集成逻辑门和组合逻辑电路课件.ppt

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1、第十章集成逻辑门与组合逻辑电路门电路：实现基本运算、复合运算的单元电路，如与门、与非门、或门······门电路中以高/低电平表示逻辑状态的1/0§10.1门电路获得高、低电平高/低电平都允许有一定的变化范围高、低电平在电子电路中的实现方法可用图3.2说明，图中S为一个受输入信号vi控制的开关，R为限流电阻，vo为输出；当S断开时，输出vo为高电平，而S闭合时，输出vo为低电平。逻辑电路中常用半导体二极管、三极管等来实现S的开关功能，此时它们工作在开关状态，即用输入信号vi来控制半导体二极管、三极管的导通和截止，并在输出端vo得到高、低电平输出。正逻辑：

2、高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示1一、二极管和三极管的开关特性1、二极管的开关特性开关闭合截止开关断开2、三极管的开关特性①当Vi＝-V时，T的发射结反偏截止开关断开②当Vi＝+V时，通常调节Rb使得Ib＝Vcc/βRc则Ic趋于最大值而饱和，此时Vce＝0.3V三极管饱和导通开关闭合注意：在数字电路中，三极管通常只有两种状态，即饱和导通与截止。导通二、基本逻辑门二极管的结构：PN结+引线+封装构成PN二极管的开关特性：高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0VI=VIHD截止，VO=VOH=VCCVI=VILD导通，VO=V

3、OL=0.7V二极管的开关等效电路：1、二极管与门设VCC=3V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3VABY000010100111规定3V以上为10.7V以下为0列电压值表如下：（单位：V）ABCL000005050055500505550555真值表：ABCL00000010010001101000101011001111满足与运算的运算规律，故该电路实现与门。表达式为：L＝ABC000000052、二极管或门设VCC=3V加到A,B的VIH=3VVIL=0

4、V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111规定2.3V以上为10V以下为0列电压值表如下：（单位：V）ABCL000005050055500505550555真值表：ABCL00000011010101111001101111011111满足或运算的运算规律，故该电路实现或门。表达式为：L＝A+B+C055555553、非门电路列电压值表如下：（单位：V）AL05真值表：满足非运算的运算规律，故该电路实现非门。表达式为：50.3AL1100三、CMOS门电路MOS管的开

5、关特性MOS管的结构S(Source)：源极G(Gate)：栅极D(Drain)：漏极B(Substrate):衬底金属层氧化物层半导体层PN结以N沟道增强型为例：以N沟道增强型为例：当加+VDS时，VGS=0时，D-S间是两个背向PN结串联，iD=0加上+VGS，且足够大至VGS>VGS(th),D-S间形成导电沟道（N型层）开启电压根据其结构和工作原理的不同，可分为N沟道增强型MOS管、P沟道增强型MOS管、N沟道耗尽型MOS管、P沟道耗尽型MOS管等四种，在数字逻辑电路中主要使用增强型MOS管，其符号及转移特性、漏极特性分别如图(a)、(b)所示

6、。(a)转移特性漏极特性(b)转移特性漏极特性增强型MOS管的特性曲线等效电路OFF，截止状态ON，导通状态用MOS管代替图中的开关S，就得到下图MOS管开关电路及其等效电路。(a)截止状态(b)导通状态当vI=vGSVGS(th)并且在vDS较高的情况下，MOS管工作在恒流区（即在给定vGS下，漏极电流iD恒定），随着vI的升高iD也增加，在负载电阻RD上的压降增大，输出vO（即vDS）随之下降。开关电路的输出为VOL，且VOL≈0。1.CMOS反相器逻辑关系：（设VDD＞（VTN

7、+

8、VTP

9、），且VTN=

10、VTP

11、）（1）当Vi=0V时，TN截止，TP导通。输出VO≈VDD。（2）当Vi=VDD时，TN导通，TP截止，输出VO≈0V。2.CMOS与非门ABY001001010001010列电压值表如下：（单位：V）ABL001011101110真值表：与非门10103.CMOS或非门ABY00100100100010100列电压值表如下：（单位：V）ABL001010100110真值表：或非门4.CMOS异或门电路ABXL00101010011001105.CMOS三态门电路当EN=1时，TP2和TN2同时截止，输出为高阻状态

12、所以，这是一个低电平有效的三态门。当EN=0时，TP2和TN2同时导通，为正常的非门，输出6.