门电路PPT课件

《门电路PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1第二章门电路

12第二章门电路2.1概述2.2半导体二极管和三极管的开关特性2.3最简单的与、或、非门电路2.4TTL门电路*****2.5其他类型的双极型数字集成电路2.6CMOS门电路2.7其他类型的MOS集成电路2.8TTL电路与CMOS电路的接口

23用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路通称为门电路。基本逻辑门电路与门、或门、非门常用门电路与门、或门、非门与非门、或非门、与或非门、异或、同或在电子电路中，用高、低电平分别表示1和0两种逻辑状态。2.1概述

34一、正逻辑与负逻辑正逻辑：用高电平表示逻辑1，用低电平表示逻辑0负逻辑：用低电平表示逻辑1，用高电平表示逻辑0正负逻辑之间存在着简单的对偶关系，例如正逻辑与门等同于负逻辑或门等。ABY000010100111ABY111101011000正与门负或门VAVBVY0V0V0V0V3V0V3V0V0V3V3V3V用正逻辑用负逻辑

45在数字系统的逻辑设计中，若采用NPN晶体管和NMOS管,电源电压是正值，一般采用正逻辑。若采用的是PNP管和PMOS管，电源电压为负值，则采用负逻辑比较方便。今后除非特别说明，一律采用正逻辑。逻辑电平高电平VH：大于给定电平值的电压范围（2V～5V）输入高电平VIH输出高电平VOH低电平VL：小于给定电平值的电压范围（0V～0.8V）输入低电平VIL输出低电平VOL

56高电平和低电平都是对应的一段电压范围，因此在数字电路中，对电子元件、器件参数精度的要求及其电源的稳定度的要求比模拟电路要低。正逻辑015V2V0.8V0V负逻辑015V2V0.8V0V

67VI控制开关S的断、通情况。S断开，VO为高电平；S接通，VO为低电平。获得高、低输出电平的原理图如下：VISVCCVOVISVIS理想开关：开关闭合时：R=0V=0开关断开时：R=∞I=0开关时间：Δt=0实际使用的开关为晶体二极管、三极管以及场效应管等电子器件。这些电子器件作为开关使用时，也是从这三个方面讨论其开关特性。

78一、二极管符号2.2半导体二极管和三极管的开关特性2.2.1半导体二极管开关特性二极管特性：单向导电性在数字电路中，使用二极管的正向导通区（开关闭合）和反向截止区（开关断开）vi反向截止正向导通反向击穿VONSVIVccVoDR开关电路伏安特性

89二、二极管等效电路应用于二极管外电路电阻R值与其动态rD电阻等量级场合应用于二极管电路输入电压V正向幅值与VON差别不大，且R>>rD的场合，数字电路属于此类应用于二极管电路输入电压V正向峰值VPP>>VON，且R>>rD的场合

910导通条件及特点条件：VD>0.7V特点：相当于0.7V压降的闭合开关二极管开关特性VI=0SVONIS开关时间Δt>0截止条件及特点条件：VD<0.5V特点：ID=0，相当于完全断开的开关二极管相当于一个受外加电压控制的开关。

1011二极管的动态电流波形：ovtoit原因：二极管的电容效应反向恢复时间

1112二极管开关电路如下图所示：假定：VIH=VCC=5V,VIL=0V二极管D的正向导通电阻为0，反向电阻为（在数字电路中，为便于分析，VON取值：硅管0.7V，锗管0.3V）VISVccVoDR则:当VI=VIH时，D截止，ID=0,Vo=VCC=5V=VOHVI=VIL时，D导通，VD=VON,VO=VON=0.7V=VOL

1213一、双极型三极管的开关特性1.双极型三极管的结构和符号：2.2.2、半导体三极管开关特性e发射极集电极c基极bPPNe发射极集电极c基极bNNPbecbecIc=βIbIe=Ic+Ib

13142.输入特性和输出特性：Vce=0V时，等效为2个正向二极管的并联Vce>0V时，若Vbe一定，则发射电子能力一定，而集电极又有一定的电子收集能力，因此Ib必减小输入特性RCRBVi+VccVo

