TC190G06AF-0030图3.5.5 逻辑门等效符号的应用,(a)逻辑电路 (b)逻辑电路的等效变换 (c)用与非门替代等效符号

逻辑门等效符号强调低电平有效,在3.1.6节介绍三态门时,就涉及有效电平的概念。三态门的使能控制信

号可以是高电平有效,也可以是低电平有效。对于高电平使能的三态门,当使能端信号为1时,电路处于正常逻辑工作状态;对于低电平使能的三态门,当使能端信号为0时,电路正常工作。有效电平的概念不止限于使能端信号。在实际电路,特别是大规模集成芯片,任何输人或者输出信号都有可能是高电平有效,或者是低电平有效。所谓低电平有效,是指当信号为低电平时,电路完成规定的操作;而高电平有效,是指信号为高电平时,完成规定的操作。

图3.5.6所示是一个可以控制数据传输的电路。其中集成芯片IC的使能端EⅣ要求低电平有效,电路死的两个控制信号分别是请求信号RE朋和允许信号脱。图中,G2门是输入、输出均为低有效的与门。根据图3.5.4可知,G2门实际是或门的等效符号。这里之所以采用等效符号是为了强调低电平有效,以便于理解实际电路中,请求信号RE、允许信号AL以及IC芯片的使能信号EⅣ之间的逻辑关系。当请求信号RE为有效高电平信号,允许信号AL为有效低电平信号时,G2门的两个输人端均为有效信号,即低电平,则产生一个有效的输出信号,即乙为低电平,使刀Ⅳ为低电平,允许IC传输数据。

图3.5.6数据传输控制电路

信号名称EⅣ、AL和L上面的横线表示该信号是低电平有效,在进行逻辑运算时,应该作为一个整体符号。如果在运算过程中,变量上面的“-”号控制电路.

以上讨论了几种逻辑门电路,重点讨论了CMOs和TTL两种电路。在具体的应用中,可以根据传输延迟时间、功耗、噪声容限、带负载能力等要求来选择器件。有时需要将两种逻辑系列的器件混合使用,因此就出现了不同逻辑门电路之间的接口问题,以及门电路与负载之间的匹配等问题。下面对几个实际问题进行讨论。

各种门电路之间的接口问题,在数字电路或系统的设计中,往往由于工作速度或者功耗指标的要求,需要将多种逻辑器件混合使用,例如,同时使用CMOs和TTL两种器件。由于不同逻辑器件的电压和电流参数各不相同,因而需要采用接口电路,一般需要考虑以下因素:

第一是逻辑门电路的扇出问题,即驱动器件必须能对负载器件提供足够的灌电流或者拉电流。

灌电流情况下应满足:  roL(max)≥JIL(total)          (3.6o1)

拉电流情况下应满足:  ron(m ax)≥rm(toll)          (3.6.2)

第二是逻辑电平兼容性问题,驱动器件的输出电压必须满足负载器件所要求的高电平或者低电平输入电压的范围。即

uⅡ(min)≥yIn(min)           (3.6.3)

uL(max)≤yIL(m ax)         (3.6.4)

其余如噪声容限、输入和输出电容以及开关速度等参数在某些设计中也必须予以考虑。下面分别就5V供电电压的CMOs电路与TTL电路,以及不同供电电压的逻辑电路之间的接口问题进行讨论。

CMOs门驱动TTL门,在CMOS电路的供电电源为十5Ⅴ时,两者的逻辑电平参数可满足式(3.6.3)和式(3.6.4),不需另加接口电路,仅按电流大小计算出扇出数即可。

图3.6.1表示CMOs门驱动TTL门的简单电路。当CMOS门的输出为高电平时,CMOS门驱动TTL门,逻辑电路.

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