數(shù)字電路課件教案13.13.3.2

1、第第第1 1 1頁(yè)頁(yè)頁(yè)1、數(shù)制的轉(zhuǎn)換、數(shù)制的轉(zhuǎn)換:二進(jìn)制二進(jìn)制 十進(jìn)制、十六進(jìn)制；十進(jìn)制、十六進(jìn)制；2、常用的碼制（四位、常用的碼制（四位8421碼、碼、bcd碼、格雷碼）；碼、格雷碼）；3、邏輯代數(shù)的、邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式基本公式和常用公式；4、邏輯代數(shù)的基本定理：、邏輯代數(shù)的基本定理：反演定理和對(duì)偶定理反演定理和對(duì)偶定理；5、邏輯函數(shù)的各種表示方法及相互轉(zhuǎn)換（真值表、邏輯函數(shù)的各種表示方法及相互轉(zhuǎn)換（真值表、邏輯式、邏輯圖、卡諾圖）；邏輯式、邏輯圖、卡諾圖）；6、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法：、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法：公式法和卡諾圖法公式法和卡諾圖法。具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函

2、數(shù)的化簡(jiǎn)第一章小結(jié)第一章小結(jié)第第第2 2 2頁(yè)頁(yè)頁(yè)第三章 門(mén)電路了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，掌握功能及外部了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，掌握功能及外部特性，熟悉各種參數(shù)，掌握連接規(guī)律并能定性判斷電特性，熟悉各種參數(shù)，掌握連接規(guī)律并能定性判斷電路功能。路功能。3.1 概述概述3.2 半導(dǎo)體二極管門(mén)電路半導(dǎo)體二極管門(mén)電路3.3 cmos門(mén)電路門(mén)電路 cmos反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理；反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理； 靜態(tài)輸入特性和輸出特性；靜態(tài)輸入特性和輸出特性； 其他類型的其他類型的cmos門(mén)電路及正確使用門(mén)電路及正確使用3.5 ttl門(mén)電路門(mén)電路 ttl反相器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理；靜態(tài)輸入特性、反相器的電路結(jié)構(gòu)、工作

3、原理；靜態(tài)輸入特性、 輸出特性和輸入端負(fù)載特性；輸出特性和輸入端負(fù)載特性； 其他類型的其他類型的ttl門(mén)電路門(mén)電路第第第3 3 3頁(yè)頁(yè)頁(yè)用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的單元電路，與基本邏輯關(guān)用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的單元電路，與基本邏輯關(guān)系相對(duì)應(yīng)。系相對(duì)應(yīng)。常見(jiàn)門(mén)電路：與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)、常見(jiàn)門(mén)電路：與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)、異或門(mén)等。異或門(mén)等。 在電子電路中，用高低電平表示在電子電路中，用高低電平表示0和和1兩種邏輯狀態(tài)。兩種邏輯狀態(tài)。高電平對(duì)應(yīng)高電平對(duì)應(yīng)“1”；低電平對(duì)應(yīng)；低電平對(duì)應(yīng)“0”。高電平對(duì)應(yīng)高電平對(duì)應(yīng)“0”；低電平對(duì)應(yīng)；低電平對(duì)應(yīng)“1”。分立元件門(mén)電路：分立元件門(mén)電路： 二極管門(mén)

4、電路二極管門(mén)電路雙極型、單極型及混合型雙極型、單極型及混合型集成門(mén)電路：集成門(mén)電路：第第第4 4 4頁(yè)頁(yè)頁(yè)a by0 00 11 01 11110與非門(mén)的真值表與非門(mén)的真值表a by1 11 00 10 00001或非門(mén)的真值表或非門(mén)的真值表正與非門(mén)與負(fù)或非門(mén)相對(duì)應(yīng)正與非門(mén)與負(fù)或非門(mén)相對(duì)應(yīng)若采用不同的邏輯體制，則邏輯功能不同若采用不同的邏輯體制，則邏輯功能不同結(jié)論：結(jié)論：第第第5 5 5頁(yè)頁(yè)頁(yè)100vvcc在數(shù)字電路中，對(duì)電壓值為多少并不重要，只要能在數(shù)字電路中，對(duì)電壓值為多少并不重要，只要能判斷高低電平即可。判斷高低電平即可。 v vs開(kāi)開(kāi)-vo輸出高電平，對(duì)應(yīng)輸出高電平，對(duì)應(yīng)“1” 。s合

