《数字电路2.4CMOS集成门电路课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电路2.4CMOS集成门电路课件（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.4 CMOS门电路门电路 一、MOS管反相器以增强型NMOS管基本开关电路为例 当uI UGS（TH） 时，沟道电阻变得很小，我们可以将MOS管看作是一个电压控制的电子开关 TuIuOUDDRDDGSUGS(TH)UDSID0UGSID0输出为低电平，uO=UOL0V输出即为高电平，uO=UOHUDDUGSUGS(TH)1数字电路2.4CMOS集成门电路uI=0V时，T1导通，T2截止， 输出与输入之间为逻辑非非的关系 只有当uIUDD时，D1导通；uI 0V时D2导通。对电路进行保护 CMOS反相器的工作原理uI=UDD时，T1截止，T2导通，T1为增强型PMOS，D1、 D2 是保护二
2、极管 T2为增强型NMOS静态时T1、T2总是有一个导通而另一个截止谓互补状态，所以把这种电路结构形式称为互补MOS（Complementary-Symmetery MOS，简称CMOS）。由于总有一个MOS管截止，静态电流极小，静态功耗极小T1T2UDDuIuoD1D2uO UDD uO0由于总有一个MOS管导通，为负载提供了低阻通路，使充放电时间很短，开关速度比NMOS管大大提高 2数字电路2.4CMOS集成门电路CMOS反相器的特性曲线反相器的特性曲线 （一）电压传输特性及噪声容限T1T2UDDuIuoD1D2uiuo0传输特性特性很陡，阈值电压，从而获得了更大的输入噪声容限，UDD/2
3、UDDUDD增大时的特性曲线（二）输入特性 在正常情况下，保护电路不动作，其输入电流不大于1A 。由于保护电路的二极管电流的容量有限，一般为1mA，所以有可能出现大电流的场合，如：输入端接有低内阻的信号源、长线时（存在分布电感和分布电容），应在输入端串入保护电阻，串入保护电阻且随着电源电压（5-15V）提高而增大。阈值电压确保流经保护二极管的电流不超过1mA。 3数字电路2.4CMOS集成门电路二、其它功能的二、其它功能的CMOS门电路门电路 在CMOS门电路的系列产品中，除了反相器外常用的还有与门、或门、与非门、或非门、与或非门、异或门等 V1、V2为两只串联的NMOS管V3、V4为两只并联
4、的PMOS管输入A、B中有低电平时，V1、 V2中有截止， V3、 V4中有导通，输出UO总为高电平。1.与非门只有当A、 B均为高电平输入时， V1、 V2同时导通， V3、 V4中同时截止，UO(F)才为低电平4数字电路2.4CMOS集成门电路V1、V2为两只并联的NMOS管V3、V4为两只串联的PMOS管输入A、B中只要有高电平时，V1、 V2中有导通， V3、 V4中有截止，输出UO就为低电平。2.或非门只有当A、 B均为低电平输入时， V1、 V2同时截止， V3、 V4中同时导通，UO(F)才为高电平5数字电路2.4CMOS集成门电路3、CMOS“异或异或”门门由三个由三个CMOS
5、CMOS反相器和反相器和一个一个CMOSCMOS传输门组成传输门组成传传输输门门的的控控制信号制信号A、A当当A = B = 0A = B = 0时时00110TG断开断开当当A = B = 1A = B = 1时，时，11TG接通110F=0F=0 输入端输入端A A和和B B相同相同输输 入入 端端 A A和和 B B相相 同同 ， 输出输出 F=0F=0F = 0F = 06数字电路2.4CMOS集成门电路输入端输入端A A和和B B不同不同当当A = 1A = 1，B = 0B = 0时时10TGTG导通导通001输出输出F=1当当A = 0A = 0，B = 1B = 1时时01TG
