门电路知识介绍

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1、第二章第二章 门电路门电路2.1 概述概述 门电路：用来实现基本逻辑运算和复门电路：用来实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路合逻辑运算的单元电路,如与门、或门、如与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异非门、与非门、或非门、与或非门、异或门。或门。 用高低电平分别表示二值逻辑的用高低电平分别表示二值逻辑的1和和0两种逻辑状态两种逻辑状态 获得高低电平的基本原理：获得高低电平的基本原理：2021/6/161获得高低电平的基本原理获得高低电平的基本原理S 断开：断开：v0为高电平为高电平S 接通：接通：v0为低电平为低电平开关为二极管或三极管开关为二极管或三极管 通过输入信号通过输入信号

2、vi，控制控制二极管或三极管工作二极管或三极管工作在截止和导通两个状在截止和导通两个状态，就可以达到开关态，就可以达到开关S的作用。的作用。2021/6/162正正逻逻辑辑和和负负逻逻辑辑正逻辑：正逻辑：高电平高电平1；低电平；低电平0负逻辑：负逻辑：高电平高电平0；低电平；低电平1高低电平都有一个允许高低电平都有一个允许的范围的范围2021/6/1632.2 半导体二极管和三极管的开关特性半导体二极管和三极管的开关特性二极管：具有单向导电二极管：具有单向导电性。相当于一个受外性。相当于一个受外加电压极性控制的开加电压极性控制的开关。关。假定：假定：VIH=VCC,VIL=0 D为理想二极管（

3、正为理想二极管（正向导通，电阻为向导通，电阻为0；反向电阻为无穷大）反向电阻为无穷大）当当vI=VIH时：时： D截止，截止，vo=VoH=VCC当当vI=VIL时：时： D导通，导通，vo=VoL=02021/6/164结论结论 所以：可以用所以：可以用vI的高低电平，控制二极管的高低电平，控制二极管的开关状态，并在输出端得到相应的高低电平的开关状态，并在输出端得到相应的高低电平输出信号。输出信号。动态及动态及tre 动态情况下（加到二极动态情况下（加到二极管两端的电压突然反向时：管两端的电压突然反向时：电流的变化过程电流的变化过程 反向恢复时间反向恢复时间tretre：( (峰值峰值101

4、0峰值时间峰值时间) )tretre数值很小，几纳秒量级。数值很小，几纳秒量级。2021/6/165三极管的输出特性及基本开关电路三极管的输出特性及基本开关电路三极管输出三极管输出特性曲线特性曲线双极性三双极性三极管的基极管的基本开关电本开关电路：路：2021/6/166uAtR1R2AF+uccuFt+ucc0.3V三极管的开关特性：三极管的开关特性：饱和区：饱和区：发射结正偏，集发射结正偏，集电结正偏。即：电结正偏。即：UCE UBE ， IBIC，UCE 0.3V C、E间相当于开关闭合。间相当于开关闭合。截止区：截止区： UBEIBS时，时，三极管工作在深度饱和状态，输出为低三极管工作

5、在深度饱和状态，输出为低电平。电平。 三极管：三极管：vO=vCE=VCC-iCRC=VCC-ibRC深度饱和时，三极管的基极饱和电深度饱和时，三极管的基极饱和电流为：流为： IBS=(VCC-VCE(Sat)/(RC)2021/6/168MOS管管开开关关特特性性Metal-Oxidesemiconductor-field-Effect-Transistor N沟道，沟道，P沟道沟道 增强型，耗尽型增强型，耗尽型 是电压控制型器件是电压控制型器件2021/6/169uItuOt+VDD0VMOS管的开关特性：管的开关特性：可变电阻区：可变电阻区：UGSUth ， UDS 0V D、S间相当间