1415输出特性饱和区：Vbe>VON，Vbc>VON，发射结、集电结均正向偏置；由于RC的存在，IC越大，VRC也越大，Vce减小，Vce减小到一定值后，IC基本不变。Ic<βIb截止区：一般地，Vbe<0.5V时即认为三极管截止两个PN结反偏，Ib0A，Ic0A放大区：Vbe>VON，Vbc<0；发射结正偏，集电结反偏；Ic=βIb，Ie=Ic+Ib倒置状态（反偏状态）：发射结加反向电压；集电结加正向电压。即c、e互换，Ie=βIb，Ic=Ie+Ib,但是β=0.01～0.02bec

1516VitVot3.三极管的开关特性：饱和导通条件及特点条件：VBE≥0.7V，IB>Ics/β=IBS特点：VBE=0.7V,VCES=0.3V相当于两个闭合开关截止条件及特点条件：VBE<0.5V特点：Ib=0，Ic=0，相当于完全断开的开关开关时间Δt>0becbec0.7V0.3V

1617三极管开关电路：+V+£T123cbeRcRbCCVIIBICVO设输入电压VIH=5V，VIL=0V，VCC=5V，RC=1KΩ，Rb=3.3kΩ，三极管的Vbe=0.7V,Vces=0.3V，β=20，试计算输入高低电平时对应的输出电平。IB＞IBS∴三极管饱和导通1.VI=VIH=5V时假设三极管饱和导通，则有：Vbe=0.7V,Vces=0.3V

17182.VI=VIL=0V时Vbe=0V-0V=0V<0.5V∴三极管截止，IB=0，IC=0VO=VCC-ICRC=VCC=5V+V+£T123cbeRcRbCCVIIBICVOVI=VIH=5V时，三极管饱和导通V0=Vces=0.3VVI=VIL=0V时，三极管截止V0=Vcc=5V这是一个非门电路总结：

1819解：根据饱和条件IB＞IBS解题。例：电路及参数如图所示，设输入电压VI=3V，三极管的Vbe=0.7V，Vces≈0.1V（1）若β＝60，试判断三极管是否饱和，并求出输出VO的值。IB＞IBS∴三极管饱和。+VCC=12V£++-T123RRbIVCOV10kΩ100kΩ因为VI=3V，所以三极管必定导通三极管刚刚饱和

1920（3）将RC改为6.8kW，再将Rb改为6kW，重复以上计算。IB＞IBS∴三极管饱和。IB＜IBS∴三极管处在放大状态。（2）将RC改为6.8kW，重复以上计算。+VCC=12V£++-T123RRbIVCOV6.8kΩ100kΩ深度饱和，IB/IBS叫做三极管饱和深度

2021由上例可见，Rb、RC、β等参数都能决定三极管是否饱和。该电路的饱和条件可写为：即在VI一定（要保证发射结正偏）和VCC一定的条件下，Rb越小，β越大，RC越大，三极管越容易饱和。在数字电路中总是合理地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。>+VCC=12V£++-T123RRbIVCOV10kΩ100kΩ

2122二、MOS管的开关特性1、MOS管的结构MOS管是金属—氧化物—半导体场效应管的简称。（Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor）N沟道增强型场效应管(NMOS)源极栅极漏极衬底IG=0，ri=∞

2223所以，场效应管可以看成是一个由电压VGS控制的开关形成导电沟道时的电压VGS叫做开启电压，用VGS(th)表示，也可以表示为VTN。这种类型的场效应管叫做N沟道增强型场效应管。N沟道增强型场效应管的开关特性：导通条件：VGS>VGS(th)特点：导通内阻RON<1KΩ相当于一个闭合开关截止条件：VGS

2324N沟道耗尽型场效应管(NMOS)

2425P沟道增强型场效应管(PMOS)导通条件：|VGS|>|VGS(th)|特点：导通内阻RON<1KΩ相当于一个闭合开关截止条件：|VGS|<|VGS(th)|特点：内阻ROFF=∞，ID≈0相当于一个断开的开关

2526P沟道耗尽型场效应管(PMOS)

