《集成门电路》PPT课件

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1、第2章集成门电路2.1概述2.2CMOS门电路2.3双极型门电路2.4BICMOS门电路2.5集成门电路的应用举例‘本章小结第2章集成门电路第2章集成门电路一.集成门电路的几种分类集成门电路按其内部有源器件的不同可以分为三大类：一类为双极型晶体管集成门电路，包括TTL(晶体管――晶体管逻辑电路)，ECL(射极耦合逻辑)电路和I2L(集成注入逻辑)电路等几种类型第二类为单极型MOS集成门电路，包括NMOS、PMOS、LDMOS、VDMOS、VVMOS、IGT等几种类型。第三类则是二者的组合BICMOS门电路。常用的是CMOS集成门电路。2.1概述第2章集成门电路二.

2、几种集成门电路的特点1.TTL集成门电路工作速度高，驱动能力强，但功耗大，集成度低。2.CMOS集成门电路功耗极低，成本低，电源电压范围宽，集成度高，抗干扰能力强，输入阻抗高，扇出能力强。三.集成门电路按其集成度又可分为：SSI(小规模集成电路，每片组件包含10～20个等效门)。MAI(中规模集成电路，每个组件包含20～100个等效门)。LAI(大规模集成电路，每组件内含100～1000个等效门)。VLSI(超大规模集成电路，每片组件内含1000个以上等效门)SSI第2章集成门电路2.2CMOS门电路CMOS集成门电路的外部特性和主要参数1COMS集成门电路的外部

3、特性CMOS门电路对外部呈现的电气特性，主要包括输入特性、输出特性、传输特性等静态特性和传输延迟时间、交流噪声容限、动态功耗等动态特性。第2章集成门电路2COMS集成门电路主要参数的特点（1）VOH（min）=0.9VDD；VOL（max）=0.01VDD。所以CMOS门电路的逻辑摆幅（即高低电平之差）较大。（2）阈值电压Vth约为VDD/2。（3）CMOS非门的关门电平VOFF为0.45VDD，开门电平VON为0.55VDD。因此，其高、低电平噪声容限均达0.45VDD。（4）CMOS电路的功耗很小，一般小于1mW/门；（5）因CMOS电路有极高的输入阻抗，故其

4、扇出系数很大，可达50。CMOS集成门电路逻辑电路结构1．CMOS与非门和或非门电路（1）与非门（2）或非门第2章集成门电路第2章集成门电路（3）带缓冲级的门电路为了稳定输出高低电平，可在输入输出端分别加反相器作缓冲级。下图所示为带缓冲级的二输入端与非门电路。L=第2章集成门电路2．CMOS异或门电路由两级组成，前级为或非门，输出为后级为与或非门，经过逻辑变换，可得：第2章集成门电路工作原理：当EN=0时，TP2和TN2同时导通，为正常的非门，输出当EN=1时，TP2和TN2同时截止，输出为高阻状态。所以，这是一个低电平有效的三态门。4．CMOS传输门第2章集成门

5、电路工作原理：（设两管的开启电压VTN=

6、VTP

7、）（1）当C接高电平VDD，接低电平0V时，若Vi在0V～VDD的范围变化，至少有一管导通，相当于一闭合开关，将输入传到输出，即Vo=Vi。（2）当C接低电平0V，接高电平VDD，Vi在0V～VDD的范围变化时，TN和TP都截止，输出呈高阻状态，相当于开关断开。2.3双极型门电路第2章集成门电路一LSTTL门电路的外部特性1LSTTL门电路的静态输入特性LSTTL门电路的输入特性ii－Vi如图所示第2章集成门电路2.LSTTL门电路的静态输出特性LSTTL电路中的74LS125芯片有如图所示三态输出方式：0、1和高

8、电阻。三态电路特别适合于总线结构系统和外围电路，也适用于数字控制设备，数字仪表中一般逻辑电路间的连接。(a)三态缓冲器LS125的电路图(b)电路符号第2章集成门电路3.LSTTL门电路的电压传输特性LSTTL与非门电路74LS00的电压传输特性如图所示图　四2输入与非门74LS00的电压传输特性4.LSTTL门电路的抗干扰特性――噪声容限VN第2章集成门电路LSTTL门电路的输入低电平噪声容限VNL=0.3V，输入高电平噪声容限VNH=0.5V。如图所示噪声容限示意图。第2章集成门电路5.LSTTL门电路的动态特性①LSTTL门电路的平均传输延迟时间TP由于二极

9、管和三极管由导通到截止或者由截止到导通都需要间，且受到电路中的寄生电容和负载电容等的影响，电路的输出形总是滞后于输入波形。②LSTTL门电路的动态尖峰电流在电源电流脉冲的边沿(主要是下降沿)产生了尖峰，这就是动态尖峰电流。6.LSTTL门电路的温度特性第2章集成门电路温度变化对LSTTL门电路电气性能的影响比对CMOS门电路影响大得多，主要是：1.输入高电平通过图2.30中D1、D2的漏电流I1H随温度升高而增大。OC门输出高电平或输出高电阻状态的漏电流IOZ会增大，电路的输出驱动能力将下降。2.输出高电平VOHP随温度降低而降低。其原因是VOH=VCC－2VBE

10、，温度降低