6、相当于开关闭合。于开关闭合。夹断区：夹断区： UGS Uth， ID=0 D、S间相当于开关断开。间相当于开关断开。2021/6/1610223 3 最简单的与最简单的与、或或、非门电路非门电路2-3-1 2-3-1 二极管与门二极管与门 2. 工作原理工作原理Da DbDa DbU UY YU Ua UbUb0 0 0 0 0 30 3v v 3v 03v 03v 3v3v 3v3. 真值表（状态表）真值表（状态表）4. 输出函数式输出函数式Y=AB 5. 5. 逻辑符号逻辑符号&YA BA B0 O0 O0 10 11 01 01 11 1Y Y0 00 00 01 1导通 导通导通导通导

7、通 导通截止截止0.70.7V V0.70.7V V0.70.7V V3.73.7v vAB1. 电路组成电路组成（以二输入为例）（以二输入为例）+VCCRABYDaDb设：设：VCCCC= =5V5V，U UIHIH= =3v3v,U,UILIL= =0v0v二极管正向压降二极管正向压降0.70.7V V。2021/6/1611二二极极管管与与门门的的特特点点l缺点：缺点： 输出的高低电平数值与输入的高输出的高低电平数值与输入的高低电平数值不相等，相差低电平数值不相等，相差VDF。多极时，多极时，发生高低电平的偏移。发生高低电平的偏移。 当输出端对地接上负载电阻时，当输出端对地接上负载电阻时

8、，负载电阻的改变有时会影响输出的高电负载电阻的改变有时会影响输出的高电平。平。l仅用作集成电路内部的逻辑单元。仅用作集成电路内部的逻辑单元。2021/6/16121 1。 电路组成电路组成( (以二输入为例以二输入为例) ) 2 2。 工作原理工作原理Ua UbUa Ub0 00 00 3v0 3v3v 03v 03v 3v3v 3v3 3。真值表。真值表A BA B0 00 00 10 11 01 01 11 1Y Y0 01 11 11 1 4. 4.输出函数式输出函数式Y=A+B5 5。逻辑符号。逻辑符号截止 截止截止截止导通导通导通 导通Da DbDa DbU UY Y2.32.3v

9、v2.32.3v v2.32.3v vYAB10 02-3-22-3-2 二极管或门二极管或门2021/6/1613- -V VEEEEVccVcc3.3. 真值表真值表A A0 01 1Y Y1 10 04.4.输出函数式输出函数式 Y = AY = A 5.5.逻辑符号逻辑符号1AY2.2.工作原理工作原理注：注：为了保证在输入低电平时三极为了保证在输入低电平时三极 管可靠截止，常将电路管可靠截止，常将电路接成上图形式。由于接入了负电源接成上图形式。由于接入了负电源VEEEE，即使输入低电平即使输入低电平信号稍大于零，也能使三极管的基信号稍大于零，也能使三极管的基 极为负电位，使三极极为负

10、电位，使三极管可靠截止，输出为高电平。管可靠截止，输出为高电平。1 1。电原理图。电原理图UaUa0 03 3v vT T截止饱和U UY Y0 02-3-3.2-3-3. 三极管非门三极管非门2021/6/1614当当uA0V时时，由由于于uGSuA0V，小小于于开开启启电电压压UT，所以所以MOS管截止。输出电压为管截止。输出电压为uYVDD10V。当当uA10V时，由于时，由于uGSuA10V，大于开启电压，大于开启电压UT，所以所以MOS管导通，且工作在可变电阻区，导通电阻很小，管导通，且工作在可变电阻区，导通电阻很小，只有几百欧姆。输出电压为只有几百欧姆。输出电压为uY0V。2021

