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1、CMOS漏极开路门和三态门电路漏极开路门和三态门电路1CMOSCMOS漏极开路门和三态门电路漏极开路门和三态门电路VDDvI1LvO2LvO1HvI2H1 1、CMOSCMOS漏极开路门电路漏极开路门电路（1 1）漏极开路门电路的结构和符号）漏极开路门电路的结构和符号线与：将两个门的输出端并联以实现与逻辑的线与：将两个门的输出端并联以实现与逻辑的功能。观察如下的实现电路：功能。观察如下的实现电路： 由图可见：由图可见：电流很大电流很大, ,器件会损坏器件会损坏; ;且无法确且无法确定输出是高还是低电平。解决此问题可采用漏极定输出是高还是低电平。解决此问题可采用漏极开路（开路（ODOD）门代之。
2、）门代之。截止截止导通导通导通导通截止截止2漏极开路漏极开路(OD)(OD)的与非门电路的与非门电路ODOD与非门与非门的输出级的输出级ABL漏极漏极开路开路输出输出A& LBC& DA& LBVDD逻辑符号逻辑符号线与的逻线与的逻辑电路图辑电路图 为了实现为了实现线与线与功能功能, ,可将多个门电路输出管的可将多个门电路输出管的漏极与电源之间加一个公共的漏极与电源之间加一个公共的上拉电阻上拉电阻。L= ABL= AB CDCD3(2)(2)上拉电阻对上拉电阻对ODOD门动态性能的影响门动态性能的影响A& B逻辑电路图逻辑电路图&1&VDDRPVOVDDRNoffRPCLVDDRNonRPCL
3、VO1.5K1.5K1.5K1.5K100100100pF100pF1.5K1.5K1M1M100pF100pF高电平高电平低电平低电平低电平低电平高电平高电平ODOD门输出高电平门输出高电平低电平：放电时间常数低电平：放电时间常数10ns 10ns OD OD门输出由低电平门输出由低电平高电平：充电时间常数为高电平：充电时间常数为150ns150ns，上升时间很长，工作速度快时，应避免用以，上升时间很长，工作速度快时，应避免用以驱动大电容负载。驱动大电容负载。4(3)(3)上拉电阻计算上拉电阻计算RRP(min)P(min)的确定：的确定：RP&1E& FC& DA& BVDD0 00 00
4、 00 01 11 174LS1074LS1074LS0474LS0474HC03374HC033I IILILI I0L0L只有一个只有一个ODOD门导通情况门导通情况R RP(min)P(min)= =V VDDDD- V- VOL(max)OL(max)I IOL(max)OL(max)-I-IIL(total)IL(total)I IOL(max) OL(max) 驱动器件驱动器件I IOLOL最大值最大值 V VOL(max) OL(max) 驱动器件驱动器件V VOLOL最大值最大值I IIL(total)IL(total) 接到上拉电阻下端的全部灌电流负载接到上拉电阻下端的全部灌
5、电流负载的的I IILIL总值。总值。R RP P5RRP(max)P(max)的确定：的确定：0 00 00 00 00 00 0RP&1E& FC& DA& BVDD3I3IIHIHI I0Z0ZI I0Z0ZI I0Z0ZI IIHIH所有所有ODOD输出为高电平时输出为高电平时I IOZ(total) OZ(total) 全部驱动门输出高电平时的漏电流总和；全部驱动门输出高电平时的漏电流总和； V VOH(min) OH(min) 驱动器件驱动器件V VOHOH最最小值；小值；I IIH(total)IH(total) 全部负载门输入端为高电平时的输入电流总全部负载门输入端为高电平时的
6、输入电流总和；和；R RP(max)P(max)= =V VDDDD- V- VOH(min)OH(min)I IOZ(total)OZ(total)+I+IIH(total)IH(total) 实际上，若要求速度快，实际上，若要求速度快，R RP P的值就取近的值就取近R RP(min)P(min)的标的标准值，若要求功耗小，准值，若要求功耗小，R RP P的值就取近的值就取近R RP(max)P(max)的标准值。的标准值。R RP P6设设3 3个漏极开路个漏极开路CMOSCMOS与非门与非门74HC03作线与连接，作线与连接，驱动驱动1 1个个TTLTTL反相器反相器74LS04和一个
7、和一个3 3输入与非门输入与非门74LS10 ，试确，试确定一个上拉电阻定一个上拉电阻RP，已知，已知VDD=5V, IOZ= 5A 。解：查附录解：查附录A，得相关参数如下：，得相关参数如下：CMOS参数参数VOL（max）= 0.33V; VOH（min）= 3.84V; IOL（max）= 4mA; （1）IIL（total）= 2 0.4 = 0.8mAIIH（total）= 4 0.02 = 0.08mA; IOZ（total）= 3 5=15 A RP在在1.46k 12.21k 间，间，可选择标准值为可选择标准值为2 2k 的电阻。的电阻。TTLTTL门参数：门参数：IIL= 0
8、.4mA; IIH（min）= 0.02mA;RP（min）= =- -VOL（max）VDD- -IIL（total）IOL(max)= =5-5-0.334-4-0.81.46k (2)(2)RP（max）= =- -VOH（min）VDDIIH（total）+ IOZ（total）= =5-5-3.840.015+0.080.015+0.08 12.21k 7ODOD门的应用例子：（门的应用例子：（a a）只要驱动门的）只要驱动门的IOL（max）大大于发光二极管的额定电流即可。（于发光二极管的额定电流即可。（b b）V VO O可提高到可提高到近近12V;12V;82 2、三态（、三态
