第二章集成邏輯門

1、n本章重點(diǎn)與難點(diǎn)：n重點(diǎn)：本章介紹的是常用集成門電路，重點(diǎn)有兩個(gè)：一是邏輯功能，二是電氣特性。n難點(diǎn)：常用門電路的電氣特性，尤其是輸入、輸出特性。1 1 、邏輯門邏輯門: :實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。單元電路。2 2、 邏輯門電路的分類邏輯門電路的分類二極管門電路二極管門電路三極管門電路三極管門電路TTLTTL門電路門電路MOSMOS門電路門電路PMOSPMOS門門CMOSCMOS門門邏輯門邏輯門電路電路分立門電路分立門電路集成門電路集成門電路NMOSNMOS門門 二極管正向?qū)〞r(shí)：導(dǎo)通電阻二極管正向?qū)〞r(shí)：導(dǎo)通電阻很小，兩端相很小，兩端相當(dāng)于短

2、路；當(dāng)于短路； 二極管反向截止時(shí)：二極管反向截止時(shí)：等效電阻很大，兩端相等效電阻很大，兩端相當(dāng)于開路。當(dāng)于開路。 當(dāng)脈沖信號(hào)的頻率很高時(shí)，開關(guān)狀態(tài)的變化速當(dāng)脈沖信號(hào)的頻率很高時(shí)，開關(guān)狀態(tài)的變化速度很快，每秒可達(dá)百萬次，這就要求器件的開關(guān)轉(zhuǎn)度很快，每秒可達(dá)百萬次，這就要求器件的開關(guān)轉(zhuǎn)換速度要在微秒甚至納秒內(nèi)完成。換速度要在微秒甚至納秒內(nèi)完成。 二極管的開關(guān)特性表現(xiàn)在正向?qū)ê头聪蚪刂苟O管的開關(guān)特性表現(xiàn)在正向?qū)ê头聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程（即動(dòng)態(tài)特性）：狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程（即動(dòng)態(tài)特性）： 二、二極管的動(dòng)態(tài)特性二、二極管的動(dòng)態(tài)特性在在0t1期間，期間，vi VF時(shí)，時(shí)，D導(dǎo)通，電路中有電流流過：

3、導(dǎo)通，電路中有電流流過：RLviiD1.1.二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程vitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit二、二極管的動(dòng)態(tài)特性二、二極管的動(dòng)態(tài)特性RLviiD1.1.二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程：通常將二極管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止所通常將二極管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止所需的時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間需的時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間: tre= ts+ttvitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間渡越時(shí)間渡越時(shí)間在在t1 時(shí)，突然時(shí)，突然 I VR時(shí)，時(shí)，電路中電流電路中電流 i = ? P區(qū)區(qū) N區(qū)區(qū) 勢(shì)勢(shì)壘壘

4、區(qū)區(qū) + - P區(qū)區(qū)的的電電子子濃濃度度分分布布 N區(qū)區(qū)的的空空穴穴濃濃度度分分布布 反向恢復(fù)時(shí)間一般在納秒數(shù)量反向恢復(fù)時(shí)間一般在納秒數(shù)量級(jí)。級(jí)。1.1.二極管從正向?qū)ǖ椒炊O管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程向截止的過程二、二極管的動(dòng)態(tài)特性二、二極管的動(dòng)態(tài)特性正向（飽和）電流愈大，電正向（飽和）電流愈大，電荷的濃度分布梯度愈大，存荷的濃度分布梯度愈大，存儲(chǔ)的電荷愈多，電荷消散所儲(chǔ)的電荷愈多，電荷消散所需的時(shí)間也愈長(zhǎng)。需的時(shí)間也愈長(zhǎng)。產(chǎn)生反向恢復(fù)的過程的原因：產(chǎn)生反向恢復(fù)的過程的原因：存儲(chǔ)電荷消散需要時(shí)間存儲(chǔ)電荷消散需要時(shí)間1.1.二極管從反向截止到正向?qū)ǖ倪^程二極管從反向截止到正向?qū)ǖ倪^程二