11、/6/1615与非门与非门2021/6/16162-3-4.2-3-4. 其它门电路其它门电路一、一、 其它门电路其它门电路 其它门电路有与非门、或非门、同或门、异或门等等。其它门电路有与非门、或非门、同或门、异或门等等。 （略）（略） 二、二、 门电路的门电路的“封锁封锁”和和“打开打开”问题问题&ABCY Y当当C=1C=1时，时，Y=ABY=AB. .1=AB1=AB与门打开，与功能成立。与门打开，与功能成立。当当C=0C=0时，时，Y=ABY=AB. .0=00=0与门封锁，与门不能工作。与门封锁，与门不能工作。ABCY当当C=1C=1时，时，Y=A+B+1=1Y=A+B+1=1或门封

12、锁，或门不能工作。或门封锁，或门不能工作。当当C=0C=0时，时，Y=A+B+0=A+BY=A+B+0=A+B或门打开，或功能成立。或门打开，或功能成立。能能“打开打开”或者或者“封锁封锁”门电路的信号叫门电路的信号叫“控制信号控制信号”。控制信号的输入端叫控制信号的输入端叫“控制端控制端”，或，或“使能端使能端”。与门、与非门可用与门、与非门可用“0”“0”封锁，用封锁，用“1”“1”打开打开；或门、或非门可用或门、或非门可用“1”“1”封锁，用封锁，用“0”“0”打开；打开；2021/6/16172.4 TTL门门电电路路 集成电路，集成电路，IC: Integrated Circuitl

13、小规模集成电路小规模集成电路SSI: Small Scale Integrationl中规模集成电路中规模集成电路MSI: Medium Scale Integrationl大规模集成电路大规模集成电路LSI: Large Scale Integrationl超大规模集成电路超大规模集成电路VLSI: Very Large Scale Integration 根据制造工艺不同，分为：双极性、单极性根据制造工艺不同，分为：双极性、单极性2021/6/1618 一一类类为为双双极极型型晶晶体体管管集集成成电电路路，它它主主要要有有晶晶体体管管晶晶体体管管逻逻辑辑(TTL-Transistor Tr

14、ansistor Logic)、射射极极耦耦合合逻逻辑辑(ECL-Emitter Coupled Logic)和和集集成成注注入入逻逻辑辑(I2L-Integrated Injection Logic)等等几几种种类类型。型。 另另一一类类为为MOS(Metal Oxide Semiconductor)集集成成电电路路， 其其有有源源器器件件采采用用金金属属氧氧化化物物半半导导体体场场效效应应管管，它它又又可可分分为为NMOS、 PMOS和和CMOS等等几种类型。几种类型。 2021/6/1619 目目前前数数字字系系统统中中普普遍遍使使用用TTL和和CMOS集集成成电电路路。 TTL集集成成

15、电电路路工工作作速速度度高高、 驱驱动动能能力力强强，但但功功耗耗大大、集集成成度度低低； MOS集集成成电电路路集集成成度度高高、功功耗耗低低。超超大大规规模模集集成成电电路路基基本本上上都都是是MOS集集成成电电路路，其其缺缺点点是是工工作作速速度度略略低低。目目前前已已生生产产了了BiCMOS器器件件，它它由由双双极极型型晶晶体体管管电电路路和和MOS型型集集成成电电路路构构成成，能能够够充充分分发发挥挥两两种种电电路路的的优优势势， 缺点是制造工艺复杂。缺点是制造工艺复杂。 2021/6/16202.4.1 TTL反反相相器器的的电电路路结结构构和和工工作作原原理理 一、电路结构一、电

16、路结构设：电源电压设：电源电压VCC=5V,输入信号输入信号VIH=3.4V, VIL=0.2VPN结开启电压结开启电压VOH为为0.7V 图图图图2.4.1 TTL2.4.1 TTL反相器的典型电路反相器的典型电路反相器的典型电路反相器的典型电路2021/6/1621输入为低电平（输入为低电平（0.2V）时时“0”不足以让不足以让T2、T5导通导通三个三个PN结结导通需导通需2.1V0.9V2021/6/1622输入低电平（输入低电平（0.3V）“0”1Vuouo=5-uR2-ube4-uD2 3.4V高电平！高电平！2021/6/1623输入为高电平（输入为高电平（3.4V）时时全导通全导