5、合-vo輸出低電平，對(duì)應(yīng)輸出低電平，對(duì)應(yīng)“0” 。獲得高、低電平的獲得高、低電平的基本原理基本原理第第第6 6 6頁(yè)頁(yè)頁(yè)3.2.1 開(kāi)關(guān)特性開(kāi)關(guān)特性一個(gè)二極管，具有單向?qū)щ娦?。一個(gè)二極管，具有單向?qū)щ娦?。外加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；外加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；外加反向電壓時(shí)截止，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。外加反向電壓時(shí)截止，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。正向?qū)▔航担汗韫苷驅(qū)▔航担汗韫?.7v，鍺管，鍺管0.3v。3.2 半導(dǎo)體二極管門(mén)電路半導(dǎo)體二極管門(mén)電路高電平：高電平：vih=vcc低電平：低電平：vil=0 vi=vih d截止，截止，vo=voh=vcc vi=vil d導(dǎo)通，導(dǎo)通，vo=

6、vol=0.7v第第第7 7 7頁(yè)頁(yè)頁(yè)設(shè)設(shè)vcc = 5v加到加到a,b的的 vih=3v vil=0v二極管導(dǎo)通時(shí)二極管導(dǎo)通時(shí) vdf=0.7va0v0v3vb0v3v0vy0.7v0.7v0.7va0011b0101y0001規(guī)定規(guī)定3v以上為以上為10.7v以下為以下為0yab3.2.2 二極管與門(mén)二極管與門(mén)第第第8 8 8頁(yè)頁(yè)頁(yè)設(shè)設(shè)vcc = 5v加到加到a,b的的 vih=3v vil=0v二極管導(dǎo)通時(shí)二極管導(dǎo)通時(shí) vdf=0.7va0v0v3v3vb0v3v0v3vy0v2.3v2.3v2.3va0011b0101y0111規(guī)定規(guī)定2.3v以上為以上為10v以下為以下為0y=a+b

7、第第第9 9 9頁(yè)頁(yè)頁(yè)3.3 cmos門(mén)電路門(mén)電路 3.3.1 mos管開(kāi)關(guān)電路知識(shí)回顧管開(kāi)關(guān)電路知識(shí)回顧 3.3.2 cmos反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理 一、電路結(jié)構(gòu)及工作原理一、電路結(jié)構(gòu)及工作原理 二、電壓、電流傳輸特性曲線二、電壓、電流傳輸特性曲線 三、噪聲容限三、噪聲容限 3.3.3 cmos反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性 一、輸入端保護(hù)措施和輸入特性一、輸入端保護(hù)措施和輸入特性 二、輸出特性二、輸出特性3.3.5 其它類型的其它類型的cmos門(mén)電路門(mén)電路 3.3.6 cmos門(mén)電路的特點(diǎn)及正確使用門(mén)電路的特點(diǎn)及正確使用第第第10

8、1010頁(yè)頁(yè)頁(yè)3.3.1 mos管的開(kāi)關(guān)特性管的開(kāi)關(guān)特性一、一、mos管的結(jié)構(gòu)管的結(jié)構(gòu)s (source)：源極g (gate)：柵極d (drain)：漏極b (substrate):襯底（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）第第第111111頁(yè)頁(yè)頁(yè)1、nmos反相器及開(kāi)關(guān)特性反相器及開(kāi)關(guān)特性（1）vi vgs(th)n且且vds較小較小時(shí)，工作在可變電阻區(qū)。時(shí)，工作在可變電阻區(qū)。若若rdron，則，則vo=vol0（2）vi vgs(th)n且且vds較大時(shí)較大時(shí)mos工作在恒流區(qū)，工作在恒流區(qū)，此時(shí)，此時(shí)，id與與vds無(wú)關(guān)

9、無(wú)關(guān)vgs越大，越大，ron越小越小二、二、mos管的基本開(kāi)關(guān)電路管的基本開(kāi)關(guān)電路開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓 vgs(th)n，vgs(th)n 0第第第121212頁(yè)頁(yè)頁(yè)vvigs(th)pooldd vvv0vvoohv2、 pmos反相器及開(kāi)關(guān)特性反相器及開(kāi)關(guān)特性vvigs(th)p-vdd-10vrd20 k bgdsvivo-vdd-10vrd20 k gdsvivo-vdd-10vrd20 k gdsvivoidondoffrrr開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓 vgs(th)p，vgs(th)p |vgs(th)p|+vgs(th)n第第第141414頁(yè)頁(yè)頁(yè)二、電壓、電流傳輸特性曲線二、電壓、電流傳輸特性