5、、二極管的動(dòng)態(tài)特性二、二極管的動(dòng)態(tài)特性結(jié)論：二極管的開通時(shí)間與反向恢復(fù)時(shí)間相比很小，結(jié)論：二極管的開通時(shí)間與反向恢復(fù)時(shí)間相比很小，可以忽略不計(jì)。二極管的動(dòng)態(tài)特性主要考慮反向恢可以忽略不計(jì)。二極管的動(dòng)態(tài)特性主要考慮反向恢復(fù)時(shí)間。復(fù)時(shí)間。二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄋ璧臅r(shí)間稱為開通二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄋ璧臅r(shí)間稱為開通時(shí)間。時(shí)間。原因是：原因是：PN結(jié)加正偏電壓時(shí)，其正向壓降很小，結(jié)加正偏電壓時(shí)，其正向壓降很小，比比VF小得多，故電路中的正向電流小得多，故電路中的正向電流IF VF / RL 。主要由外電路參數(shù)決定。主要由外電路參數(shù)決定。1. BJT的開關(guān)作用的開關(guān)作用 IB5 iC IBS=I

6、B4 IB3 IB2 IB1 A vCE VCC iB=0 VCES O ICS VCC /Rc C CIBS=VCC/ Rc ICS= VCC/Rc CEVCES0.2V VCC RC iC T Rb ib + v1 -VB1 VCC RC iC T Rb ib + v1 +VB1截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)cbe飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)Vb=0.7v, Vc=0.3vebc1. BJT的開關(guān)作用的開關(guān)作用ICS CSIiCICSVRCCc工作狀態(tài)工作狀態(tài)截截 止止放放 大大飽飽 和和條件條件iB0 0 iB 工工作作特特點(diǎn)點(diǎn)偏置情況偏置情況 發(fā)射結(jié)和集發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏電結(jié)均為反偏 發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)正偏

7、，集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 發(fā)射結(jié)和集電發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏結(jié)均為正偏集電極電集電極電流流iC 0ic iB 且不隨且不隨iB增加而增加而增加增加管壓降管壓降VCEO VCCVCEVCCiCRcVCES 0.20.3 V c、e間等間等效內(nèi)阻效內(nèi)阻 很大，約為很大，約為數(shù)百千歐，相數(shù)百千歐，相當(dāng)于開關(guān)斷開當(dāng)于開關(guān)斷開可變可變很小，約為數(shù)百很小，約為數(shù)百歐，相當(dāng)于開關(guān)歐，相當(dāng)于開關(guān)閉合閉合2. NPN 型型 BJT 截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)的特點(diǎn) v1 +VB2 VB2 O t iC ICS 0.9ICS 0.1ICS O tr ts t tf td 3. B

8、JT的開關(guān)時(shí)間的開關(guān)時(shí)間開通時(shí)間開通時(shí)間 ton= td+trtd 延遲時(shí)間延遲時(shí)間 tr 上升時(shí)間上升時(shí)間關(guān)閉時(shí)間關(guān)閉時(shí)間 toFF= ts+ tfts存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間 tf-下降時(shí)間下降時(shí)間 開關(guān)時(shí)間隨管子類型開關(guān)時(shí)間隨管子類型的不同而不同，一般為幾的不同而不同，一般為幾十幾百納秒。開關(guān)時(shí)間十幾百納秒。開關(guān)時(shí)間越短，開關(guān)速度越高。一越短，開關(guān)速度越高。一般可用改進(jìn)管子內(nèi)部構(gòu)造般可用改進(jìn)管子內(nèi)部構(gòu)造和外電路的方法來提高三和外電路的方法來提高三極管的開關(guān)速度。極管的開關(guān)速度。2.3.1 二極管與門電路二極管與門電路2.3.2 二極管或門電路二極管或門電路2.3.3 非門電路非門電路 三極管反相

9、器三極管反相器2.3.1 2.3.1 二極管與門電路二極管與門電路 B & L=ABC A C 二極管與門電路二極管與門電路與邏輯符號(hào)與邏輯符號(hào) VCC+(5V) R 3kW L D1 D2 D3 A B C VCC+(5V) R 3kW L D1 D2 D3 A B C 0 v若輸入端中有任意一個(gè)若輸入端中有任意一個(gè)為為0V,另兩個(gè)為另兩個(gè)為+5V輸入與輸出電壓關(guān)系輸入與輸出電壓關(guān)系0V5V5V 輸 入輸 出VAVBVCVL000000+5 V00+5 V000+5 V+5 V0+5 V0+5 V0+5 V0+5 V0+5 V+5 V00+5 V+5 V+5 V+5 V 輸 入輸 出VAVB

