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1、第2章 门电路2.1 概述 2.2 半导体二极管、三极管和MOS管 的开关特性 2.3 CMOS门电路 2.4 TTL 集成门电路 2.5 TTL电路与CMOS电路的接口2.1 概述门电路：用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算 的单元电路。在电子电路中，用高低电平分别表示二值逻 辑的1和0两种逻辑状态。正逻辑 负逻辑1001正逻辑 负逻辑A BY L L L H H L H HL H H HA BY 0 0 0 1 1 0 1 10 1 1 1正逻辑L0H1A BY 1 1 1 0 0 1 0 01 0 0 0负逻辑 L1 H0数字集成电路的集成度数字集成电路中含有等效逻辑门的个数 ，或元器件的
2、个数SSI 10000门/片 2.2 半导体二极管、三极管和MOS管 的开关特性 理想开关的开关特性 静态特性：1）开关断开时，两端等效电阻趋于无穷大，电 流为0；2）开关闭合时，等效电阻为0，两端电压为0； 动态特性：开通时间ton:开关电路从断开状态转换为闭合 状态所需的时间。关断时间toff：开关电路从闭合状态转换为断开 状态所需的时间。理想开关的开关时间为0二极管的伏安特性+-uDUBR 0 0.5 0.7IFiD/mAuD/V二极管开关等效电路+-+-0.7 V +-0.6 VrD半导体三极管的开关特性ic(mA)vCE(v)工作区分类三极管的开关特性N沟道增强型MOS管N+N+P型
3、衬底SGDSiO2uGS+-uDS+-GDSB标准符号NMOS管的特性VIiDGSBDVOR D可变电阻区恒流区0vDSiD输出特性曲线vGSNMOS管的转移特性曲线VIiDGSBDVOR DNMOS PMOSGDSBNMOSGDSBPMOS增强型2.3 CMOS门电路VDDvIvOAY+10V0V10V0V10V开关管负载管取值要大于两管开启电 压之和，范围为318VCMOS反相器电压传输特性vovIvDDvDDvDD1 21 2+VDDvIvO电流传输特性iDvivDDvDD1 20+VDDvIvOiD输入端保护电路0vIiIvDD+0.7v- 0.7vvI+VDDvOD1D2C1C2CM
4、OS反相器静态输出特性低电平0IOLVOUGS=5VUGS=10VUGS=15V VI=vOvDDRL IOLvDDCMOS反相器静态输出特性高电平0IOHVOUGS=5VUGS=10VUGS=15VvOvDDRLIOH0VI=CMOS与非门CMOS或非门CMOS传输门CMOS双向模拟开关SWCVI / VOVO / VI传输连续变 化的模拟信 号C=0 开关截止C=1 开关接通TG1CVI / VOVO / VI1反相器传输门构成异或门A BY 0 00001100 11011 1 0100111 1 11000ATG1TG1BY11CMOS三态门EN=1 输出高阻EN=0 Y=A1ENAE
5、NY三态 ：0 1 高阻三态门的应用数据双向传输总线结构CMOS漏极开路门（OD门）&ABYY=AB内部逻辑VDD1VDDvo&ABY1RD基本概念 上拉电阻OD门工作时必须将输出端经上拉电阻 RD接到电源上。 线与OD门的输出端直接相连，实现与功 能。线与&AB&CDRD+VDDYY = AB CDCMOS集成电路应用中应注意的问题 输入电路的静电保护 输入电路的过流保护 电源电压极性，防止输出端短路2.4 TTL 集成门电路TTL反相器输入级输出级中间级TTL反相器0.2V0.9V 5V4.3V3.6VTTL反相器3.4V2.1V0.7V0.3V1.0VTTL反相器的静态输入特性vI /
6、viI / mA0.51.01.52.0- 0.5- 1.00- 0.5- 1.0- 1.5- 2.0iI输入负载特性开门电阻 RON =2.5K关门电阻 ROff =0.7K使输出为低电平时的最小输 入电阻使输出为高电平时的 最大输入电阻输出特性 灌电流负载输出特性 拉电流负载iL / mAVOH / V1.02.03.0- 5- 10- 15电压传输特性VTH输入端噪声容限111输出0输出1输入0输入VNL V0L（max）VIL（max）VIH（min）VOH（min）VNH六反相器74LS04AY01 10扇出系数（带同类门的个数）&1111N扇出系数N取N1、N2 中数值小的一个0V
7、0V0.7V 5V4.3V3.6VTTL与非门0V5V0.7V5V4.3V3.6V5V0V0.7V5V 4.3V3.6V3.6V3.6V2.1V1.4V 0. 3V 0.7VA BY0 01 0 11 1 01 1 10四二输入与非门7400（+5V）TTL或非门0V0V0.7V0.7V5V3.4V（+5V）TTL或非门0V3.6V0.7V2.1V0.3V（+5V）TTL或非门3.6V0V0.7V2.1V0.3V（+5V）（+5V）TTL或非门3.6V3.6V2.1V2.1V0.3V（+5V）四二输入或非门74LS02A BY0 01 0 10 1 00 1 10OC门TTL三态门1ENAENY2.5 TTL电路与CMOS电路的接口 解决驱动电路与负载电路之间电平兼容性 问题； 驱动电流应满足负载电路电流要求，否则 应加适当的接口电路。