6、TG断开断开101输出输出F=1输输 入入 端端 A A和和 B B不不 同同 ， 输出输出 F=1F=17数字电路2.4CMOS集成门电路 输入端输入端A A和和B B不同不同输出输出F=1 输入端输入端A A和和B B相同相同输出输出 F=0F=0由由此此可可知知：该该电电路路实实现现的的是是“异异或或”的的逻逻辑功能辑功能8数字电路2.4CMOS集成门电路4. CMOS 与门与门AB&Y1+VDDVSSTP1TN1TP2TN2ABYABY&+VDDB1G1D1S1ATNTPB2D2S2G2VSS9数字电路2.4CMOS集成门电路5. CMOS 或门或门Y1+VDDB1G1D1S1ATNT
7、PB2D2S2G2VSSAB1ABY1+VDDVSSTP1TN1TN2TP2ABY10数字电路2.4CMOS集成门电路6、CMOS 与或非门与或非门&ABCD&1YABCDY111数字电路2.4CMOS集成门电路三三 CMOS 传输门、三态门和漏极开路门传输门、三态门和漏极开路门1、 CMOS传输门传输门( (双向模拟开关双向模拟开关) )电路组成：电路组成：TPCVSS+VDDIO/uuOI/uuTNCIO/uuOI/uuTG工作原理：工作原理：TN、TP均导通，均导通，TN、TP均截止，均截止，导通电阻小导通电阻小( (几百欧姆几百欧姆) )关断电阻大关断电阻大( ( 109 ) )(TG
8、 门门 Transmission Gate)12数字电路2.4CMOS集成门电路2、CMOS 三态门三态门电路组成电路组成+VDDVSSTP2TN1TP1AYTN21工作原理工作原理Y 与上、下都断开与上、下都断开 TP2、TN2 均截止均截止Y = Z( (高阻态高阻态 非非 1 非非 0) )TP2、TN2 均导通均导通011 010控制端低电平有效控制端低电平有效( (1 或或 0) )逻辑符号逻辑符号YA1EN使能端使能端 EN 13数字电路2.4CMOS集成门电路3、CMOS 漏极开路漏极开路门门( (OD门门 Open Drain) )电路组成电路组成BA&1+V DDYBGDST
9、NVSSRD外接外接YAB&符号符号(1) 漏极开路，工作时必须外接电源和电阻。漏极开路，工作时必须外接电源和电阻。主要特点主要特点(2) 可以实现线与功能：可以实现线与功能：输出端用导线连接起来实现与运算。输出端用导线连接起来实现与运算。YCD&P1P2+V DDYRD( (3) ) 可实现逻辑电平变换：可实现逻辑电平变换：(4) 带负载能力强。带负载能力强。14数字电路2.4CMOS集成门电路四、四、CMOS 电路的主要特点电路的主要特点(1) 功耗极低。功耗极低。LSI：几个：几个 W ， MSI：100 W (2) 电源电压范围宽。电源电压范围宽。CC4000 系列：系列：VDD =
10、3 18 V(3) 抗干扰能力强。抗干扰能力强。输入端噪声容限输入端噪声容限 = 0.45VDD(4) 逻辑摆幅大。逻辑摆幅大。(5) 输入阻抗极高。输入阻抗极高。(6) 扇出能力强。扇出能力强。(7) 集成度很高，温度稳定性好。集成度很高，温度稳定性好。(8) 抗辐射能力强。抗辐射能力强。(9) 成本低。成本低。对于对于CMOS电路，一般可以不考虑扇出系数，高频工作电路，一般可以不考虑扇出系数，高频工作时，扇出系数与频率有关时，扇出系数与频率有关 15数字电路2.4CMOS集成门电路五、五、CMOS 电路使用中应注意的几个问题电路使用中应注意的几个问题1. 注意输入端的静电防护。注意输入端的
11、静电防护。2. 注意输入电路的过流保护。注意输入电路的过流保护。3. 注意电源电压极性。注意电源电压极性。5. 多余的输入端不应悬空。多余的输入端不应悬空。6. 输入端外接电阻的大小不会引起输入电平的变化。输入端外接电阻的大小不会引起输入电平的变化。与与门门 、 与与非门非门 ：接电源接电源 或或 与其他输入端并联与其他输入端并联或或门门 、 或或非门非门 ：接地接地 或或 与其他输入端并联与其他输入端并联多余输入端多余输入端 的处理的处理思考原因思考原因？4. 输出端不能和电源、地短接。输出端不能和电源、地短接。因为输入阻抗极高因为输入阻抗极高 （ 108 ）故故 输入电流输入电流 0 ，电阻上的压降，电阻上的压降 0。 16数字电路2.4CMOS集成门电路数字电路2.4CMOS集成门电路