10、VCVL000000+5 V00+5 V000+5 V+5 V0+5 V0+5 V0+5 V0+5 V0+5 V+5 V00+5 V+5 V+5 V+5 V 輸 入輸 出ABCLLLLLLLHLLHLLLHHLHLLLHLHLHHLLHHHHVCC+(5V) R 3kW L D1 D2 D3 A B C 5 vA、B、C三個(gè)都輸入高三個(gè)都輸入高電平電平+5V5V5V5V 輸 入輸 出ABCL00000010010001101000101011001111 真真 值值 表表 R 3kW D1 D2 D3 A B C L 二極管或門電路二極管或門電路或邏輯符號(hào)或邏輯符號(hào) B ? L=ABC A C

11、 11輸入端輸入端A、B、C都為都為0V R 3kW D1 D2 D3 A B C L 0 V或邏輯或邏輯真值表真值表輸 入輸 出ABCL00000011010101111001101111011111輸 入輸 出ABCL000000110101011110011011110111110V0V0V輸入端中有任意一個(gè)為輸入端中有任意一個(gè)為+5V R 3kW D1 D2 D3 A B C L 5 V或邏輯或邏輯真值表真值表輸 入輸 出ABCL00000011010101111001101111011111輸 入輸 出ABCL000000110101011110011011110111110V5V0

12、V VC C Rc L T Rb A 三極管反相電路三極管反相電路 A 1 L=A 非邏輯符號(hào)非邏輯符號(hào) vO O V1 V2 vI 邏邏輯輯 1 邏邏輯輯 0 飽飽和和 截止 放放大大 反相器傳輸特性反相器傳輸特性 Rc VCC VCC vCE iC 2.3.3 非門電路非門電路 三極管反相器三極管反相器當(dāng)輸入為當(dāng)輸入為邏輯邏輯0 0時(shí)時(shí): : VC C Rc L T Rb A 0 vcc1 非邏輯真值表輸入A輸出L非邏輯非邏輯真值表真值表 2.3.3 非門電路非門電路 三極管反相器三極管反相器01當(dāng)輸入為邏輯當(dāng)輸入為邏輯1 1時(shí)時(shí): : VC C Rc L T Rb A 1 0.3v0輸入

13、A輸出L非邏輯真值表非邏輯真值表 2.3.3 非門電路非門電路 三極管反相器三極管反相器01102.4 TTL門電路門電路2.4.7 改進(jìn)型改進(jìn)型TTL門電路門電路 抗飽和抗飽和TTL電路電路2.4.1 基本的基本的BJT反相器的動(dòng)態(tài)性能反相器的動(dòng)態(tài)性能2.4.2 TTL反相器的基本電路反相器的基本電路2.4.3 TTL反相器的傳輸特性反相器的傳輸特性2.4.4 TTL與非門電路與非門電路2.4.5 TTL與非門的技術(shù)參數(shù)與非門的技術(shù)參數(shù)2.4.6 TTL或非門、集電極開路門和或非門、集電極開路門和三態(tài)門電路三態(tài)門電路1. TTL反相器的基本電路反相器的基本電路2. TTL反相器的工作原理反相

14、器的工作原理3. 采用輸入級(jí)以提高工作速度采用輸入級(jí)以提高工作速度 4. 采用推拉式輸出級(jí)以提高開關(guān)速度采用推拉式輸出級(jí)以提高開關(guān)速度和帶負(fù)載能力和帶負(fù)載能力2.4.2 TTL反相器反相器C CL L的充、放電過程均需經(jīng)歷的充、放電過程均需經(jīng)歷一定的時(shí)間，必然會(huì)增加輸一定的時(shí)間，必然會(huì)增加輸出電壓出電壓 O O波形的上升時(shí)間和波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間，導(dǎo)致基本的下降時(shí)間，導(dǎo)致基本的BJTBJT反相器的開關(guān)速度不高。反相器的開關(guān)速度不高?；净綛JTBJT反相器的動(dòng)態(tài)性能反相器的動(dòng)態(tài)性能若帶電容負(fù)載若帶電容負(fù)載故需設(shè)計(jì)有較快開關(guān)速度的實(shí)用型故需設(shè)計(jì)有較快開關(guān)速度的實(shí)用型TTLTTL門電路。門電

