二極管、電阻的與門和或門電路

1、一、二極管與門和或門電路一、二極管與門和或門電路1與門電路與門電路第二章第二章 邏輯門電路邏輯門電路 2.1 2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路LAB+VDD3k（+5V）RCC21&ABL=AB 2或門電路或門電路ABLDD12R3kABL=A+B1二、三極管非門電路二、三極管非門電路+VALT123RRbCCC（+5V）AL=AL=AA11二極管與門和或門電路的缺點(diǎn)：二極管與門和或門電路的缺點(diǎn)：（1 1）在多個(gè)門串接使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低電平偏離標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值）在多個(gè)門串接使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低電平偏離標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的情況。的情況。（2 2）負(fù)載能力差）負(fù)載能力差0V5V+V+VL5VDDDD3k（+5

2、V）RCC211CCR2（+5V）0.7V1.4V3k解決辦法：解決辦法：將二極管與門（或門）電路和三極管非門電路組合起來。將二極管與門（或門）電路和三極管非門電路組合起來。LAB+VDD3k（+5V）RCC21+VALT123RRbCCC（+5V）CBAL三、三、DTL與非門電路與非門電路工作原理：工作原理： （1）當(dāng)）當(dāng)A、B、C全接為高電平全接為高電平5V時(shí)，二極管時(shí)，二極管D1D3都截止，而都截止，而D4、D5和和T導(dǎo)通，且導(dǎo)通，且T為為飽和飽和導(dǎo)通導(dǎo)通， VL=0.3V=0.3V，即輸出低電平。，即輸出低電平。（2）A、B、C中只要有一個(gè)為低電平中只要有一個(gè)為低電平0.3V時(shí)，則時(shí)，

3、則VP1V，從而使，從而使D4、D5和和T都截止，都截止，VL=VCC=5V，即輸出高電平。，即輸出高電平。所以該電路滿足與非邏輯關(guān)系，即：所以該電路滿足與非邏輯關(guān)系，即：ABCL+VDDD123DD1R23CC（+5V）R1RcT45P3k1k4.7k2.2 2.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路一、TTL與非門的基本結(jié)構(gòu)及工作原理與非門的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1TTL與非門的基本結(jié)構(gòu)與非門的基本結(jié)構(gòu)BAC+VRPCC（+5V）PPPNNNN+V13（+5V）CCABCTb1R1+VV123123D12313CC（+5V）R130ABCTTTRT4kRb11243c2c4Re2oVVc2e2輸入級(jí)中

4、間級(jí)輸出級(jí)1.6k1k2 2TTL與非門的邏輯關(guān)系與非門的邏輯關(guān)系（1 1）輸入全為高電平）輸入全為高電平3.63.6V時(shí)。時(shí)。 T2 2、T3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，VB1 1=0.7=0.73=2.13=2.1（V ），），由于由于T3 3飽和導(dǎo)通，輸出電壓為：飽和導(dǎo)通，輸出電壓為：VO O= =VCES3CES30.30.3V這時(shí)這時(shí)T2 2也飽和導(dǎo)通，也飽和導(dǎo)通，故有故有VC2C2= =VE2E2+ + VCE2CE2=1=1V。使使T4 4和二極管和二極管D都截止。都截止。實(shí)現(xiàn)了與非門的邏輯功能之一：實(shí)現(xiàn)了與非門的邏輯功能之一：輸入全為高電平時(shí)，輸入全為高電平時(shí)，輸出為低電平輸出為低電平。+

5、VV3.6（+5V）CCRACBTTTRT1KRb11243c2c4e2Ro2.1V1.4V0.7V1V0.3V倒置狀態(tài)飽和飽和截止截止4k1.6k130CBAL該發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，該發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，VB1 1=1=1V。所以。所以T2 2、T3 3都截止。由于都截止。由于T2 2截止，流過截止，流過RC2 2的的電流較小，可以忽略，所以電流較小，可以忽略，所以VB4B4VCCCC=5=5V ，使，使T4 4和和D導(dǎo)通，則有：導(dǎo)通，則有： VO OVC CC C- -VBE4BE4- -VD D=5-0.7-0.7=3.6=5-0.7-0.7=3.6（V）實(shí)現(xiàn)了與非門的邏輯功能