2627目前，采用MOS管的逻辑集成电路主要有三类：以N沟道增强型管构成的NMOS电路，以P沟道增强型管构成的PMOS电路以及用PMOS和NMOS两种管子构成互补的CMOS电路。MOS管的基本开关电路设：VDD=12V,VTN=2V,VIL=0V,VIH=12V当Vi=ViL时，VGS=ViLVT，MOS管处于导通状态，合理选择VDD和RD，使输出VO=VOLNMOS反相器

2728为得到足够低的VOL，要求RD很大，在实际电路中，常用另一个MOS管来做负载。VoViVDDTpTNCMOS反向器：由N沟道增强型MOS和P沟道增强型MOS互补而成。VGSN=0V-0V=0VVTN，TN导通，VGSP=12V-12V=0V,TP截止,ID=0;输出VO=IDRON=0V。

28292.3最简单的与、或、非门电路2.3.1二极管与门0V3VYABVCC=+5VD13kΩRD2&ABY=A·BVAVBVY0V0V0V3V3V0V3V3VABY00011011电压功能表真值表0.7V0.7V0.7V3.7V0001

29302.3.2二极管或门0V3VABYDD12R3kΩABY=A+B≥1电压功能表VAVBVY0V0V0V3V3V0V3V3V真值表ABY000110110V2.3V2.3V2.3V0111

3031二极管与门和或门电路的缺点：（1）由于二极管存在导通压降，在多个门串接使用时，会出现输出信号高、低电平的偏移。（2）负载能力差0V3VVcc=+5VY3VD1D23kΩRR0.7V1.4V3kΩD2D1Vcc=+5V

31322.3.3三极管非门电路+Vcc+T123cbeRcRbViIBICVO电压功能表VIVO0V5V5V0.3V真值表AY0110AY=A1符号A1Y=A

3233三极管非门电路：设输入电压VIH=5V，VIL=0V，VCC=5V，VEE=-8V,RC=1KΩ，R1=3.3kΩ，R2=10kΩ，三极管的Vbe=0.7V,Vces=0.1V，β=20，试计算输入高低电平时对应的输出电平。IB＞IBS∴三极管饱和导通1.VI=VIH=5V时假设三极管饱和导通，则有：Vbe=0.7V,Vces=0.1VI1ICI2IB+VccAT123cbeRcR1VIVOR2VEEY

33342.VI=VIL=0V时假设T截止，则IB=0,IC=0所以T截止成立IB=0，IC=0VO=VCC-ICRC=VCC=5VAY0110VIVO0V5V5V0.1VAY=A1I1ICI2IB+VccAT123cbeRcR1VIVOR2VEEY

3435DTL与非门电路工作原理：（1）当A、B、C全接高电平5V时，二极管D1～D3都截止，而D4、D5和T导通，且T为饱和导通，VL=0.3V，即输出低电平。（2）A、B、C中只要有一个为低电平0.3V时，则VP≈1V，从而使D4、D5和T都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。所以该电路满足与非逻辑关系，即：

35数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。数字集成电路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价格便宜的特点。TTL型电路：输入端和输出端都采用了三极管结构，称之为:三极管--三极管逻辑电路（Transistor—TransistorLogic），简称为TTL电路。2.4TTL门电路按照集成度的高低，将集成电路分为以下几类：小规模集成电路：100个以下(元件和连线）(SmallScaleIntegration:SSI)中规模集成电路：几百个（MediumScaleIntegration:MSI)大规模集成电路：几千个（LargeScaleIntegration:LSI)超大规模集成电路：一万个以上（VeryLargeScaleIntegrationVLSI）

362.4.1TTL反相器的电路结构和工作原理R3R2R1Vcc=+5v(Vo)123123D212313R4130ΩA(VI)T1T5T4T24kΩYVC2Ve2输入级中间级输出级1.6kΩ1kΩD1一、电路结构：以74系列TTL反相器的典型电路为例0.2V3.4V其中，D1是输入端钳位二极管，它既可以抑制输入端可能出现的负极性干扰脉冲，又可以防止输入电压为负时T1的发射极电流过大，起到保护作用，正常工作时，D1不起作用