15、路。 1. TTL反相器的基本電路反相器的基本電路 Rb1 4k W Rc2 1.6k W Rc4 130 W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1K W VCC(5V) 輸入級(jí)輸入級(jí) 中間級(jí)中間級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí)T3、D、T4和和Rc4構(gòu)構(gòu)成推拉式的輸出級(jí)。成推拉式的輸出級(jí)。用于提高開關(guān)速度用于提高開關(guān)速度和帶負(fù)載能力。和帶負(fù)載能力。中間級(jí)中間級(jí)T2和電阻和電阻Rc2、Re2組成，從組成，從T2的集電結(jié)和發(fā)射的集電結(jié)和發(fā)射極同時(shí)輸出兩個(gè)相極同時(shí)輸出兩個(gè)相位相反的信號(hào)，作位相反的信號(hào)，作為為T T3 3和和T T4 4輸出級(jí)的輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

16、輸入級(jí)輸入級(jí)T1和電阻和電阻Rb1組成。用于提組成。用于提高電路的開關(guān)速度高電路的開關(guān)速度 Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 2. TTL反相器的工作原理 （1）當(dāng)輸入為低電平）當(dāng)輸入為低電平（ I = 0.2 V） 0.9V 0.2V OVCCVBE4VD 50.70.7 =3.6V I低電平(0.2V)T1深飽和T2截止T3截止T4放大O高電平（3.6V） Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1KW

17、 VCC(5V) VB1 2. TTL反相器的工作原理 當(dāng)輸入為高電平（當(dāng)輸入為高電平（ I = 3.6 V） 3.6V 4.3V 2.1V 1.4V 0.2V I全為高電平(3.6V)T1倒置放大T2飽和T3飽和T4截止O低電平0.2V） Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 3. 采用輸入級(jí)以提高工作速度 （1）當(dāng)）當(dāng)TTL反相器反相器 I由由3.6V變變0.2V的瞬間的瞬間 0.9V1.4V T1管的變化先于管的變化先于T2、 T3管的變化；管的變化；T1管管Je正偏、正偏、Jc

18、反偏，反偏， T1工作在放大狀態(tài)。工作在放大狀態(tài)。T1管射極電流管射極電流 1 iB1很很快地從快地從T2的基區(qū)抽走多的基區(qū)抽走多余的存儲(chǔ)電荷余的存儲(chǔ)電荷,從而加從而加速了狀態(tài)轉(zhuǎn)換。速了狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 4. 采用推拉式輸出級(jí)以提高開關(guān)速度和帶負(fù)載能力n 當(dāng)輸出為低電平時(shí)，T3處于深度飽和狀態(tài)，T4截止， T3的集電極電流可以全部用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 輸出為高電平時(shí)，輸出為高電平時(shí)，T3截止，截止，T4組成的電壓跟隨器的輸出電阻組成的電壓跟隨器的輸出電阻很小，所以輸出高電平穩(wěn)定，很小，所以輸出高電平穩(wěn)定，帶負(fù)載能力也較強(qiáng)。帶負(fù)載能力也較強(qiáng)。 Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D

19、T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 3.6V 2.1V 1.4V 0.2V Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 0.9V 0.2V 3.6V波形上升沿陡直。而當(dāng)輸出電壓由高變低后，波形上升沿陡直。而當(dāng)輸出電壓由高變低后， CL很快放很快放電，輸出波形的上升沿和下降沿都很好。電，輸出波形的上升沿和下降沿都很好。 輸出端接有負(fù)載電容輸出端接有負(fù)載電容CL時(shí)，在時(shí)，在 輸出由低到高跳變的瞬間，輸出由低到高跳變的瞬間，CL充電，其時(shí)間常數(shù)很小，

20、使輸出充電，其時(shí)間常數(shù)很小，使輸出1.電路組成如圖所示，它由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)三部分組成。2.4.4 TTL與非門與非門R13 kWR2750 WR5100 WR3360 WR43 kWT2T3T4T5Y UCCABC&ABCY(a)(b)T1中 間 級(jí)輸 入 級(jí)輸 出 級(jí) TTL集成與非門電路圖及邏輯符號(hào) (1) 輸入級(jí)。 輸入級(jí)由多發(fā)射極管T1和電阻R1組成。其作用是對(duì)輸入變量A、B、C實(shí)現(xiàn)邏輯與，從邏輯功能上看，圖（a）所示的多發(fā)射極三極管可以等效為圖（b）所示的形式。T1ABCB1C1ABCB1(a)(b)(2) 中間級(jí)。 中間級(jí)由T2、 R2和R3組成。T2的集電極和發(fā)射極輸出兩

