Page 19 - AB00601_邏輯設計實驗

實習 1 基本邏輯閘使用

4. TTL 與 CMOS 的雜訊抵抗能力（Noise Immunity）
TTL 的 V OL 普通約為 0.2V，最差時約為 0.4V，而 V IL 只要在 0.8V 以下即可。所
以，當一個 TTL 輸出 V OL 到另一個 TTL 時，可以忍受 0.4V（i.e., V IL −V OL( 最差 )）的雜
訊干擾。同理，TTL 輸出 V OH 到另一個 TTL 時，同樣可以忍受 0.4V 的雜訊干擾，因
為 V OH −V IH = 2.4V − 2.0V = 0.4V（i.e., V OH –V IH( 最差 )）。
CMOS 電源 V DD 為 5V 時，V OH 約為 5V，V IH 為 0.7 V DD = 3.5V，此時 V OH −V IH =
5V − 3.5V = 1.5V，而 V OL 約為 0V，V IL 為 0.3 V DD = 1.5 V，V IL −V OL = 1.5V− 0V =1.5 V，
故 CMOS 在電源 V DD = 5 V 時的雜訊容忍電壓為 1.5 V，所以 CMOS 比 TTL 的雜訊容
忍度大多了。
實務上，雜訊的產生是隨機性的，必須同時兼顧高態時與低態時的場合；所以雜
訊容忍電壓的計算為 V OH −V IH 或 V IL−V OL 兩者中較小者。
5. 類比電路的問題
類比電路除了電路的再製性相當差之外，其本質上有下列一些待解決的特性。(1)
類比電路的電壓或電流常會隨著時間漂移，所以很難做精確的微調。解決這種問題的
「精準的類比電路」其體積一般都相當大，相對的成本很貴。(2)一般而言，類比電路
很容易發熱，相當耗電。(3)更嚴重的是，類比電路很容易受到雜訊的影響；由於它具
有無限小的解析度，所以在類比電路中的任何擾動或雜訊必然會改變它的電流值。所
以，類比系統難以成為信號處理的主流技術。

二 數位 IC 的電路功能（Function 或稱為功能函數）

在數位電路中，又有所謂的組合電路（combinational circuit）及序向電路
（sequential circuit）之分，此兩者的主要差別在於後者具有記憶（memory）特性而
前者沒有；換句話說，組合電路的輸出只受當時輸入的影響，而序向電路的輸出結
果除了與當時的輸入有關外，還與輸入前的狀態有關。

基本的組合電路（閘電路），包括 AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR 閘，
更複雜的則加上解碼器（Decoder）、編碼器（Encoder）、多工器（Multiplexer，簡

稱 MUX）、解多工器（Demultiplexer）、算術邏輯單元（ALU）等；而基本的序向
電路為正反器（Flip-Flop，簡稱 F-F），包括 SR-FF，D-FF，T-FF，JK-FF。更複雜
的序向電路有計數器（Counter）、閂鎖器（Latch）等，而微處理器（Micro-processor）
更是其中之精品。

11