数关系，如图7-1所示。
其中，UTH称为阈值电压，当uI>UTH时，uO=UOL；当uI<UTH时，uO=UOH。
74 LS系列门电路，UTH≈1V，UOH≈3.4V，UOL≈0.35V。
2）输出特性：主要有输出高电平最大电流IOHmax和输出高电平最小值UOHmin；输出低电平最大电流IOLmax和输出低电平最大值UOLmax。
74 LS系列门电路，IOHmax=4mA，UOHmin=2.7V；IOLmax=8mA，UOLmax=0.5V。
3）输入特性：输入低电平最大值UILmax和输入高电平最小值UIHmin。
74 LS系列门电路，UILmax=0.8V，UIHmin=2V。
输入端对接地电阻参数要求：若需保持uI为低电平，须RI<ROFF，ROFF称为关门电阻；若需保持uI为高电平，须RI>RON，RON称为开门电阻。
74LS系列门电路，ROFF≈4.2kΩ，RON≈6.3kΩ。
4）噪声容限：允许叠加在原输入电平上的最大噪声电平，如图7-2所示。
图7-1 74 LSTTL与非门电压传输特性
图7-2 噪声容限示意图
高电平噪声容限UNH=UOHmin-UIHmin；低电平噪声容限UNL=UILmax-UOLmax
74 LS系列门电路，UNH=0.7V，UNL=0.3V。
5）静态功耗PD：维持输出高电平或维持输出低电平不变时的最大功耗。
74 LS系列门电路，PD<2mW。
6）传输延迟时间tpd：电路传输延迟时间的平均值。
74 LS系列门电路，tpd<10ns。
（3）集电极开路门（OC 门）。
门电路输出级晶体管集电极开路（Open Collector，缩写为OC）称为OC 门，使用时，必须在电源VCC与输出端之间外接上拉电阻RL。
符号标志：“
”。
主要作用：实现“线与”功能；实现电平转换；用做驱动电路。
（4）三态门（TS L门）。
除高、低电平外，具有第3种输出状态（高阻态）的门电路称为三态门电路（Three StateLogic，缩写为TSL）。
符号标志：“▽”。
使能端EN（Enable）：EN端信号电平有效时，门电路允许输出；EN端信号电平无效时，门电路禁止输出，呈开路状态，即高阻态。
三态门主要用于总线分时传送电路信号。
2.CMOS集成门电路
CMOS器件属单极型器件，由一个N沟道增强型MOS管和一个P沟道增强型MOS管互补组成。(www.chuimin.cn)
（1）CMOS电路主要特点。
①输入电阻高。可达1015Ω，基本上不需要信号源提供电流。
②电压传输特性好。高电平趋于VDD，低电平趋于0；线性区很窄，转折特性陡峭，接近于理想开关。
③静态功耗低。静态电流极小（纳安级），且线性区很窄，功耗很低（小于1μW）。
④抗干扰能力强。阈值电压UTH≈VDD/2，噪声容限很大，也接近于VDD/2。
⑤扇出系数大。不是取决于后级门的输入电阻，而是取决于后级门的输入电容。
⑥电源电压范围大。电源电压允许在3～18V之间变化。
缺点：输入端易被静电击穿、工作速度不高、输出电流较小等，但已逐步改善。
（2）常用CMOS集成门电路系列。
有CMOS4000系列和74HC系列（HCMOS）。
表7-1为TTL和CMOS门电路输入/输出特性参数表。
表7-1 TTL和CMOS门电路输入/输出特性参数
（续）
74 HC系列中：74 HC系列与74系列引脚兼容，但电平不兼容；74 HCT系列与74系列引脚、电平均兼容。近年来，74 HC系列应用广泛，有逐步取代74 LS系列的趋势。
（3）使用注意事项。
①CMOS 门电路的输入端不应悬空。
②在可能出现较大输入电流的场合应采取串接电阻的保护措施，一般为1～10kΩ。
（4）TTL 门电路与CMOS 门电路的连接。
①74 HCT系列门电路与74 LS系列门电路可直接相互连接。
②74 HC系列门电路可以驱动74 LS系列门电路。
③CMOS 4000系列门电路可以驱动一个（不能多个）74 LS系列负载门电路。
④74 LS系列门电路不能直接驱动CMOS 4000系列和74 HC系列门电路。
3.常用集成门电路
（1）引脚排列规律。
集成门电路引脚排列有一定规律，一般为双列直插式。若将电路芯片按图7-3a放置，缺口向左，按图7-3b正视图观察，引脚编号由小到大逆时针排列，其中VCC为上排最左引脚（引脚编号最大），Gnd为下排最右引脚（引脚编号为最大编号的一半）。
（2）常用典型芯片介绍。
集成门电路通常在一片芯片中集成多个门电路，常用集成门电路主要有以下几种形式：2输入端4门电路；3输入端3门电路；4输入端2门电路。应用时可根据需要选择实用芯片构成所需功能电路。
常用与门和与非门典型芯片有2输入端4与非门74 LS00、2输入端4与门74 LS08、3输入端3与非门74 LS10、4输入端2与非门74 LS20、8输入端与非门74 LS30和CMOS 2输入端4与非门CC 4011等。
常用或门和或非门典型芯片有2输入端4或非门74 LS02、2输入端4或门74 LS32、3输入端3或非门74 LS 27和CMOS 2输入端4或非门CC 4001、4输入端2或非门CC 4002、3输入端3或门CC 4075等。
常用反相器典型芯片有TTL 6反相器74 LS04和CMOS 6反相器CC 4069。
图7-3 集成电路引脚排列图
a）侧视图 b）正视图
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