10、曲線 1、電壓傳輸特性曲線、電壓傳輸特性曲線 ab段：段：vi vdd vtp t1截止，截止，t2導(dǎo)通導(dǎo)通 vovol0vdd vtn+ vtp 且且vtn= vtp vtn即即vgs(th)n vtp即即vgs(th)p第第第151515頁(yè)頁(yè)頁(yè)二、電壓、電流傳輸特性曲線二、電壓、電流傳輸特性曲線 1、電壓傳輸特性曲線、電壓傳輸特性曲線 vdd vtn+ vtp 且且vtn= vtp bc段：段：vtnvi ron1設(shè)設(shè)t1導(dǎo)通內(nèi)阻為導(dǎo)通內(nèi)阻為ron1 ， t2導(dǎo)通內(nèi)阻導(dǎo)通內(nèi)阻ron2 ：在在bc段段, ron1 ron2 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，ron2 = ron1idd12vvod d12vv第

11、第第161616頁(yè)頁(yè)頁(yè)2、電流傳輸特性曲線、電流傳輸特性曲線 ab段段:t1導(dǎo)通導(dǎo)通,t2截止截止,id0;cd段段:t2導(dǎo)通導(dǎo)通,t1截止截止,id0;bc段段:t1,t2均導(dǎo)通均導(dǎo)通,id0且在且在vi=vdd時(shí)時(shí),id最大。最大。注意：使用注意：使用cmos器件時(shí)器件時(shí),不應(yīng)使之長(zhǎng)期工作在電流傳不應(yīng)使之長(zhǎng)期工作在電流傳輸特性的輸特性的bc段，以防止器段，以防止器件因功耗過(guò)大而損壞。件因功耗過(guò)大而損壞。第第第171717頁(yè)頁(yè)頁(yè)1 1、對(duì)單獨(dú)的門(mén)本身而言、對(duì)單獨(dú)的門(mén)本身而言: : 三、輸入端噪聲容限三、輸入端噪聲容限 輸入為低電平的噪聲容限：輸入為低電平的噪聲容限：vnl=vil(max)-

12、vil在保證輸出高低電平基本不變（或者說(shuō)變化的大小在保證輸出高低電平基本不變（或者說(shuō)變化的大小不超過(guò)允許限度）的條件下，輸入電平允許的波動(dòng)不超過(guò)允許限度）的條件下，輸入電平允許的波動(dòng)范圍。范圍。輸入為高電平的噪聲容限：輸入為高電平的噪聲容限： vnh=vih-vih(min)第第第181818頁(yè)頁(yè)頁(yè)2 2、當(dāng)前一級(jí)門(mén)帶動(dòng)相同的后一級(jí)門(mén)時(shí)、當(dāng)前一級(jí)門(mén)帶動(dòng)相同的后一級(jí)門(mén)時(shí): :輸入高電平噪聲容限：輸入高電平噪聲容限： vnh = voh（min) - vih（ min)輸入低電平噪聲容限：輸入低電平噪聲容限： vnl = vil（ max) - vol（ max)第第第191919頁(yè)頁(yè)頁(yè)ih(min)12ddvv，il(max)12ddvvvnh= =vihvih(min)= = 12ddv若若vil=0,vih=vdd,voh=vdd,vol0 則對(duì)門(mén)本身而言，則對(duì)門(mén)本身而言，vnl= =vil(max)vil= =12ddv理想情況下，以閾值電壓為分界線，則：理想情況下，以閾值電壓為分界線，則：vnl= =vil(max)vol= =12ddv當(dāng)前級(jí)門(mén)帶動(dòng)同類型的后級(jí)門(mén)時(shí)，有：當(dāng)前級(jí)門(mén)帶動(dòng)同類型的后級(jí)門(mén)時(shí)，有：vnh= =vohvih(min)= = 12ddv第第第202020頁(yè)頁(yè)頁(yè)結(jié)論：結(jié)論： cmo