21、個(gè)相位相反的信號(hào)，作為T3和T5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 (3) 輸出級(jí)。 輸出級(jí)由T3、T4、T5和R4、R5組成，這種電路形式稱為推拉式電路。2. 工作原理工作原理 (1) 輸入全部為高電平。當(dāng)輸入A、 B、 C均為高電平，即UIH = 3.6 V時(shí)，T1的基極電位足以使T1的集電結(jié)和T2、T5的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通。而T2的集電極壓降可以使T3導(dǎo)通， 但它不能使T4導(dǎo)通。T5由T2提供足夠的基極電流而處于飽和狀態(tài)。因此輸出為低電平: UO=UOL=UCE50.3 VA=B=C=1時(shí)TTL與非門各點(diǎn)電壓 (2) 輸入至少有一個(gè)為低電平。當(dāng)輸入至少有一（A端）為低電平，即UIL = 0.3V時(shí)，T1與A端連接的發(fā)

22、射結(jié)正向?qū)ǎ瑥膱D中可知，T1集電極電位UC1使T2、T5均截止，而T2的集電極電壓足以使T3，T4導(dǎo)通。因此輸出為高電平： UO=UOHUCC-UBE3-UBE4=5-0.7-0.7=3.6 V A=0時(shí)TTL與非門各點(diǎn)電壓 TTLTTL或非門或非門 若若A、B中有一個(gè)為高電平中有一個(gè)為高電平:若若A、B均為低電平均為低電平:T2A和和T2B均將截止，均將截止，T3截止。截止。 T4和和D飽和，飽和，輸出為高電平。輸出為高電平。T2A或或T2B將飽和，將飽和，T3飽和，飽和，T4截止，截止，輸出為低電平。輸出為低電平。BAL 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式vOHvOL輸出為低輸出為低電平的邏電平的邏輯

23、門輸出輯門輸出級(jí)的損壞級(jí)的損壞1.1.集電極開路門電路集電極開路門電路 VCC(5V) Rb1 4k Rc2 1.6k Rc4 130 T4 A B C T1 T2 D Re2 1k T3 VCC(5V) Rb1 4k Rc2 1.6k Rc4 130 T4 A B C T1 T2 D Re2 1k T3 a） 集電極開路與非門電路集電極開路與非門電路b） 使用時(shí)的外電路連接使用時(shí)的外電路連接C） 邏輯功能邏輯功能L = A BOC門輸出端連接實(shí)現(xiàn)線與門輸出端連接實(shí)現(xiàn)線與VCC T1 Re2 Rc2 Rc4 Rb1 T2 T3 T4 D A B L VCC T1 Re2 Rc2 Rb1 T2

24、T3 A B L VCCC D RP VDD L A B & & A B C D & )()(CDABL 集電極開路門上拉電阻Rp 的計(jì)算 TTL 電路 TTL 電路 D C B A T 1 T 2 VCCL R P 在極限情況，上拉電阻在極限情況，上拉電阻Rp具有限具有限制電流的作用。以保證制電流的作用。以保證IOL不超過額不超過額定值定值IOL(max)，故必須合理選用，故必須合理選用Rp的值。的值。 另一方面，另一方面，Rp的大小影響的大小影響OC門門的開關(guān)速度，的開關(guān)速度，Rp的值愈大，因而的值愈大，因而開關(guān)速度愈慢開關(guān)速度愈慢 Rp(min)OL(max)OL(max)IL(tota

25、l)CCVVII CCIH(min)p(max)IH(total)VVRI集電極開路門上拉電阻Rp 的計(jì)算舉例 例例2.4.2 設(shè)設(shè)TTL與非門與非門74LS01(OC)驅(qū)動(dòng)八個(gè)驅(qū)動(dòng)八個(gè)74LS04(反相器反相器)， 試確定一合適大小的上拉電阻試確定一合適大小的上拉電阻Rp，設(shè)，設(shè)VCC5V。解：從器件手冊(cè)查出得：解：從器件手冊(cè)查出得：VCC=5V，VOL(max)=0.4V，IOL(max)=8mA，IIL= 400 A，VIH(min) =2V，IIH=20 A。 IIL(total)=400 A8=3.2mA得得 p(min)5V0.4V9588mA3.2mARW VCC=5V，IIH(

