集成邏輯門電路PPT課件

1、12集集成成邏邏輯輯門門雙極型集成邏輯門雙極型集成邏輯門mos集成邏輯門集成邏輯門按器件類型分按器件類型分pmosnmoscmos按集成度分按集成度分ssi（100以下以下個等效門）個等效門）msi（10103 3個等效門）個等效門）lsi （10104 4個等效門）個等效門）vlsi（10104 4個以上等效門）個以上等效門）本章內(nèi)容本章內(nèi)容基本邏輯門的基本結構、工作原理以及外部特性基本邏輯門的基本結構、工作原理以及外部特性ttl、ecli2l、htl3+-vir d i+-vir s i1.導通條件：導通條件： vd 0.7v2.導通時的特點：導通時的特點：1) vd 0.7v （箝位作用

2、）（箝位作用）2)正向電阻正向電阻 rd 很小，相當于很小，相當于一個閉合的開關。一個閉合的開關。 idvd04+-vir d i+-vir s i1.截止條件：截止條件： vd 0.7v2.截止時的特點：截止時的特點： id 0，反向電阻，反向電阻很大，相當于一個很大，相當于一個斷開的開關。斷開的開關。 5正邏輯正邏輯positivepositive10負邏輯負邏輯negativenegative10一定的電壓范一定的電壓范圍圍6abfvl vlvlvlvhvl1 11abf1 00 10 00000abf0 10 01 01 1111vl vhvh vlvh vh電平關系電平關系正邏輯正邏

3、輯負邏輯負邏輯正與正與 = 負或負或正或正或 = 負與負與正與非正與非 = 負或非負或非正或非正或非 = 負與非負與非正、負邏輯間關系正、負邏輯間關系邏輯符號等效邏輯符號等效 在一種邏輯符號的所有入、出在一種邏輯符號的所有入、出端同時加上或者去掉小圈，當一端同時加上或者去掉小圈，當一根線上有兩個小圈，則無需畫圈根線上有兩個小圈，則無需畫圈 原來的符號互換（與原來的符號互換（與或、或、同或同或異或異或）高電平高電平vh用邏輯用邏輯1表示，表示，低電平低電平vl用邏輯用邏輯0表示表示（與門）（與門）（或門）（或門）高電平高電平vh用邏輯用邏輯0表示，表示，低電平低電平vl用邏輯用邏輯1表示表示7v

4、a=vb=3v。由于。由于r接接 到電源到電源vcc上，故上，故da、db均均導通，導通，vf= 3+0.7v=3.7v3v設：設：0v0.7v邏輯邏輯“1” 3v3.7v邏輯邏輯“0” 二極管的導通電壓為二極管的導通電壓為0.7v。3v3v3v8va=3v，vb=0v，由于，由于db先導通，先導通，vf=0.7v，因而，因而da截止，通常將截止，通常將db導通，使導通，使vf=0+0.7v=0.7v0v稱為箝位。稱為箝位。va=0v，vb=3v，由于由于da導通，導通，vf=0+0.7v=0.7v0v，db截止。截止。va=vb=0v，vf=0.7v，此時此時da、db均導通。均導通。 vf

5、=0+0.7v=0.7v0v3v0v0v90v3v工作原理工作原理 a a、b b中有一個或一個中有一個或一個以上為低電平以上為低電平0v0v 只有只有a a、b b全為高電平全為高電平3v3v，0v3v3v3vabf3v3v3v3v0v0v0v3v0v0v0v0v則輸出則輸出f f就為低電平就為低電平0v0v則輸出則輸出f f才為高電平才為高電平3v3va b0 00 11 01 1f0001真值表真值表10abc d3frvcc（5v）&abcf d2 d111va=vb=3v，由于，由于r接到電源接到電源vee上，故上，故da、db均導通。均導通。vf因此為因此為va-vd=2.3v 3

6、v 。va=0v，vb=3v，此時，此時db導通，將導通，將vf鉗位在鉗位在2.3v，da加反向電壓截止。因此加反向電壓截止。因此vf=vb-vd=2.3v3v 。r=3kveeabfd1d23v3v3v0v3v3v12va=3v，vb=0v，此時，此時da導導通，通，db截止，截止，vf=va-vd=2.3v 3v 。va=vb=0v，da、db均導通，均導通，vf=0-vd=-0.7v 0v 。 r=3kveeabfd1d23v0v3v0v0v0vabf3v3v3v3v0v0v0v3v0v0v3v3va b0 00 11 01 1f0001真值表真值表131abcfabcd1d2 d3f

7、r14數(shù)字電路中，二極管，數(shù)字電路中，二極管，三極管均工作在開關狀三極管均工作在開關狀態(tài)。三極管工作在飽和態(tài)。三極管工作在飽和態(tài)和截止態(tài)。態(tài)和截止態(tài)。vccaveey15雙極型三極管的結構npn si管+vbevcevbcicieib電流：ie =ib +ic工作狀態(tài)：工作狀態(tài)分類導通截止放大飽和飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)vceic（ma）導通與截止的判別vbe 0.7vyes截止no 導通1617與非門veeyr=3kvcc=+12vab+3v1819tngd s襯底tpgd s襯底n溝道增強型mos管 p溝道增強型mos管 一. mos管20晶體管流控元件mos管壓控元件，柵極絕緣sdg柵極未加電

8、源：漏、源之間呈現(xiàn)高阻抗roff109導通后，漏、源之間電阻很小，ron 幾百歐姆21 tp sd tng sa（vi）l（vo）vdd22vivovddtntp為使管子正常工作，要求電源電壓：tntpddv vvvddvivo漏極相連漏極相連做輸出端做輸出端襯底與漏源間的襯底與漏源間的pnpn結始終處于反結始終處于反偏偏，nmosnmos管的襯底總是接到電路管的襯底總是接到電路的的最低電位最低電位，pmospmos管的襯底總是管的襯底總是接到電路的接到電路的最高電位最高電位柵極相連柵極相連做輸入端做輸入端pmosnmos電源電壓電源電壓v vddddv vtptp+|v+|vtntn| |，