17、通电位被钳电位被钳在在2.1V反偏反偏 1V截止截止2021/6/1624思思考考：二二极极管管D1、D2的的作作用用？lD1：抑制输入端可能出现的负极性干扰：抑制输入端可能出现的负极性干扰脉冲；又防止输入电压为负时脉冲；又防止输入电压为负时T1的发射的发射极电流过大，起到保护作用。极电流过大，起到保护作用。lD2：为了保证：为了保证T5饱和导通时饱和导通时T4可靠地截可靠地截止。止。2021/6/1625二、电压传输特性二、电压传输特性TTL非门的特性和技术参数非门的特性和技术参数测试电路测试电路2021/6/1626u0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)传输特性曲线

18、传输特性曲线u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)阈值阈值UTH=1.4V理想的传输特性理想的传输特性输出高电平输出高电平输出低电平输出低电平2021/6/16271 1、输出高电平、输出高电平U UOHOH、输出低电平输出低电平U UOLOL U UOHOH 2.4V 2.4V U UOLOL 0.0.4V 4V 便认为合格。便认为合格。 典型值典型值U UOHOH=3.4V =3.4V U UOLOL 0.0.3V 3V 。 2、阈值电压阈值电压U UT Tu ui iUUUT T时，认为时，认为u ui i是高电平。是高电平。U UT T=1.4V=1.4V2021/6

19、/1628三、输入端噪声容限三、输入端噪声容限 由电压传输特性：当输入信号偏离由电压传输特性：当输入信号偏离正常的低电平正常的低电平(0.2V)而升高时，输出的而升高时，输出的高电平并不立刻改变；同样，当输入信高电平并不立刻改变；同样，当输入信号偏离正常的高电平号偏离正常的高电平(3.4V)而降低时，而降低时，输出的低电平也不会马上改变。输出的低电平也不会马上改变。 允许输入的高、低电平信号各有一个波允许输入的高、低电平信号各有一个波动的范围。动的范围。 在保证输出高、低电平基本不变（变在保证输出高、低电平基本不变（变化的大小不超过允许限度）的条件下，化的大小不超过允许限度）的条件下，输入电平

20、的输入电平的允许波动范围允许波动范围称为称为噪声容限噪声容限。 2021/6/1629噪声容限定义的示意图噪声容限定义的示意图VOH(min): 输出高电平的下限输出高电平的下限VOL(max): 输出低电平的上限输出低电平的上限VIL(max): 输入低电平的上限输入低电平的上限VIH(min): 输入高电平的下限输入高电平的下限输入为高电平的噪声容限为：输入为高电平的噪声容限为：VNH=VOH(min)-VIH(min) 抗反向干扰抗反向干扰输入为低电平的噪声容限为：输入为低电平的噪声容限为：VNL=VIL(max)-VOL(max) 抗正向干扰抗正向干扰 图图图图2.4.3 2.4.3

21、输入端噪声容限示意图输入端噪声容限示意图输入端噪声容限示意图输入端噪声容限示意图2021/6/16302.4.2 TTL反相器的静态输入特性和输出特性反相器的静态输入特性和输出特性 正确地处理门正确地处理门电路和门电路、门电路和门电路、门电路和其它电路之电路和其它电路之间的连接问题间的连接问题一、输入特性一、输入特性 输入信号为高、输入信号为高、低电平时，输入端低电平时，输入端的等效电路：的等效电路：图图图图2.4.4 TTL2.4.4 TTL反相器的反相器的反相器的反相器的输入端输入端输入端输入端等效等效等效等效电路电路电路电路2021/6/1631输输 入入 特特 性性 曲曲 线线当当VC

