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1、第二章 门电路n概述n分立元件门电路nTTL门电路nMOS门电路nTTL门电路与CMOS门电路n小结2.1 概述n门电路实现基本逻辑关系的电子电路n主要构成 n逻辑门电路的性能和特点逻辑特性、电气特性n本章讨论：内部结构、工作原理、外部特性双极性逻辑门电路DTL二极管、三极管逻辑门电路TTL晶体管、晶体管逻辑门电路ECL发射极耦合逻辑门电路HTL高阈值逻辑门电路I2L高集成度逻辑门电路 单极性逻辑门电路 （场效应管）NMOSPMOSCMOS互补对称型返回2.2 分立元件门电路n分立元件的开关特性：理想开关特性: 开关K断开时，开关两端的电压为外部电 压，通过开关的电流为0，开关等效电阻为。开关
2、闭合 时，开关两端电压为0，开关等效电阻为0二极管开关特性三极管开关特性MOS管开关特性正负逻辑及其它n分立元件门电路二极管与门二极管或门三极管反相器DTL门电路 返回二极管开关特性n二极管符号n二极管加正向电压如图a所示：若VEV0,二极管导通,二极管导通电压 VD=0.7V 硅管 （VD=0.2V 锗管）n二极管加反向电压 如图b所示：若VE0V 二极管截止 I=0n结论二极管具有单向导电性 返回三极管开关特性n三极管符号n三极管的工作状态三极管有三个工作状态：截止状态、放大状态和饱和状 态分析n结论在数字电路中三极管作为开关元件主要工作在 饱和状态（“开”态）和截止状态（“关”态）当Vi
3、= ViL（ VBE）时，T截止 VO = EC当Vi= ViH时（且iB iBS），T饱和导通 VO = VCES0.2V返回三极管工作状态分析n三极管的工作状态n截止状态：当输入电压Vi较小时，VBE0， iB 、iE、iC0， RC上无压降。输出电压VCE等于VCCn放大状态：当输入电压Vi上升（0.7V），三极管导通，有 iC= iB 、 iE = iC + iB ，在放大状态下（ iB iBS），输 出电压VCE = VCC - iC RCn饱和状态：随着输入电压Vi继续上升， iB 、iE、iC增加， VCE = VCC - iC RC减小，三极管集电极正偏。 iB iBS，输出
4、电压VCE = VCES （ 0.3V 硅管）返回MOS管开关特性nMOS管结构图及逻辑符号nNMOS管工作原理分析MOS管工作在截止与导通状态n结论: VGS VTH时，NMOS管截止，V0=VDD （R很大）VGS VTH 时，NMOS管导通，V00V （R较小） （ VTH 开启电压或阈值电压）返回NMOS管工作原理nMOS管的工作原理 n分析 1.在栅_源极间加正向电压VGS ,衬底感应出电子,当VGS较小时, 感应的电子被衬底空穴中和, iDS =0( iDS :漏_源极电流)。称高阻区(截止区) 2.当VGS 电子 ，产生电子层N沟道.当VGSVTH,在外电场VDS作用下 , iD
5、S0。称电阻区。NMOS为导通状态。 3.由于iDS,沿沟道D S有压降,当VDS VGD ，使VGD VIH 的驱动条件)2.驱动方法: *接入上拉电阻,提高TTL电路输出的高电平*用带电平偏移的门电路实现电平变换*改造CMOS电路的输入高电平下限(如:74HCT系 列高速CMOS_ VIH=2V),使TTL可直接驱动 CMOS 返回CMOS 驱动TTL1.CMOS输出高低电平均能满足TTL输入高低电平的 需要。IOLIIL （不满足灌电流驱动能力的要求 ）2.驱动方法：同逻辑门电路输出端并接使用加大输出驱动电流。选用OD门。合理选用T放大器，加大其输出的电流驱动能力。 返回小结n集成逻辑门的分类两大类：TTL、CMOS（各种功能的门电路：与、或、非、与非、或非等）n特殊的门电路三态门、OC门、传输门n电气特性（输入/输出 电压/电流）及主要参数电压传输特性、输入特性、输入负载特性、输出特性nTTL门电路和CMOS门电路逻辑功能与逻辑符号：相同特点：TTL门电路工作速度快、驱动能力强CMOS门电路功耗小、抗干扰能力强返回