3738R3R2R1Vcc=+5v(Vo)123123D212313R4130ΩA(VI)T1T5T4T24kΩYVC2Ve21.6kΩ1kΩ1、V1=0.2V时T1能够导通，VB1=0.2+0.7=0.9V工作原理：T1深度饱和，VCES1≈0VT2、T5截止，→IB2=IC2≈0VR2≈0.2V,VB4≈5V-0.2V=4.8V→T4、D2导通VO=VCC-VR2-VBE4-VD2=5-0.2-0.7-0.7=3.4(V)0.9V0.2V4.8V0.2V

3839R3R2R1Vcc=+5v(Vo)123123D212313R4130ΩA(VI)T1T5T4T24kΩYVC2Ve21.6kΩ1kΩ2、V1=3.4V时VB1=3.4V+0.7V=4.1V(不考虑T2、T5)3.4V2.1V1.4V0.7V1V显然，由于T2、T5的存在和PN结(VBE)的钳位作用，T2、T5导通，VB1=2.1V，VC1=1.4V，VE1=3.4V→T1管倒置假设T2饱和导通则VCES2≤0.3V，VC2=0.3+0.7=1VT2饱和导通

3940VIVO0.2V3.4V3.4V0.1VAY0110AY=A1工作特点：输出级在稳定状态下T4和T5总是一个导通而另一个截止，所以，TTL非门电路静态功耗低、驱动负载的能力强。总结：V1=0.2V时：VO=3.4(V)V1=3.4V时：VO=0.1V

4041⑴AB段:当Vi<0.7V时，Vb2<0.7V，T2和T5管截止，T4导通，输出为高电平VoH=Vcc－VR2－Vd2－Vbe43.4V，故AB段称为截止区R3R2R1Vcc=+5v(Vo)123123D212313R4130ΩA(VI)T1T5T4T24kΩYVC2Ve21.6kΩ1kΩ0.9V0.2V4.8V0.2V⑵BC段:当0.7

4142⑶CD段:当1.3V1.4V2.1V1.4V0.7V1VDE⑷DE段:Vi大于1.4V以后，Vb1被钳位在2.1V，T2和T5管均饱和，Vo=Vces5=0.1V,故DE段称为饱和区。AVOVI0123321BC

4243（1）输出高电平电压VOH——在正逻辑体制中代表逻辑“1”的输出电压。VOH的理论值为3.4V，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4V。（2）输出低电平电压VOL——在正逻辑体制中代表逻辑“0”的输出电压。VOL的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4V。（3）关门电平电压VOFF——是指输出电压下降到VOH（min）时对应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压，用VIL（max）表示。规定VIL（max）=0.8V。（4）开门电平电压VON——是指输出电压下降到VOL（max）时对应的输入电压。即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电平电压，用VIH（min）表示。规定VIH（min）=2V。几个重要参数

4344（5）阈值电压VTH——电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。VTH又常被形象化地称为门槛电压。其值为1.3V～1.４VVOH（min）=2.4VVOL（max）=0.4VVIL（max）=VOFF=0.8VVIH（min）=VON=2VVTH≈1.４VABCDEVOVI0123321VOHVOH(min)VOLVTHVOffVIL(max)VONVIH(min)VOL（max）

44THANKYOUSUCCESS2022/10/1945可编辑

4546三、输入端噪声容限输入低电平噪声容限：VNL=VOff–VOLmax=0.8V-0.4V=0.4V输入高电平噪声容限：VNH=VOHmin-VON=2.4V-2V=0.4V保证输出高、低电平基本不变（在允许的范围内）的条件下，而允许的输入信号的波动范围称为输入端噪声容限

46472.4.2TTL反相器的静态输入特性和输出特性为了正确处理门电路之间以及门电路与其他电路之间的连接问题，必须了解门电路的输入特性和输出特性。一、输入特性：IiR14kWT1be2+VCCbe5Vi当Vi<0.6v时，T2和T5管截止，Ii=-IR1,当Vi=ViL=0.2v时输入低电平电流IIL为:VI=0时的输入电流叫做输入短路电流IIS当VIL增大时，|IIL|随之减小。当Vi大于1.4v以后，Ii转为正方向。当VI=VIH=3.4v时，此时的输入高电平电流IIH约为10A。IIH叫做输入漏电流，74系列的IIH<40µA