26、total) =20 A8= 0.16mA。 p(min)5V2V18.75k0.16mARW Rp的值可在的值可在985W W至至18.75kW W,之間選擇之間選擇,可選可選1kW W的電阻器為宜。的電阻器為宜。所以所以 集電極開路門的缺點(diǎn)： 由于由于OC門輸出不是推拉式門輸出不是推拉式(Totem)結(jié)構(gòu)，電路結(jié)構(gòu)，電路的上升延遲很大，這是因?yàn)椋旱纳仙舆t很大，這是因?yàn)椋?T3退出飽和狀態(tài)很慢；退出飽和狀態(tài)很慢； 對(duì)輸出負(fù)載電容的充電電流只能通過外接的對(duì)輸出負(fù)載電容的充電電流只能通過外接的RL來提供。因此，輸出波形的上升沿時(shí)間很來提供。因此，輸出波形的上升沿時(shí)間很大。大。 3. 三態(tài)與非門

27、三態(tài)與非門(TSL ) 三態(tài)鉗位電路三態(tài)鉗位電路 R1 R2 R4 VCC T4L T3 R3T1與非門A B CS T5 T6 T7 R5 R66 VCC D3.6V1.4V0.7V當(dāng)當(dāng)CS= 1時(shí)時(shí)CS數(shù)據(jù)輸入端輸出端LAB10010111011100三態(tài)與非門真值表三態(tài)與非門真值表 =AB R1 R2 R4 VCC T4L T3 R3T1與非門A B CS T5 T6 T7 R5 R66 VCC D當(dāng)當(dāng)CS= 0時(shí)時(shí)0.2V0.9V低電平低電平0.9V開路開路CS數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端LAB10010111011100高阻 3. 三態(tài)與非門三態(tài)與非門(TSL ) 三態(tài)與非門真值

28、表三態(tài)與非門真值表 AB CS & L 高電平使能高電平使能高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)與非功能與非功能 ZL ABLCS = 0_CS =1另一種形式的三態(tài)與非門：另一種形式的三態(tài)與非門：CS數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端LAB00010111011101高阻 3. 三態(tài)與非門三態(tài)與非門(TSL ) 三態(tài)與非門真值表三態(tài)與非門真值表 低電平使能低電平使能高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)與非功能與非功能 ZL ABLCS = 1_CS =0 AB CS & L 三態(tài)與非門的應(yīng)用：三態(tài)與非門的應(yīng)用：兩個(gè)三態(tài)門和總線相連兩個(gè)三態(tài)門和總線相連電路電路1、2只能有一個(gè)處于正常態(tài)只能有一個(gè)處于正常態(tài) 若要求若要求D1向向BUS傳

29、送，則應(yīng)有：傳送，則應(yīng)有： 若要求若要求D2D2向向BUSBUS傳送，則應(yīng)有：傳送，則應(yīng)有： 1, 021GG0, 121GG1BUS21G1D2D2GCMOS集成電路集成電路: :廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路 40004000系列系列74HC 74HCT74VHC 74VHCT速度慢速度慢與與TTL不不兼容兼容抗干擾抗干擾功耗低功耗低74LVC 74VAUC速度加快速度加快與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾抗干擾功耗低功耗低速度兩倍于速度兩倍于74HC與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾抗干擾功耗低功耗低低低( (超低超低) )電

30、壓電壓速度更加快速度更加快與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾功耗低抗干擾功耗低 7474系列系列74LS系列系列74AS系列系列 74ALSTTL 集成電路集成電路: :廣泛應(yīng)用于中大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于中大規(guī)模集成電路2.6 CMOS邏輯門電路 2.6.1 CMOS反相器 2.6.2 CMOS門電路 2.6.4 CMOS傳輸門 2.6.5 CMOS邏輯門電路的技術(shù)參數(shù) 2.6.0 復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)2.6.0 復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí) 大規(guī)模集成芯片集成度高，所以要求體積小，而大規(guī)模集成芯片集成度高，所以要求體積小，而TTL系列不可能做得很小，但系列不可能做得很小，但MOS管的