22、C=5V,vI=VIL=0.2V时：时：输入低电平电流：输入低电平电流：IIL=-(VCC-vBE1-VIL)/R1=-1mA当当vI=VIH=3.4V时，时，T1管管vBC0,vBE0,倒置状态，倒置状态，极小极小(0.01)故：高电平输入电流故：高电平输入电流IIH很很小，小，IIH40A输入特性曲线输入特性曲线：图图图图2.4.5 TTL2.4.5 TTL反相器的反相器的反相器的反相器的输入特性输入特性输入特性输入特性2021/6/1632二、输出特性二、输出特性1、高电平输出特性、高电平输出特性 vO=VOH时，时，T4,D2导通，导通，T5截止，输出端的等截止，输出端的等效电路为：效

23、电路为：图中：图中：T4工作在射极输工作在射极输出状态，电路的输出出状态，电路的输出电阻很小，在负载电电阻很小，在负载电流较小的范围内，负流较小的范围内，负载电流的变化对载电流的变化对VOH的的影响很小。影响很小。随着负载电流随着负载电流iL绝对值的绝对值的增加，增加，R4上压降增大，上压降增大，T4的的b-c结正向偏置，结正向偏置，T4进入饱和状态。此进入饱和状态。此时时T4失去跟随功能，失去跟随功能，VOH随随iL的增加而线性的增加而线性地下降。地下降。图图图图2.4.6 TTL2.4.6 TTL反相器高电平输出等效电路反相器高电平输出等效电路反相器高电平输出等效电路反相器高电平输出等效电

24、路2021/6/1633高高电电平平输输出出特特性性曲曲线线图中：图中：|iL|5mA时，时，VOH变化很小。变化很小。受功耗限制：受功耗限制： |iL| 5mA74系列：系列： | iL | 0.4mA图图图图2.4.7 TTL2.4.7 TTL反相器高电平输出特反相器高电平输出特反相器高电平输出特反相器高电平输出特性性性性2021/6/16342. 低电平输出特性低电平输出特性T5饱和导通，饱和导通，T4截止，截止，输出等效电路如下：输出等效电路如下：T5饱和导通时，饱和导通时，c-e间间的内阻很小的内阻很小(10欧欧)负载电流负载电流iL增加时，增加时，输出的低电平输出的低电平VOL仅稍

25、仅稍有升高有升高图图图图2.4.8 TTL2.4.8 TTL反相器低电平输反相器低电平输反相器低电平输反相器低电平输出等效电路出等效电路出等效电路出等效电路图图图图2.4.9 TTL2.4.9 TTL反相器低电平输出反相器低电平输出反相器低电平输出反相器低电平输出特性特性特性特性2021/6/1635门门电电路路的的扇扇出出系系数数例例2.4.1计算门计算门G1最最多可以驱动多少个多可以驱动多少个同样的门电路负载同样的门电路负载？ P67.门电路的扇出系数门电路的扇出系数:门门电路输出驱动同类电路输出驱动同类负载门的个数负载门的个数2021/6/1636三、输入端负载特性三、输入端负载特性 使

26、用门电路时，有使用门电路时，有时需要在输入端与时需要在输入端与地之间，或者输入地之间，或者输入端与信号的低电平端与信号的低电平之间，接入电阻之间，接入电阻Rp 由图：由图：vI=Rp(Vcc-vBE1)/(R1+Rp)图图2.4.11 TTL2.4.11 TTL反相器反相器输入端经电阻接地时的等效电路输入端经电阻接地时的等效电路2021/6/1637输入端负载特性输入端负载特性在在Rp VCC时时，必必须须选选用用集集电电极极开开路路（OC门门）TTL电路。电路。 CMOS电电源源电电压压VDD = 5V时时，一一般般的的TTL门门可可以直接驱动以直接驱动CMOS门。门。OC门可以实现电平转换