4748Vi(V)Ii(mA)0-1.0-1.50.511.4IISIIH输入短路电流IIS流出T1，为负值，IIS=-1.1mA输入低电平电流IIL=-1mA≈IIS输入漏电流IIH流入T1，为正值，IIH<40µA输入特性曲线：

4849二、输出特性：1.低电平输出特性(灌电流)输出为低电平时，门电路输出端的T5管饱和导通而T4管截止。由于T5管饱和导通时c-e间的电阻很小，所以负载电流iL增加时VOL仅稍有升高。如下图所示，一定范围内基本为线性关系。低电平最大输出电流IL≈16mA

4950NOL称为输出低电平时的扇出系数。b14KIL+VCC1D1截止5饱和TTR截止4c4R4Kb1R输出低电平IOLC5I=+VCCIL111IOLIILIIL当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。当负载门的个数增加时，灌电流增大，VO=N×IL×RON，输出低电平VO升高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOL产品规定IOL=16mA。由此可得出:IOL=NOL×IIL

5051111IIHIIHIOH|IOH|=NOH·IIHNOH称为输出高电平时的扇出系数。一般NOL≠NOH，常取两者中的较小值作为门电路的扇出系数，用N表示。一般器件手册所给的高电平最大输出电流IOH0.4mA2.高电平输出特性（拉电流）

5152IIHIIHIOHIIH1111N个例2.4.1(P67-68)已知VOH(min)=3.2V,VOL(max)=0.2V,IOH≤-400µA,IOL≤16mA，IIL=-1mA,IIH=40µA计算扇出系数N解：输出高电平时：N1|IOH|=N1×IIHN1=|IOH|/IIH≤400/40=10输出低电平时：N2IOL=N2×|IIL|N2=IOL/|IIL|≤16/1=16扇出系数N=10IOLIILIILIIL

5253输入端串接电阻时对输入电压的影响接入电阻RP时，因为IR1流过RP,所以RP上必有电压VI,RP较小时，VI也较小三、输入端负载能力：RP=0时，VI=0，RP↑，→VI↑但是，当VI=1.4V以后，T2、T5都导通，VB1被钳位在2.1V左右，所以，即使RP再增加，VI也不会再升高了。1.4V2KRPVI对TTL门电路，一般取RON=2KΩ，ROFF=0.7KΩ即RP≥RON时，VI相当于高电平；RP≤ROFF时，VI相当于低电平

5354例2.4.2(P69)已知VCC=5V，VO1H=3.4V,VO1L=0.2V,IIL=-1mA,IIH=40µA，VI2H(min)=2.0V，VI2L(max)=0.8V计算RP的最大允许值。11G1G2RPV01Vi2解：VO1H=3.4V时，VI2H≥2.0VIIHVO1L=0.2V时，VI2L≤0.8V11G1G2RPV01Vi2IIL=-1mA估算：

5455VI=0.8V时，电流用IIL不太精确，可用IR1=IRP计算V01VI2RPR1

55562.4.4、其他类型的TTL门电路1．与非门一、其他逻辑功能的门电路ABY001011101110流出电流：|IIS|流入电流：2IIH

56572、或非门ABY001010100110流出电流：2|IIS|流入电流：2IIH

57583、与或非门流出电流：2|IIS|流入电流：4IIHABCDY11**0**110

5859在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为线与。二．集电极开路门（OC门）BA&DC&YY1Y2普通的TTL门电路不能进行线与，为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路：集电极开路门Y1Y2Y000110110001

5960+VCC=5VY12312313ABT11.6K4K1KR1T2T5R2R3AYB&集电极开路门（OC门）注意：OC门必须外接合适的负载电阻和电源才能正常工作。RLVCC'ABY001011101110VO=VCC'VO=VCes5

6061（1）实现线与。电路如右图所示，逻辑关系为:OC门主要有以下几方面的应用：（2）实现电平转换。如图示，可使输出高电平变为10V。（3）用做驱动器。如图是用来驱动发光二极管的电路。+VBA&DC&RLCCYY1Y2