9、（TSLTSL）输出门电路）输出门电路 三态输出门电路三态输出门电路除有高、低电平输出除有高、低电平输出外，还有高阻输出状外，还有高阻输出状态，称高阻态，或禁态，称高阻态，或禁止态。止态。 A A为输入端，为输入端，L L为输为输出端，出端，ENEN为控制端为控制端（使能端）。（使能端）。TN1111VDDTPLBCAEN1AENL（2 2）符号）符号（1 1）电路）电路92 2、三态（、三态（TSLTSL）输出门电路）输出门电路TN1111VDDTPLBCAEN1AENL EN=1 EN=1时，若时，若A=0A=0 EN=0 EN=0时，时，则则B=1B=1，C=1C=1T TN N导通，导
10、通，T TP P截止，截止， L=0 L=0；若若A=1A=1则则B=0B=0，C=0C=0T TN N截止，截止，T TP P导通，导通， L=1 L=1。总有总有B=1B=1，C=0C=0开路，既不是低电平，也不是高电平，称高阻工作状开路，既不是低电平，也不是高电平，称高阻工作状态。态。T TN N、T TP P均截止，输出均截止，输出（3 3）工作原理）工作原理10（4 4）三态输出门的真值表）三态输出门的真值表（5 5）三态输出门的应用）三态输出门的应用使能使能使能使能EN EN EN EN 输入输入输入输入A A A A输出输出输出输出L L L L1 01 01 01 01 1 1
11、 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1高阻高阻高阻高阻三态输出门电路主要用于三态输出门电路主要用于总线传输，如右图计算机总线传输，如右图计算机或微机系统的连接，可按或微机系统的连接，可按一定顺序将信号分时送到一定顺序将信号分时送到总线上传输。总线上传输。11七、七、CMOSCMOS传输门传输门（TGTG）oIvv /Iovv /CCTPTN+5V 0VTGoIvv/Iovv /CC 传输门由两管栅极的互补信号传输门由两管栅极的互补信号C C和和C C控制，当控制，当C=1C=1时，开关开通；时，开关开通；C=0C=0时，开关断开。开关的导通时，开关断开。开关的导通电
12、阻近似为一个常数，阻值约为数百欧。电阻近似为一个常数，阻值约为数百欧。1 1、电路结构、电路结构2 2、符号、符号3 3、结论、结论124 4、作为模拟开关的工作原理：、作为模拟开关的工作原理：oIvv /Iovv /CCTPTN+5V-5V用于模拟电路时，用于模拟电路时，C C接低电平接低电平-5V-5V，TNTN栅压为栅压为-5V-5V，TPTP栅压为栅压为+5V +5V ，当，当VIVI在（在（-5-5 +5+5）V V范围范围时，时，T TN N、T TP P均不导通均不导通开关是开关是断开的。断开的。 V VT T2V2VC C接高电平接高电平+5V+5V，T TN N栅压为栅压为+
13、5V+5V，当，当V VI I在（在（-5-5 +3+3）V V范围时范围时T TN N导通导通； T TP P栅压为栅压为-5V-5V，当，当V VI I在（在（-3-3 +5+5）V V范围时范围时T TP P导通导通；当；当V VI I在（在（-3-3 +3+3）V V范围时范围时T TN N、 T TP P均均导通导通开关是闭合的。开关是闭合的。-5+5+3-3134 4、在数字电路中、在数字电路中应用的工作原理：应用的工作原理：oIvv /Iovv /CCTPTN+5V0V用于数字电路时，用于数字电路时， C C接低电接低电平平0V0V，T TN N栅压为栅压为0V0V，T TP P
14、栅压栅压为为+5V +5V ，当，当V VI I在（在（0 0 +5+5）V V范围时，范围时，T TN N、T TP P均不导通均不导通开关是断开的。开关是断开的。 C C接高电平接高电平+5V+5V，T TN N栅压为栅压为+5V+5V，当，当V VI I在（在（0 0 +3+3）V V范范围时围时T TN N导通导通；T TP P栅压为栅压为0V0V，当，当V VI I在在(+2(+2 +5)V+5)V范围时范围时T TP P导通导通；当当V VI I在（在（0 0 +5+5）V V范围时范围时T TN N、T TP P至少有一个导通至少有一个导通开关开关是闭合的。是闭合的。0+5+3+
15、2V VT T2V2V14 用用CMOSCMOS传输门传输门构成的构成的2 2选选1 1数据数据选择器如图选择器如图3.1.273.1.27所示。当所示。当控制端控制端C=0C=0时，时，输入端输入端X X的信号的信号被传到输出端，被传到输出端，L=XL=X。而当。而当C=1C=1时，时， L= YL= Y。15八、八、CMOSCMOS逻辑门电路的技术参数逻辑门电路的技术参数CMOSCMOS门电路的各系列的性能比较门电路的各系列的性能比较13 .01.01374HCT系列系列0.00037 .52.974BCT系列系列(BiCMOS)1575DP/pJ1.51PD/mW1075tpd/ns74HC系列系列4000B系列系列 类型类型参数参数0.0008722功耗是信号频率为功耗是信号频率为1MHz1MHz时的值时的值16