27、功能门可以实现电平转换功能2021/6/16543. 三态输出门电路三态输出门电路(TS门门)图图图图2.4.31 2.4.31 三态三态三态三态输出门的电路图和图形符号输出门的电路图和图形符号输出门的电路图和图形符号输出门的电路图和图形符号 （a a）控制端高电平有效控制端高电平有效控制端高电平有效控制端高电平有效 （b b）控制端低电平有效控制端低电平有效控制端低电平有效控制端低电平有效2021/6/1655功能表功能表低电平起作用低电平起作用&ABFEN TSL门门输输出出具具有有高高、低低电电平平状状态态外外，还还有有第第三三种种输输出出状状态态 高高阻阻状状态态，又称，又称禁止态或失

28、效态。禁止态或失效态。输出输出F端处于高阻状态记为端处于高阻状态记为 当当E=1时，时，E使能端使能端当当 E= 0时，电路执行正常与非功能时，电路执行正常与非功能F=AB。2021/6/1656总线结构1、在同一条导线上，分时传递若干个门电路的输出信号。 图图图图2.4.32 2.4.32 用三态用三态用三态用三态输出门接成总线结构输出门接成总线结构输出门接成总线结构输出门接成总线结构2021/6/1657总线驱动器总线驱动器2、三态门经、三态门经常做成单常做成单输入、单输入、单输出。输出。输入输出有输入输出有同相反相同相反相两种接法。两种接法。3、利用三态、利用三态门实现数门实现数据的双向

29、据的双向传送传送。图图图图2.4.33 2.4.33 用三态用三态用三态用三态输出门实现数据的双向传输输出门实现数据的双向传输输出门实现数据的双向传输输出门实现数据的双向传输2021/6/1658TTL 电电路路的的改改进进系系列列 p83目的：提高工作速度，降低功耗。目的：提高工作速度，降低功耗。74系列、系列、74H、74S、74LS、74AS、74ALS2021/6/165954系列与系列与74系列系列具有完全相同的电路结构和电气性能参数。具有完全相同的电路结构和电气性能参数。不同之处：不同之处：54系列的工作温度范围更宽，系列的工作温度范围更宽，电源允许的工作范围更大。电源允许的工作范

30、围更大。74系列：系列： 070 5V5%54系列：系列： 55125 5V10% 不同系列的不同系列的TTL器件中，只要器件型号器件中，只要器件型号的后几位数码一样，则其逻辑功能、外的后几位数码一样，则其逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。形尺寸、引脚排列就完全相同。2021/6/1660 2.6 MOS门电路门电路2.6.1 MOS反相器反相器0UDSIDui=“1”ui=“0”uo=“0”uo=“1”2021/6/1661 CMOS反相器工作原理反相器工作原理Complementary-Symmetery Metal-Oxide-SemiconductorNMOS管管PMOS管管CM

31、OS电路电路2021/6/1662PMOSNMOS 衬衬底底与与漏漏源源间间的的PNPN结结始始终终处处于于反反偏偏，NMOSNMOS管管的的衬衬底底总总是是接接到到电电路路的的最最低低电电位位，PMOSPMOS管管的的衬衬底底总是接到电路的总是接到电路的最高电位。最高电位。柵柵极极相相连连作输入端作输入端漏极相连漏极相连作输出端作输出端工作原理：工作原理：1. 1. 输入为低电平输入为低电平V VIL IL = 0V= 0V时，时，V VGS1GS1V VT1T1T T1 1管截止；管截止；| |V VGS2GS2| | V VT2T2 电电路路中中电电流流近近似似为为零零（忽忽略略T T1

32、 1的的截截止止漏漏电电流流）, ,V VDDDD主主要要降降落落在在T T1 1上，输出为高电平上，输出为高电平V VOHOHVVDDDD。T T2 2导通。导通。2. 2. 输输入入为为高高电电平平V VIHIH = = V VDDDD时时，T T1 1通通T T2 2止止，V VDDDD主主要要降降在在T T2 2上上，输输出为低电平出为低电平V VOLOL0V0V。实现逻辑实现逻辑“非非”功能功能一、一、CMOS反相器工作原理反相器工作原理2021/6/1663CMOSCMOS门的门的V VT T= 0.5V= 0.5VDD DD ，TTLTTL门的门的V VT T一般在一般在1.01