6162OC门外接电阻RL的计算方法：（1）当所有OC门同时截止时，输出Vo为高电平n个OC门，m'个负载门，m个输入端IIHIIH+V&&RLCC……VOHIIHnm'&1……IRLIOHIOHRL不能太大。RL为最大值时要保证输出电压为VOH（min）IOH：输出漏电流IIH：输入漏电流

6263RL不能太小。RL为最小值时要保证输出电压为VOL（max）RL（min）＜RL＜RL（max）（2）当输出低电平时+V&&RLCC……VOL|IIL|nm'&1……IRLILMIOH|IIL|m'|IIL|当所有OC门中只有一个导通时，全部负载电流都流入导通的那个OC门，因而RL值不可太小，以确保流入导通OC门的电流不至于超过最大允许的ILM值。

6364例2.4.4(P80-81)已知IOH=200µA,ILM=16mA,n=2,m=9,m'=3,V'CC=5V|IIL|=1mA,IIH=40µA.VOH(min)=3V,VOL(max)=0.4V,计算RL的范围解：可取RL=1KΩ

6465当EN=0时，G输出P=0，D1导通，T2、T5都截止。VC2=0.9VT4、D都截止,这时从输出端Y看进去，呈现高阻，称为高阻态，或禁止态。三．三态输出门电路（TS门）&ENABY（1）三态输出门的结构及工作原理。相当于一个正常的二输入端与非门，称为正常工作状态。当EN=1时，G输出P=1，D1截止+VCCY123123D123D13ABT1R15T4TT2VC2pEN11GR2R3R41

6566&ENABY&ENABYEN=1时:EN=0时:输出高阻态。Y=Z+VCCY123123D123D13ABT1R15T4TT2VC2pEN11GR2R3R4EN=1时:输出高阻态Y=ZEN=0时:

6667三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。（a）组成单向总线，实现信号的分时单向传送.（b）组成双向总线，实现信号的分时双向传送。（2）三态门的应用

67685．74LS系列——为低功耗肖特基系列。6．74AS系列——为改进肖特基系列，它是74S系列的后继产品。7．74ALS系列——为改进低功耗肖特基系列，是74LS系列的后继产品。TTL集成逻辑门电路系列简介1．74系列——为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。2．74L系列——为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。3．74H系列——为高速TTL系列。4．74S系列——为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。如图示。becbec

6869

6970TTL与非门举例——74LS0074LS00是一种典型的TTL与非门器件，内部含有4个2输入端与非门，共有14个引脚。引脚排列图如图所示。逻辑功能：

70711．逻辑关系：（设VDD＞（VTN+|VTP|），且VTN=|VTP|）（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。2.6.1、CMOS反相器的工作原理2.6CMOS门电路由N沟道增强型MOS和P沟道增强型MOS互补而成。

7172VVVDDTPTNio当Vi=0V时，VGSN=0V-0V=0VVTN，TN导通，VGSP=10V-10V=0V,TP截止,ID=0；输出VO=IDRON=0V。设VDD＞（VTN+|VTP|），且VTN=|VTP|=2V,VDD=10VAY=A1VIVO0V10V10V0VAY0110

7273（4）当5V＜Vi＜8V，TP逐渐变为截止，TN导通（5）当Vi＞8V，TP截止，TN导通，输出Vo=0V。2．电压传输特性：（设:VDD=10V，VTN=|VTP|=2V）（1）当Vi＜2V，TN截止，TP导通，输出Vo≈VDD=10V（2）当2V＜Vi＜5V，TN开始导通，TP导通（3）当Vi=5V，两管都导通，Vo=（VDD/2）=5V。CMOS门电路的阈值电压VTH=VDD/2