6、的另一方面：實(shí)現(xiàn)了與非門的邏輯功能的另一方面：輸入有低電平時(shí)，輸出為高電平輸入有低電平時(shí)，輸出為高電平。綜合上述兩種情況，綜合上述兩種情況，該電路滿足與非的該電路滿足與非的邏輯功能，即：邏輯功能，即：+VV0.3V3.6Ro1301c2c43BACCT2RCRRT4b1TT4ke21V5V3.6V飽和截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通4.3V1.6k1k（2 2）輸入有低電平）輸入有低電平0.30.3V 時(shí)。時(shí)。二、二、TTL與非門的開關(guān)速度與非門的開關(guān)速度1TTL與非門提高工作速度的原理與非門提高工作速度的原理（1）采用多發(fā)射極三極管加快了存儲(chǔ)電荷的消散過程。）采用多發(fā)射極三極管加快

7、了存儲(chǔ)電荷的消散過程。+V0.3V3.6VV12313123R1c23BACCT2RCRTb1Te21V1.4V0.7ViB1iB1o4k1.6k1k （2 2）采用了推拉式輸出級(jí)，輸出阻抗比較小，可迅速給負(fù)載電容充放電。）采用了推拉式輸出級(jí)，輸出阻抗比較小，可迅速給負(fù)載電容充放電。+VV+VV123123D123123D（+5V）CCc4o截止T3T4導(dǎo)通導(dǎo)通R充電CLc4CC（+5V）o導(dǎo)通3T4T截止截止R放電CL（a）（b）2PHLPLHpdttt2 2TTL與非門傳輸延遲時(shí)間與非門傳輸延遲時(shí)間tpd導(dǎo)通延遲時(shí)間導(dǎo)通延遲時(shí)間tPHL從輸入波形上升沿的中點(diǎn)到輸出波形下降沿的從輸入波形上升

8、沿的中點(diǎn)到輸出波形下降沿的中點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。中點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。截止延遲時(shí)間截止延遲時(shí)間tPLH從輸入波形下降沿的中點(diǎn)到輸出波形上升沿的從輸入波形下降沿的中點(diǎn)到輸出波形上升沿的中點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。中點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。與非門的傳輸延遲時(shí)間與非門的傳輸延遲時(shí)間tpd是是tPHL和和tPLH的平均值。即的平均值。即 一般一般TTL與非門傳輸延遲時(shí)間與非門傳輸延遲時(shí)間tpd的值為幾納秒十幾個(gè)納秒。的值為幾納秒十幾個(gè)納秒。三、三、TTL與非門的電壓傳輸特性及抗干擾能力與非門的電壓傳輸特性及抗干擾能力1電壓傳輸特性曲線：電壓傳輸特性曲線：Vo=f（Vi）（1 1）輸出高電平電壓輸出高電平電壓V VOHOH在正邏

9、輯體制中代表邏輯在正邏輯體制中代表邏輯“1”1”的輸出電壓。的輸出電壓。VOH的理論值為的理論值為3.63.6V，產(chǎn)品規(guī)定輸出高電壓的最小值，產(chǎn)品規(guī)定輸出高電壓的最小值VOH（min）=2.4=2.4V。（2 2）輸出低電平電壓輸出低電平電壓V VOLOL在正邏輯體制中代表邏輯在正邏輯體制中代表邏輯“0”0”的輸出電壓。的輸出電壓。VOL的理論值為的理論值為0.30.3V，產(chǎn)品規(guī)定輸出低電壓的最大值，產(chǎn)品規(guī)定輸出低電壓的最大值VOL（max）=0.4=0.4V。（3 3）關(guān)門電平電壓關(guān)門電平電壓V VOFFOFF是指輸出電壓下降到是指輸出電壓下降到VOH（min）時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電壓。時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入

10、電壓。即即輸入低電壓的最大值。在產(chǎn)品手冊(cè)中常稱為輸入低電壓的最大值。在產(chǎn)品手冊(cè)中常稱為輸入低電平電壓輸入低電平電壓，用，用VIL（max）表示。產(chǎn)品規(guī)定表示。產(chǎn)品規(guī)定VIL（max）=0.8=0.8V。（4 4）開門電平電壓開門電平電壓V VONON是指輸出電壓下降到是指輸出電壓下降到VOL（max）時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電壓。時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電壓。即即輸入高電壓的最小值。在產(chǎn)品手冊(cè)中常稱為輸入高電壓的最小值。在產(chǎn)品手冊(cè)中常稱為輸入高電平電壓輸入高電平電壓，用用VIH（min）表示。產(chǎn)品規(guī)定表示。產(chǎn)品規(guī)定VIH（min）=2=2V。（5 5）閾值電壓閾值電壓V Vthth電壓傳輸特性的過渡區(qū)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓

11、，即決定電電壓傳輸特性的過渡區(qū)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓，即決定電路截止和導(dǎo)通的分界線，也是決定輸出高、低電壓的分界線。路截止和導(dǎo)通的分界線，也是決定輸出高、低電壓的分界線。 近似地：近似地：VthVOFFVON 即即ViVth，與非門關(guān)門，輸出高電平；，與非門關(guān)門，輸出高電平； ViVth，與非門開門，輸出低電平。，與非門開門，輸出低電平。 Vth又常被形象化地稱為又常被形象化地稱為門檻電壓門檻電壓。Vth的值為的值為1.31.3V1.1.V。2幾個(gè)重要參數(shù)幾個(gè)重要參數(shù)低電平噪聲容限低電平噪聲容限 VNLVOFF- -VOL（max）0.80.8V-0.4-0.4V0.40.4V高電平噪聲容限高電平噪

12、聲容限 VNHVOH（min）- -VON2.42.4V-2.0-2.0V0.40.4VTTL門電路的輸出高低電平不是一個(gè)值，而是一個(gè)范圍。同樣，它的門電路的輸出高低電平不是一個(gè)值，而是一個(gè)范圍。同樣，它的輸入高低電平也有一個(gè)范圍，即它的輸入信號(hào)允許一定的容差，稱為輸入高低電平也有一個(gè)范圍，即它的輸入信號(hào)允許一定的容差，稱為噪聲容限噪聲容限。3 3抗干擾能力抗干擾能力(mA)14151b1BCCILRVVI四、四、TTL與非門的帶負(fù)載能力與非門的帶負(fù)載能力1 1輸入低電平電流輸入低電平電流IIL與輸入高電平電流與輸入高電平電流IIH（1 1）輸入低電平電流輸入低電平電流I IILIL是指當(dāng)門電

13、路的輸入端接低是指當(dāng)門電路的輸入端接低電平時(shí)，從門電路輸入端流出的電流。電平時(shí)，從門電路輸入端流出的電流?？梢运愠觯嚎梢运愠觯寒a(chǎn)品規(guī)定產(chǎn)品規(guī)定IIL1.61.6mA。&oV&G0G1G2Gn0.3V+V13b1B1TR1iCC4K1VILI（2 2）輸入高電平電流輸入高電平電流I IIHIH是指當(dāng)門電路的輸入端接高電是指當(dāng)門電路的輸入端接高電平時(shí)，流入輸入端的電流。有兩種情況。平時(shí)，流入輸入端的電流。有兩種情況。寄生三極管效應(yīng)：如圖（寄生三極管效應(yīng)：如圖（a）所示。）所示。這時(shí)這時(shí)IIH= =P PIB1B1，P P為寄生三極管的為寄生三極管的電流放大系數(shù)。電流放大系數(shù)。 由于

14、由于p和和i的值都遠(yuǎn)小于的值都遠(yuǎn)小于1 1，所以所以IIH的數(shù)值比較小，產(chǎn)品規(guī)定：的數(shù)值比較小，產(chǎn)品規(guī)定：IIH4040uA。倒置的放大狀態(tài)：如圖（倒置的放大狀態(tài)：如圖（b）所）所示。這時(shí)示。這時(shí)IIH= =iIB1B1，i為倒置放為倒置放大的電流放大系數(shù)。大的電流放大系數(shù)。 （1 1）灌電流負(fù)載）灌電流負(fù)載ILOLOLIIN2 2帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力當(dāng)驅(qū)動(dòng)門輸出低電平時(shí)，電流從負(fù)載門灌入驅(qū)動(dòng)門。當(dāng)驅(qū)動(dòng)門輸出低電平時(shí)，電流從負(fù)載門灌入驅(qū)動(dòng)門。 當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增加，灌電流增大，會(huì)使當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增加，灌電流增大，會(huì)使T3 3脫離飽和，輸出低電平升高。因脫離飽和，輸出低電平升高。因此，把允許灌入輸

15、出端的電流定義為此，把允許灌入輸出端的電流定義為輸出低電平電流輸出低電平電流I IO LO L，產(chǎn)品規(guī)定產(chǎn)品規(guī)定IOL=16=16mA。由此可得出。由此可得出: :N NOLOL稱為輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù)。稱為輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù)。+V+V13D12312313截止3飽和CC（+5V）TTR截止4c4RCC4Kb1b14KR輸出低電平IILIILIOLC3I=IHOHOHIIN （2 2）拉電流負(fù)載。）拉電流負(fù)載。 NOH稱為稱為輸出高電平時(shí)的扇出系數(shù)輸出高電平時(shí)的扇出系數(shù)。產(chǎn)品規(guī)定產(chǎn)品規(guī)定IOH=0.4=0.4mA。由此可得出：。由此可得出： 當(dāng)驅(qū)動(dòng)門輸出高電平時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)門輸出高電平時(shí)，電