33、.01.41.4V V。CMOSCMOS门输出：高电平为门输出：高电平为V VOHOH= V= VDD DD ，低电平为低电平为V VOLOL=0V=0V。TTLTTL门输出：高电平为门输出：高电平为V VOHOH=3.6V=3.6V， 低电平为低电平为V VOLOL=0.3V=0.3V。二、二、CMOSCMOS门电路和门电路和TTLTTL门电路比较门电路比较对对CC4000CC4000系列门电路，通常系列门电路，通常输入高电平的值不能低于输入高电平的值不能低于0.70.7V VDDDD，即即V VIH(min) IH(min) 0.7V 0.7VDDDD输入低电平的值不能大于输入低电平的值不

34、能大于0.30.3V VDDDD，即即V VIL(max) IL(max) 0.3V 0.3VDDDDCMOSCMOS传输特性矩型性比传输特性矩型性比TTLTTL好，且随好，且随V VDDDD按比例变化。按比例变化。2021/6/1664三、三、CMOSCMOS门电路输入端保护电路门电路输入端保护电路输入保护电压输入保护电压V VDD DD + + V VDFDF二极管反向击穿电压二极管反向击穿电压3030V V2021/6/16652.5.3 其它类型的其它类型的CMOS门门TP2TP1TN2TN1uoui1ui2UDD一、一、CMOS与非门与非门2021/6/1666TP2TP1TN2TN

35、1uoui1ui2UDD任一输入端为低，设任一输入端为低，设ui1=0ui1=0uO=1断开断开导通导通2021/6/1667TP2TP1TN2TN1uoui1ui2UDD输入全为高电平输入全为高电平uO=0ui1=1ui2=1导通导通断开断开2021/6/1668TN2TN1TP1TP2ui1ui2UDD二、二、 CMOS或非门或非门2021/6/1669TN2TN1TP1TP2ui1ui2UDD任一输入端为高，设任一输入端为高，设ui1=1ui1=1uO=0导通导通断开断开2021/6/1670TN2TN1TP1TP2ui1ui2UDD输入端全为低输入端全为低uO=1ui1=0ui2=0导

36、通导通断开断开2021/6/1671例：判断如图例：判断如图CMOS电路输出为何状态？电路输出为何状态？Y0=1 Y1=1 Y2=0&10KY1VCCY21VCC10K&Y010 K2021/6/1672三、三、 CMOS传输门传输门CMOS传输门传输门TG由由TN和和TP管构管构成，成，C=1（或或C=0）时传输门接时传输门接通，通，VO=VI。C=0（或或C=1）时，时，传输门关闭，入、出阻断。该传传输门关闭，入、出阻断。该传输门的特点是即可以传输数字信输门的特点是即可以传输数字信号，又可以传输模拟信号。当号，又可以传输模拟信号。当C的高低电平分别为的高低电平分别为VDD和和0V时，时，传

37、输门可传输传输门可传输0 VDD之间的信号。之间的信号。该门的另一个特点是该门的另一个特点是VO，VI端端可以互换，信号既可以从左向右可以互换，信号既可以从左向右传送，也可以从右向左传送。传送，也可以从右向左传送。1、电路结构、电路结构2021/6/16732、工作原理、工作原理C=0（C=1）时，时，TN和和TP管管D、S间无导电沟道，入、出阻断。间无导电沟道，入、出阻断。C=1（C=0）时，时， 0 vI VDD-VT ，则则TN导通；导通； VT vI VDD，则则TP导通；导通；VT vI VDD-VT ，则则TN 、TP都导通。都导通。在在0 VDD 之间，从输入到输出之之间，从输入