7374电压传输特性0.5VDDVoVIVDDVTNVTPVDD1/2VDDABCDEF电流传输特性iDVIVTNVTPVDD1/2VDDABCDEF

74752.6.2CMOS反相器的输入特性和输出特性:输入特性：输入端绝缘，输入电流为0，输入端保护电路必须避免输入端悬空

7576输出特性:VO=VOL时CMOS反相器的工作状态由于导通内阻的影响，输出低电平时最大输出电流（灌电流）：

7677输出高电平时的最大输出电流（拉电流）：VO=VOH时CMOS反相器的工作状态

77782.6.4其他类型的CMOS门电路CMOS与非门：P并N串1.CMOS与非门ABY00011011一、CMOS与非门和或非门1110

78792.CMOS或非门CMOS或非门：P串N并ABY000110111000

7980二、带缓冲级的CMOS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

8081ABYV8T6TT714T3T10T9TDDT2T5T简化画法：

8182或非门电路：

8283三、漏极开路的CMOS门电路（OD门）OD门电路结构特点：与OC门相同需外接上拉（负载）电阻和电源才能使用输出端可以并接（线与）常用于输出缓冲/驱动器中或用于输出电平的变换输出为低电平VOL<0.5v时的最大负载电流为50mA

8384四、CMOS传输门和双向模拟开关C和C是一对互补的控制信号,设控制信号的高低电平分别为VDD和0V,那么当C=0时,只要输入信号的变化范围不超出0~VDD,则Vi=0V～VDDVGS1=0V～-VDD，T1始终截止；VGS2=VDD～0V，T2始终截止。T1和T2同时截止，输入与输出之间呈高阻态(>109)，传输门截止。

8485反之，若C=1时：由于T1、T2管的结构形式是对称的，即漏极和源极可互易使用，因而CMOS传输门属于双向器件，它的输入端和输出端也可互易使用。Vi=0V～VDDVGS1=VDD-Vi=VDD～0V，（10V～2V～0V）T1导通截止；VGS2=0V-Vi=0V～-VDD，（0V～-2V～-10V）T2截止导通。T1、T2至少有一个门导通，VO=Vi，信号可以传输过来。

8586利用CMOS传输门和CMOS反相器可以组合成各种复杂的逻辑电路，如数据选择器、寄存器、计数器等等。传输门的另一个重要用途是作模拟开关，用来传输连续变化的模拟电压信号。模拟开关的基本电路是由CMOS传输门和一个CMOS反相器组成的，也是双向器件。VI/Vo１TGVo/VIC假定接在输出端的电阻为RL,双向模拟开关的导通内阻为RTG。当C=0时，开关截止，输出与输入之间的联系被切断Vo=0。当C=1时，开关接通，输出电压为：电压传输系数

8687五、CMOS三态门利用CMOS反相器附加一个PMOS管和一个NMOS管构成三态门电路特点：与TTL三态门电路相同输出可并接----总线结构EN=0时，Y=AEN=1时，输出高阻态

87881．CMOS逻辑门电路的系列（1）基本的CMOS——4000系列。（2）高速的CMOS——HC系列。（3）与TTL兼容的高速CMOS——HCT系列。2．CMOS逻辑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，故其扇出系数很大，可达50。CMOS逻辑门电路的系列及主要参数

8889本章小结1．最简单的门电路是二极管与门、或门和三极管非门。它们是集成逻辑门电路的基础。2．目前普遍使用的数字集成电路主要有两大类，一类由NPN型三极管组成，简称TTL集成电路；另一类由MOSFET构成，简称MOS集成电路。3．TTL集成逻辑门电路的输入级采用多发射极三级管、输出级采用达林顿结构，这不仅提高了门电路的开关速度，也使电路有较强的驱动负载的能力。在TTL系列中，除了有实现各种基本逻辑功能的门电路以外，还有集电极开路门和三态门。4．MOS集成电路常用的是两种结构。一种是NMOS门电路，另一类是CMOS门电路。与TTL门电路相比，它的优点是功耗低，扇出数大，噪声容限大，开关速度与TTL接近，已成为数字集成电路的发展方向。5．为了更好地使用数字集成芯片，应熟悉TTL和CMOS各个系列产品的外部电气特性及主要参数，还应能正确处理多余输入端，能正确解决不同类型电路间的接口问题及抗干扰问题。

89THANKYOUSUCCESS2022/10/1990可编辑