数字电路基础课件 第三章.ppt

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1、第三章逻辑门3.1概述逻辑门是数字电路的基本单元门电路：实现基本运算、复合运算的单元电路，如与门、与非门、或门······常用有CMOS门电路和TTL门电路门电路中以高/低电平表示逻辑状态的1/0获得高、低电平的基本原理高/低电平都允许有一定的变化范围正逻辑：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13.1CMOS门电路3.1.1MOS管的开关特性一、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

2、为例：二、输入特性和输出特性输入特性：直流电流为0，看进去有一个输入电容CI，对动态有影响。输出特性：iD=f(VDS)对应不同的VGS下得一族曲线。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）开启电压漏极特性曲线（分三个区域）截止区恒流区可变电阻区漏极特性曲线（分三个区域）截止区：VGS109Ω漏极特性曲线（分三个区域）恒流区：iD基本上由VGS决定，与VDS关

3、系不大漏极特性曲线（分三个区域）可变电阻区：当VDS较低（近似为0），VGS一定时，这个电阻受VGS控制、可变。三、MOS管的基本开关电路四、等效电路OFF，截止状态ON，导通状态五、MOS管的四种类型增强型耗尽型大量正离子导电沟道3.2.1CMOS反相器的电路结构和工作原理一、电路结构二、电压、电流传输特性一、CMOS传输门及双向模拟开关1.传输门3.2.2其他类型的CMOS门电路2.双向模拟开关二、其他逻辑功能的门电路1.与非门2.或非门3、异或门三、漏极开路的门电路（OD门）例：OD门负载门要求:计算上拉电阻值。四

4、、三态输出门三态门的用途CMOS门电路的电气特性和参数1、直流电气特性和参数（1）输入高电平VIH和输入低电平VIL（2）输出高电平VOH和输出低电平VOL（3）、输入噪声容限结论：可以通过提高VDD来提高噪声容限3.2.3CMOS反相器的静态输入和输出特性一、输入特性二、输出特性二、输出特性3.2.4CMOS反相器的开关电气特性（动态特性）一、传输延迟时间二、交流噪声容限三、动态功耗三、动态功耗速度—功耗积（dp积）：平均延迟时间与空载功耗的积。其值越小越好。CMOS电路的正确使用一、输入电路的静电防护1、在储存和运输

5、时不要使用易产生静电的包装，最好采用金属屏蔽作包装材料。2、组装、调试时，应使电烙铁和其它工具、仪表等有良好接地。3、不用的输入端不应悬空。静电防护和锁定效应是CMOS电路中两个特有的问题二、输入电路的过流保护1、输入端接低内阻信号源时，应在输入端与信号源之间串进保护电阻，保证输入保护电路中的二极管导通时电流不超过1MA。2、输入端接有大电容时，应在输入端和电容之间接入保护电阻。3、输入端接长线时，应在门电路的输入端接入保护电阻。三、多余输入端的处理方法。CMOS电路的输入阻抗高，易受外界干扰的影响，所以CMOS电路的多

6、余输入端不允许悬空。多余输入端应根据逻辑要求或接电源DD(与非门、与门），或接地（或非门、或门），或与其他输入端连接。CMOS门电路系列及型号的命名法CMOS逻辑门器件有三大系列:4000系列、74C××系列和硅氧化铝系列。1.4000系列表3.5列出了4000系列CMOS器件型号组成符号及意义。表3.5CMOS器件型号组成符号及意义第1部分第2部分第3部分第4部分产品制造单位器件系列器件品种工作温度范围符号意义符号意义符号意义符号意义CCCDTC中国制造的类型美国无线电公司产品日本东芝公司产品4045145

7、系列符号阿拉伯数字器件功能CERM0～70℃-40～85℃-55～85℃-55～125℃3.3半导体二极管门电路半导体二极管的结构和外特性（Diode）二极管的结构：PN结+引线+封装构成PN3.3.1二极管的开关特性：高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0VI=VIHD截止，VO=VOH=VCCVI=VILD导通，VO=VOL=0.7V二极管的开关等效电路：3.3.2二极管与门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3

8、V3V3.7VABY000010100111规定3V以上为10.7V以下为03.3.3二极管或门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111规定2.3V以上为10V以下为0二极管构成的门电