数字电子技术第二章逻辑门电路课件.ppt

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1、第二章逻辑门电路二极管、三极管的开关特性二极管逻辑门电路三.TTL逻辑门电路四.射极耦合逻辑门电路(自学)五.CMOS逻辑门电路六.各种工艺的逻辑门之间的接口问题一.CMOS反相器(一)结构与原理AL1+VDD+10VD1S1vivOTNTPD2S20V+10VvivGSNvGSPTNTPvO0V0V-10V截止导通10V10V10V0V导通截止0VVTN=2VVTP=-2V逻辑图逻辑表达式vi(A)0vO(L)1逻辑真值表10第五节CMOS逻辑门电路(二)电压传输特性VTN电压传输特性ABTN1TP1TN2TP2L00011011截止导通截止

2、导通导通导通导通截止截止导通截止截止截止截止导通导通1110与非门(一)CMOS与非门vA+VDD+10VTP1TN1TP2TN2ABLvBvLAB&(a)电路结构(b)工作原理VTN=2VVTP=-2V0V10VN输入的与非门的电路?输入端增加有什么问题?二.其他的CMOS逻辑门或非门(二)CMOS或非门+VDD+10VTP1TN1TN2TP2ABLABTN1TP1TN2TP2L00011011截止导通截止导通导通导通导通截止截止导通截止截止截止截止导通导通1000AB≥10V10VVTN=2VVTP=-2VN输入的或非门的电路的结构?输入端

3、增加有什么问题?1)A=B=0时，TG断开，反相器2工作，此时，；2)A=B=1时，TG导通，在A和的控制下，反相器2的两只MOS管都截止，此时。3)在A=1、B=0时，TG导通，C=B=0，反相器2输出处于高阻态，在A=1、B=0时，反相器2输出处于高阻态，。4)在A=1、B=0时，TG断开，反相器2工作，，(三)异或门电路异或门电路=A⊙B(四)CMOS传输门(双向模拟开关)1.CMOS传输门电路电路逻辑符号υI/υOυo/υIC等效电路2、CMOS传输门电路的工作原理设TP:

4、VTP

5、=2V，TN:VTN=2VI的变化范围为－5V到+5

6、V。5V+5V5V到+5VGSN0,TP截止1）当c=0，c=1时c=0=-5V，c=1=+5VCTPvO/vIvI/vO+5V–5VTNC+5V5VGSP=5V(－3V~+5V)=2V~10VGSN=5V(－5V~+3V)=(10~2)Vb、I=3V~5VGSN>VTN,TN导通a、I=5V~3VTN导通，TP导通GSP>

7、VT

8、,TP导通C、I=3V~

9、3V2）当c=1，c=0时传输门组成的数据选择器C=0TG1导通,TG2断开L=XTG2导通,TG1断开L=YC=13.传输门的应用CMOS集成电路:广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路4000系列74HC74HCT74VHC74VHCT速度慢与TTL不兼容抗干扰功耗低74LVC74VAUC速度加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低速度两倍于74HC与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低低(超低)电压速度更加快与TTL兼容负载能力强抗干扰功耗低四.CMOS系列集成电路CMOS逻辑集成器件发展使它的技术参数从总体上来说已经达到或者超过TTL器件的水平

10、。CMOS器件的功耗低、扇出数大，噪声容限大，静态功耗小，动态功耗随频率的增加而增加。参数系列传输延迟时间tpd/ns(CL=15pF)功耗(mW)延时功耗积(pJ)4000B751(1MHz)10574HC101.5(1MHz)1574HCT131(1MHz)13BiCMOS2.90.0003~7.50.00087~22CMOS门电路各系列的性能比较第六节各种工艺的逻辑门之间的接口问题一、TTL与CMOS器件之间的接口问题二、TTL和CMOS电路带负载时的接口问题三、门电路多余输入端的处理1)驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输

11、入电压范围，包括高、低电压值（属于电压兼容性的问题）。在数字电路或系统的设计中，往往将TTL和CMOS两种器件混合使用，以满足工作速度或者功耗指标的要求。由于每种器件的电压和电流参数各不相同，因而在这两种器件连接时，要满足驱动器件和负载器件以下两个条件：2)驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流（属于门电路的扇出数问题）；一、TTL与CMOS器件之间的接口问题vOvI驱动门负载门11VOH(min)vOVOL(max)vIVIH(min)VIL(max)负载器件所要求的输入电压VOH(min)≥VIH(min)VOL(max)≤VIL

12、(max)灌电流IILIOLIIL拉电流IIHIOHIIH10111…1n个01110…1n个对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流IOH(max)≥I