第二章 數(shù)字電路

1、123456VOUTVINVccR101078910邏輯邏輯1（高態(tài)）（高態(tài)）邏輯邏輯0（低態(tài)）（低態(tài)）5.0V3.5V1.5V0.0V未定義未定義11：Vgs = 0 Vgs = 0 Rds（106 ） Vgs Rds drainsource gate+Vgs12 source drain gate+VgsP溝道溝道：Vgs 1M RnVOLmaxIOLmax30CMOS反相器反相器CMOS反相器反相器輸入為高態(tài)輸入為高態(tài)時，時，輸出為低態(tài)輸出為低態(tài)。n溝道導(dǎo)通，溝道導(dǎo)通，100歐。歐。p溝道斷開，大于溝道斷開，大于1兆歐。兆歐。電流從電流從電源電源，流經(jīng)，流經(jīng)負載負載、再流進再流進器件輸出

2、端器件輸出端到到地地時，時，稱器件稱器件輸出端吸收電流輸出端吸收電流。輸出為低態(tài)時，輸出電壓輸出為低態(tài)時，輸出電壓VOUT 1M VOHminIOHmax31CMOS反相器反相器輸入為低態(tài)輸入為低態(tài)時，時，輸出為高態(tài)輸出為高態(tài)。p溝道導(dǎo)通，溝道導(dǎo)通，200歐。歐。n溝道斷開，大于溝道斷開，大于1兆歐。兆歐。電流從電流從電源電源流出流出器件輸出端器件輸出端，流經(jīng)流經(jīng)負載負載到到地地時，時，稱器件稱器件輸出端提供電流輸出端提供電流。CMOS反相器反相器輸出為高態(tài)時，輸出電壓輸出為高態(tài)時，輸出電壓VOUT = VOHmin輸出端輸出端能提供的最大電流能提供的最大電流：IOHmaxVOUT = 0VC

3、C = + 5.0VRThevVThev +VIN = 1ThevThevOUTRVI32電阻性負載的電阻性負載的戴文寧等效電路戴文寧等效電路VCC = + 5.0VRThevVThev +VOUT = 1VIN = 0ThevThevCCOUTRVVI33電阻性負載的電阻性負載的戴文寧等效電路戴文寧等效電路VOUT = 0VCC = + 5.0VRThevVThev +VCC = + 5.0VRThevVThev +VOUT = 134VCC = + 5.0V400 2.5k VIN 1.5VVOUT 4.31VVCC = + 5.0V4k 200 VIN 3.5VVOUT 0.24VVIN

4、 3.5VVOUT 0.24V偏低偏低偏低偏低偏高偏高偏高偏高35p溝道溝道n溝道溝道p溝道溝道n溝道溝道36373839直流扇出：輸出在“常態(tài)”（高或低）時，能驅(qū)動的輸入端數(shù)目。 交流扇出：輸出端對寄生電容的充放電能力。在要決定速度損失有多大的情況下，考慮交流扇出。4041XZ1k +5VXZXZ“與與”、“與非與非”門，門，不用的輸入端接不用的輸入端接高電平高電平“或或”、“或非或非”門，門，不用的輸入端接低不用的輸入端接低電平電平424344rtft10%10%t tr rt tf f 4546VCC = + 5.0VRLRpRnVL+CLVCC = + 5.0VRLRpRnVL+CL4

5、7VINVOUTpLHtpHLt信號通路信號通路：一個特定：一個特定輸入信號輸入信號轉(zhuǎn)化邏輯元件的特定轉(zhuǎn)化邏輯元件的特定輸出信輸出信號號所經(jīng)歷的電氣通路所經(jīng)歷的電氣通路。經(jīng)歷通路的時間為。經(jīng)歷通路的時間為傳播延遲時間傳播延遲時間平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間 ()=+P Pd dP PH HL LP PL LH H1 1t tt tt t2 248輸出從高到低變化時，延遲時間輸出從低到高變化時，延遲時間49VDD = +5.0VVOUTVINTpTnCL50輸入電壓不接近供電軌道（0V或Vcc），p溝道和n溝道部分“導(dǎo)通”，部分短路。5152pn53iDvI12VDDVDD = +5.0VV

6、OUTVINTpTn54（transition time）（propagation delay）（static power dissipation）（dynamic power dissipation）55EN = 0EN = 0，EN_L = 1EN_L = 1， A A、B BEN = 1EN = 1，EN_L = 0EN_L = 0， A A、B BENEN_LAB56VOUTVIN5.02.1 2.95.0VT+VT-邏輯符號：邏輯符號：57VT+VT-EN=0EN=0 C=1, Tp C=1, Tp B=1, D=0, Tn B=1, D=0, TnEN=1EN=1 C=AC=A ,

7、 B=0 , , B=0 , D=AD=AVCCOUTENABCDTpTnAENOUT58active pull-upVCCAZVCCB100 1M 100 1M 59ABZVCCVCCR 上拉電阻上拉電阻60ABZnABZVCCVCCRCDVCCZ = Z1 Z2 = (AB) (CD) = (AB) (CD) = (AB + CD)Z1Z26162新的新的“標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)”邏輯供電電壓邏輯供電電壓viVTI s63+RfVd+ 02V 023V 35V 164ABD1D2RVCC Y基極基極basecollector集電極集電極發(fā)射極發(fā)射極emitterVCCvo+-vi+-RBRCiC65“基

8、極基極”注入注入小電流小電流，開關(guān)，開關(guān)“接通接通”，“發(fā)射極發(fā)射極”和和“集電極集電極”之間有電流。之間有電流。放大、飽和放大、飽和“基極基極”無電流無電流，開關(guān)，開關(guān)“斷開斷開”，“發(fā)射極發(fā)射極”和和“集電極集電極”之間無電流。之間無電流。 截止截止6667ABZVCC = +5VQ2Q3Q4Q5Q6D1AD1B68推拉式輸出推拉式輸出ABZVCC = +5VQ2Q3Q4Q5Q6D1AD1B69高高1.0V0.7VABZVCC = +5VQ2Q3Q4Q5Q6D1AD1B70VOLmax0.5VOHmin2.7VIHmin2.0VILmax0.8TTLVOLmax0.33VILmax0.8V

9、IHmin2.0VOHmin3.84CMOS低態(tài)：VILmax-VOLmax高態(tài)：VOHmin-VIHmin7174HCT74LS : 3.84 2.0 = 1.84V : 0.8 0.33 = 0.47VVOLmax0.33VILmax0.8VIHmin2.0VOHmin3.8474HCTVOLmax0.5VOHmin2.7VIHmin2.0VILmax0.874LS74LS74HCT : 2.7 2.0 = 0.7V : 0.8 0.5 = 0.3V7274HCT74HCT（看輸出看輸出）7474LSLS（看輸入看輸入）104 . 04 mAmAIIILOL2000204mAmAIIIHOH.CMOS: 74HCTIOH = 4 mAIOL = 4 mAIIH = 1 AIIL = 1 ATTL: 74LSIOH = 0.4mAIOL = 8 mAIIH = 0.02mAIIL = 0.4 mA73晶體管流入電流為“+”，流出電路為“-” mA毫安10-3A 74HCT74HCT（看輸出看輸出）7474LSLS（看輸入看輸入）4100. 0240. 23. 8O HIHIIm Am Am