38、到输出之间相当于两个电阻并联。间相当于两个电阻并联。2021/6/1674传输门传输门模拟开关：用来传输连续变模拟开关：用来传输连续变化的模拟电压信号化的模拟电压信号 图图图图2.6.25 CMOS2.6.25 CMOS双向模拟开关的电路结构和符号双向模拟开关的电路结构和符号双向模拟开关的电路结构和符号双向模拟开关的电路结构和符号2021/6/1675三三态态输输出出的的CMOS门门电电路路 在逻辑功能和应用上，在逻辑功能和应用上，CMOS三态门与三态门与TTL三态门一样。三态门一样。在电路结构上，在电路结构上，CMOS三态门要简单得多。三态门要简单得多。在其它逻辑功能的门电路中，也可以采用在

39、其它逻辑功能的门电路中，也可以采用三态输出结构。三态输出结构。2021/6/1676CMOSCMOS电路的特点电路的特点1.1.静静态态功功耗耗小小：CMOSCMOS门门工工作作时时，一一管管导导通通，一一管管截截止止，几乎不由电源吸取电流，因此其静态功耗极小。几乎不由电源吸取电流，因此其静态功耗极小。2. 2. CMOSCMOS集集成成电电路路功功耗耗低低内内部部发发热热量量小小，集集成成度度可可大大大提高。大提高。 3. 3. 抗抗幅幅射射能能力力强强：MOSMOS管管是是多多数数载载流流子子工工作作，射射线线辐辐 射对多数载流子浓度影响不大。射对多数载流子浓度影响不大。4. 4. 电电压

40、压范范围围宽宽：CMOSCMOS门门电电路路输输出出高高电电平平V VOH OH V VDDDD，低电平低电平V VOL OL 0V 0V。允许电源电压范围允许电源电压范围3 3 1818V V。5. 5. 输输出出驱驱动动电电流流比比较较大大：扇扇出出能能力力较较大大，一一般般可可以大于以大于5050。抗噪容限大。抗噪容限大。6. 6. 在在使使用用和和存存放放时时应应注注意意静静电电屏屏蔽蔽，焊焊接接时时电电烙烙铁铁应接地良好。应接地良好。2021/6/1677 TTL电电路路输输入入级级采采用用多多发发射射极极晶晶体体管管，输输出出级级采采用用推推拉拉式式结结构构，所所以以工工作作速速度

41、度较较快快，负负载载能能力力较较强强，是是目目前前使使用用最最广广泛泛的的一一种种集集成成逻逻辑辑门门。应应掌掌握握好好TTL门门电电气气特特性和参数。性和参数。 MOS电电路路属属于于单单极极型型电电路路，CMOS电电路路具具有有高高速速度度、功功耗耗低低、扇扇出出大大、电电源源电电压压范范围围宽宽、抗抗干干扰扰能能力力强强、集集成成度度高高等等一一系系列列特特点点，使使之之在在整整个个数数字字集集成成电电路路中中占占据据主导地位的趋势日益明显。主导地位的趋势日益明显。小小 结结本章主要介绍了逻辑电路的基本概念和本章主要介绍了逻辑电路的基本概念和TTL、MOS等集成逻辑门。等集成逻辑门。2021/6/1678 本章总的要求：本章总的要求：熟练掌握熟练掌握TTLTTL和和CMOSCMOS集集成门电路输出与输入间的逻辑关系、成门电路输出与输入间的逻辑关系、外部电气特性，包括电压传输特性、外部电气特性，包括电压传输特性、输入特性、输出特性和动态特性等；输入特性、输出特性和动态特性等；了解和掌握各类集成电子器件正确的了解和掌握各类集成电子器件正确的使用方法。使用方法。 重点：重点：TTLTTL电路与电路与CMOSCMOS电路的结构与电路的结构与特点特点 2021/6/16792021/6/1680 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！