9、v vdddd適用范圍較大可在適用范圍較大可在3 318v18v， v vtptp-nmos-nmos的開啟電壓的開啟電壓v vtntn-pmos-pmos的開啟電壓的開啟電壓工作原理23工作原理：工作原理：（1 1）輸入為低電平）輸入為低電平v vil il = 0v= 0v時時v vgs1gs1v vtptpt tp p管截止；管截止；|v|vgs2gs2| | v vtn tn 電路中電流近似為零（忽略電路中電流近似為零（忽略t tp p的的截止漏電流）截止漏電流）,v,vdddd主要降落在主要降落在t tp p上，輸出為高電平上，輸出為高電平v vohohvvddddt tn n導通導

10、通（2 2）輸入為高電平）輸入為高電平v vihih = v = vdddd時時，t tp p通通t tn n止，止，v vdddd主要降在主要降在t tn n上上，輸出為低電平，輸出為低電平v volol0v0v。實現(xiàn)邏輯實現(xiàn)邏輯“非非”功能功能af vivovddtntpgssgd24三、三、cmoscmos與非門與非門t1t2t3t4vddaby缺點： 若輸入端的個數(shù)增多，則當輸入全為“1”時，ro=ron1+ron2+ +roni 破壞邏輯低電平 vol一般，cmos與非門輸入端的個數(shù)不超過4個。abf 25四、cmos或非門t1t2t3t4vddaby26tgvivocc vi（vo

11、） vo（vi）ccvdd1）傳輸門它是利用結構上完全對稱的它是利用結構上完全對稱的nmosnmos管和管和pmospmos管，按閉環(huán)互補形式連管，按閉環(huán)互補形式連接而成的一種雙向傳輸開關。接而成的一種雙向傳輸開關。u傳輸門的導通電阻很低，約幾百傳輸門的導通電阻很低，約幾百歐姆，相當于開關接通，其截止電歐姆，相當于開關接通，其截止電阻很高，可大于阻很高，可大于10109 9歐姆，相當于歐姆，相當于開關斷開。接近于理想開關。開關斷開。接近于理想開關。 因為因為mosmos管的漏極和源極在管的漏極和源極在結構上完全對稱，可以互換，結構上完全對稱，可以互換，所以傳輸門的輸入端和輸出所以傳輸門的輸入端

12、和輸出端也可以互換。端也可以互換。t1(n)t2(p)27工作原理：設：控制信號高電平為v=10v，即c=1 控制信號低電平為v=0v， 即c=0 vtp= 3v， vtn= +3v vi 在 0v 10v 之間取值。1c 0 c 1 ，）0v vi vo vivo10vtntn和和tptp同時截止，故傳輸門截止，同時截止，故傳輸門截止，則輸入和輸出之間呈現(xiàn)高阻態(tài)，則輸入和輸出之間呈現(xiàn)高阻態(tài)，相當于開關斷開；相當于開關斷開；t2(p)t1(n)28v3vv10v0v0vcv nmostnigsn）（：tn offv3v10v0v10vvcv pmostpigsp）（：tp off此時，tg門呈

13、阻斷狀態(tài)，vi傳送不到vo。vivo290c 1 c 2 ，）10v vi vo vivo0viigsnvv10v10v0v10vcv nmos）（：on t v7v0v v3v10v on tvv v3v niintngsntn 時，即：時，當，30iiigspvv0vvcv pmos：on t v10v3v v3v v3v on t v3vv piiiptpgsp 時，即：，時，當當vi 在 0v 10v 之間取值時，至少有一個管子導通，所以，tg門呈低阻狀態(tài)，相當于開關接通。vivo312）雙向模擬開關cvovitg工作原理：c=1 時 vi =vo c=0 時 vi信號不能傳送132y

14、atgay1 enayen三態(tài)門en33cyatgenay1 cacy34例.分析圖示電路中a、b、y的關系。tg1tg2yabb a y0 0 00 1 11 0 11 1 0y = a b11五五.多余輸入端的處理辦法多余輸入端的處理辦法 cmos電路的輸入端不允許懸空。電路的輸入端不允許懸空。因為一旦懸空，則：因為一旦懸空，則：1.輸入電位不定。輸入電位不定。 此時的輸入電位由保護二極管的反向電阻比值來決此時的輸入電位由保護二極管的反向電阻比值來決定，從而破壞了電路的正常邏輯。定，從而破壞了電路的正常邏輯。2.輸入阻抗高。輸入阻抗高。 此時易接收外界噪聲干擾，使電路產(chǎn)生誤動作。此時易接收外界噪聲干擾，使電路產(chǎn)生誤動作。3.易使柵極感應靜電。易使柵極感應靜電。 柵極感應靜電后，易造成柵極擊穿。柵極感應靜電后，易造成柵極擊穿。363738cmoscmos電路的特點電路的特點1 1、功耗小功耗?。篶moscmos門工作時，總是一管導通另一管截門工作時，總是一管導通另一管截止，因而幾乎不由電源吸取電流其功耗極小止，因而幾乎不由電源吸取電流其功耗極小2 2、cmoscmos集成電路功耗低內(nèi)部發(fā)熱量小，集成電路功耗低內(nèi)部發(fā)熱量小，集成度可大集成度可大大提高大提高 3 3、抗幅射能力強抗幅射能力強，mosmos管是多數(shù)載流子工