31、結(jié)構(gòu)和制造管的結(jié)構(gòu)和制造工藝對(duì)高密度制作較之工藝對(duì)高密度制作較之TTL相對(duì)容易，下面我們介紹相對(duì)容易，下面我們介紹MOS器件。器件。 與雙極性電路比較，與雙極性電路比較，MOS管的優(yōu)點(diǎn)是功管的優(yōu)點(diǎn)是功耗低，可達(dá)耗低，可達(dá)0.01mw，缺點(diǎn)是開關(guān)速度稍低。，缺點(diǎn)是開關(guān)速度稍低。在大規(guī)模的集成電路中，主要采用的在大規(guī)模的集成電路中，主要采用的CMOS電路。電路。2.6.0 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)管的有關(guān)知識(shí)1. N溝道溝道MOS管的結(jié)構(gòu)管的結(jié)構(gòu)P型襯底型襯底溝道區(qū)域溝道區(qū)域絕緣層絕緣層金屬鋁金屬鋁VGS=0時(shí)，則時(shí)，則D、S之間之間相當(dāng)于兩個(gè)相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)背向的結(jié)背向的串聯(lián)，串聯(lián)， D、S之

32、間不通，之間不通，iD0。2.6.0 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)管的有關(guān)知識(shí)2. 工作原理反型層反型層（導(dǎo)電溝道）（導(dǎo)電溝道） 當(dāng)當(dāng)G G、S S間加上正電壓，間加上正電壓，且且V VGSGS V VT T時(shí)，柵極與襯底時(shí)，柵極與襯底之間形成電場(chǎng)，吸引襯之間形成電場(chǎng)，吸引襯底中的電子到柵極下面底中的電子到柵極下面的襯底表面，形成一個(gè)的襯底表面，形成一個(gè)N N型的反型層構(gòu)成型的反型層構(gòu)成D D、S S之間的導(dǎo)電溝道之間的導(dǎo)電溝道。V VT T被稱為被稱為MOSMOS管的開啟電壓。管的開啟電壓。由于由于VGS 0時(shí)，無導(dǎo)電溝道，在增強(qiáng)時(shí)，無導(dǎo)電溝道，在增強(qiáng)VGS 電壓后形成導(dǎo)電溝電壓后形成導(dǎo)電溝道

33、，所以稱這類道，所以稱這類MOS管為增強(qiáng)型管為增強(qiáng)型MOS管管。P型襯底型襯底2.6.0 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)管的有關(guān)知識(shí)2. 工作原理反型層反型層（導(dǎo)電溝道）（導(dǎo)電溝道）P型襯底型襯底 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOS管管具有以下特點(diǎn)：具有以下特點(diǎn)：當(dāng)當(dāng)VGSVT 時(shí)，管子導(dǎo)時(shí)，管子導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很小，相通，導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于開關(guān)閉合當(dāng)于開關(guān)閉合 。當(dāng)當(dāng)VGSVT 時(shí)，管子截時(shí)，管子截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開；止，相當(dāng)于開關(guān)斷開； 同樣，對(duì)同樣，對(duì)P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOS管來說：管來說：當(dāng)當(dāng)|VGS| |VT|時(shí)，管子導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于開關(guān)閉合。時(shí)，管子導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于開

34、關(guān)閉合。2.6.1 CMOS反相器反相器1. CMOS反相器的工作原理反相器的工作原理2. CMOS反相器的特點(diǎn)反相器的特點(diǎn)1. CMOS反相器的工作原理 VDD TP TN vO vI VVVDDTNTP() VDD TP TN vO vI 當(dāng)當(dāng)vI I = 0 V = 0 V時(shí)時(shí) VDD OFFOFFONDDHORRRVV 1. CMOS反相器的工作原理反相器的工作原理VGSN =0 VTNTN管截止；管截止；|VGSP|=VDDVTP 電路中電流近似為零（忽略電路中電流近似為零（忽略TN的的截止漏電流）截止漏電流）,VDD主要降落在主要降落在TN上，輸出為高電平上，輸出為高電平VOHTP管導(dǎo)通。管導(dǎo)通。VDDVDD TP TN vO vI 當(dāng)當(dāng)vI =VOH= VDD時(shí)時(shí) ONOFFONDDLORRRVV AL 1. CMOS反相器的工作原理反