数电第三章-门电路.ppt

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1、3.1概述3.2半导体二极管门电路3.3CMOS门电路3.5TTL门电路第三章门电路3.1概述获得高、低电平的基本原理S断开，输出为高电平S闭合，输出为低电平用VI控制二极管或三极管的截止和导通状态正逻辑与负逻辑数字电路对元件参数精度的要求比模拟电路低3.2半导体二极管门电路分析输入信号是高、低电平时的输出可以用Vi的电平控制二极管的开关状态3.2.1半导体二极管的开关特性二极管的伏安特性i=Is(ev/VT-1)各参数的含义二极管伏安特性的几种近似方法二极管的动态电流波形反向恢复时间tre3.2.2二极管与门缺点：1存

2、在电平偏移2负载电阻的改变会影响输出的高电平3.2.3二极管或门缺点：存在电平偏移MOS管的结构和符号3.3CMOS门电路3.3.1MOS管的开关特性MOS管的输入特性和输出特性(a)共源接法(b)输出特性曲线可变电阻区恒流区截止区MOS管的转移特性MOS管的基本开关电路MOS管的开关等效电路(a)截止状态(b)导通状态MOS管的四种类型+-vi-vDD-+vOCMOS反相器（a）结构示意图（b）电路图3.3.2CMOS反相器的电路结构和工作原理电路结构工作原理分析CMOS反相器的电压传输特性和电流传输特性工作原理输入

3、端噪声容限示意图输入为高电平的噪声容限VNH=VOH（min）-VIH(min)输入为低电平的噪声容限VNL=VIL(max)-VOL(max)输入端噪声容限不同VDD下CMOS反相器的噪声容限VDD增加，VNH和VNL也加大。每个VDD下，VNH和VNL始终保持相等。CMOS反相器的输入保护电路（a）CC4000系列的输入保护电路（b）74HC系列的输入保护电路3.3.3CMOS反相器的静态输入特性和输出特性CMOS反相器的输入特性CMOS反相器的低电平输出特性实际是T2管的漏极特性曲线同样的IOL下，由于VOL=I

4、OL×RONVDD↑→VGS↑→RON↓→VOL↓CMOS反相器的高电平输出特性由于VOH=VDD-IOH×RONIOH↑→IOH×RON↑→VOH↓同样的IOH下，VDD↑→

5、VGS

6、↑→RON↓→VOH下降幅度↓3.3.4CMOS反相器的动态特性CMOS反相器传输延迟时间输出电压的变化滞后于输入电压的变化交流噪声容限传输延迟时间越长，交流噪声容限越大动态功耗从一种稳定状态到另一种稳定状态的过程所附加的功耗3.3.5其它类型的CMOS门电路一CMOS与非门A=1B=0T4断、T3通Y=1A=0B=1T1通、T2断Y=1

7、A=0B=0T1通、T4断Y=1A=1B=1T1T3断、T4T2通Y=1CMOS或非门A=1B=0T2通、T4断、T3通、T1断Y=0A=0B=1T4通、T2断、T3断Y=0A=0B=0T4断、T2断、T1通、T3通Y=1A=1B=1T3断、T4通、T2通Y=0二漏极开路输出门电路（OD门）作用：用于输出缓冲/驱动器输出电平转换实现线与结构三CMOS传输门和双向模拟开关CMOS传输门的电路结构和逻辑符号源极和漏极在结构上完全对称，属于双向器件CMOS传输门中两个MOS管的工作状态CMOS双向模拟开关的电路结构和符号四三态

8、输出的CMOS门电路用三态输出门接成总线结构用三态输出门实现数据双向传输3.5.1双极型三极管的开关特性双极型三极管的两种类型(a)NPN型(b)PNP型3.5TTL门电路双极型三极管的输入和输出特性输入特性曲线双极型三极管的输入和输出特性输出特性曲线ß电流放大系数双极型三极管的基本开关电路返回输入电压ViVON的情况：IB=(Vi-VON)/RBv0=Vce=VCC-iCRC=VCC-ßiBRC电压放大倍数Au深度饱和压降VCE（sat）饱和基极电流IBS=[VCC-VCE(sat)]/ß

9、RC用图解法分析电路(a)电路图(b)作图方法电路详图当基极电流值确定以后，与其对应的一条输出特性曲线和负载线的交点就是开关电路实际所处的工作点。双极型三极管的开关等效电路(a)截止状态(b)饱和导通状态双极型三极管的动态开关特性三极管反相器（非门）返回R2和负电源VEE的作用例题计算输入高低电平时对应的输出电平，并说明电路参数的设计是否合理TTL反相器：电路结构工作原理D1、D2作用3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理TTL反相器的电压传输特性截止区线性区转折区饱和区输入端噪声容限示意图输入为高电平的噪声

10、容限VNH=VOH（min）-VIH(min)输入为低电平的噪声容限VNL=VIL(max)-VOL(max)TTL反相器的静态输入特性和输出特性TTL反相器的输入端等效电路及输入特性曲线一输入特性（输入电压与输入电流的关系）当输入电压是低电平时，得到的IIL=-1mA当输入电压是高电平时，得到的IIH=40uA(以