邏輯門電路使用中的幾個實際問題

一、各種門電路之間的接口問題

　　在數字電路或系統的設計中，往往由于工作速度或者功耗指標的要求，需要采用多種邏輯器件混合使用 ，例如，TTL和CMOS兩種器件都要使用。由前面幾節的討論已知，每種器件的電壓和電流參數各不相同，因而需要采用接口電路，一般需要考慮下面三個條件：
　　1.驅動器件必須能對負載器件提供灌電流最大值。
　　2.驅動器件必須對負載器件提供足夠大的拉電流。
　　3.驅動器件的輸出電壓必須處在負載器件所要求的輸入電壓范圍
，包括高。低電壓值。
　　其中條件１和２，屬于門電路的扇出數問題，已在第四節作過詳細的分析。條件３屬于電壓兼容性的問題。其余如噪聲容限、輸入和輸出電容以及開關速度等參數在某些設計中也必須予以考慮。
　　下面分別就CMOS門驅動TTL 門或者相反的兩種情況的接口問題進行分析。

1.CMOS門驅動TTL門

　　在這種情況下，只要兩者的電壓參數兼容，不需另加接口電路，僅按電流大小計算出扇出數即可。
　　下圖表示CMOS門驅動TTL門的簡單電路 。當CMOS門的輸出為高電平時，它為TTL負載提供拉電流，反之則提供灌電流。

例2.9.1——74HC00與非門電路用來驅動一個基本的TTL反相器和六個74LS門電路。試驗算此時的CMOS門電路是否過載？
解：
　　（1）查相關手冊得接口參數如下：一個基本的TTL門電路，I_IL＝1.6mA，六個74LS門的輸入電流I_IL＝6×0.4mA＝2.4mA。總的輸入電流I_IL(total)＝1.6mA＋2.4mA＝4mA。
　　（2）因74HC00門電路的I_OL＝I_IL＝4mA，所驅動的TTL門電路未過載。

2. TTL門驅動CMOS門

　　此時TTL為驅動器件，CMOS為負載器件。由手冊可知，當TTL輸入為低電平時 ，它的輸出電壓參數與CMOS HC的輸入電壓參數是不兼容的。例如，LSTTL的V_OH(min)為2.7V，而HC CMOS的V_IH(min)為3.5V。為了克服這一矛盾，常采用如上圖所示的接口措施。由圖可知，用上拉電阻R_p接到V_DD可將TTL的輸出高電平電壓升到約5V，上拉電阻的值取決于負載器件的數目以及TTL和CMOS的電流參數。
　　當TTL驅動CMO——HCT時，由于電壓參數兼容 ，不需另加接口電路。基于這一情況，在數字電路設計中 ，也常用CMOS——HCT當作接口器件，以免除上拉電阻。