16、流從驅(qū)動(dòng)門拉出電流從驅(qū)動(dòng)門拉出, ,流至流至負(fù)載門的輸入端。負(fù)載門的輸入端。 拉電流增大時(shí)，拉電流增大時(shí)，RC4C4上的上的壓降增大，會(huì)使輸出高壓降增大，會(huì)使輸出高電平降低。因此，把允電平降低。因此，把允許拉出輸出端的電流定許拉出輸出端的電流定義為義為輸出高電平電流輸出高電平電流I IOHOH。一般一般NOLNOH，常取兩者中的較小值作為門電路的扇出系數(shù)，常取兩者中的較小值作為門電路的扇出系數(shù)，用用NO表示。表示。+V+V1231312313DRCCR3導(dǎo)通b14K截止T（+5V）b1Tc4R4CC4K導(dǎo)通輸出高電平IIHIIHOHE4=II五、五、TTL與非門舉例與非門舉例740074007

17、4007400是一種典型的是一種典型的TTL與非門器件，內(nèi)部含有與非門器件，內(nèi)部含有4 4個(gè)個(gè)2 2輸入端輸入端與非門，共有與非門，共有1414個(gè)引腳。引腳排列圖如圖所示。個(gè)引腳。引腳排列圖如圖所示。六、六、 TTL門電路的其他類型門電路的其他類型1 1非門非門L+V123123D12313ATTT123Re21AL=A(a)(b)Rc2RCCRTc4b142或非門或非門 L+V123123D1312312313AL=A+B(a)(b)CC4TR3TT1AT2AT1BT2BR1BR1AR2R43ABB13與或非門與或非門+VL12312313D13 123123CC4TR3T1AT2AT1BT

18、2BTR1BR1AR24R3AB11A2B2在工程實(shí)踐中，有時(shí)需要將幾個(gè)門的輸出端并聯(lián)使用，以實(shí)現(xiàn)與邏輯，在工程實(shí)踐中，有時(shí)需要將幾個(gè)門的輸出端并聯(lián)使用，以實(shí)現(xiàn)與邏輯，稱為稱為線與線與。普通的普通的TTL門電路不能進(jìn)行線與門電路不能進(jìn)行線與。 為此，為此，專門生產(chǎn)了一種可以進(jìn)行線與的門電路專門生產(chǎn)了一種可以進(jìn)行線與的門電路集電極開路門。集電極開路門。4集電極開路門（集電極開路門（ OC門）門）+VL12312313CC（+5V）ABTTRT1.6K4K1KRb1123c2Re2ALB&（1 1）實(shí)現(xiàn)線與。）實(shí)現(xiàn)線與。 電路如右圖所示，邏輯關(guān)系為電路如右圖所示，邏輯關(guān)系為: :OC門主要

19、有以下幾方面的應(yīng)用：門主要有以下幾方面的應(yīng)用：（2 2）實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。）實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。如圖示，可使輸出高電平變?yōu)槿鐖D示，可使輸出高電平變?yōu)?010V。（3 3）用做驅(qū)動(dòng)器。）用做驅(qū)動(dòng)器。如圖是用來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路。如圖是用來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路。+VBA&DC&PRCCLLL12+10V&OV+5V&270（1）當(dāng)輸出高電平時(shí)，當(dāng)輸出高電平時(shí)， RP不能太大。不能太大。RP為最大值時(shí)要保證輸出電壓為為最大值時(shí)要保證輸出電壓為VOH（min），由由OC門進(jìn)行線與時(shí)，外接上拉電阻門進(jìn)行線與時(shí)，外接上拉電阻RP的選擇：的選擇：得：得：+V&RCCPVOHI

20、IHIIHIIHnm&得：得：（2）當(dāng)輸出低電平時(shí)，當(dāng)輸出低電平時(shí)，RP不能太小。不能太小。RP為最小值時(shí)要保證輸出電壓為為最小值時(shí)要保證輸出電壓為VOL（max），由由所以：所以： RP（min）RPRP（max）+V&RPCCOLVIILILIn&m&IOL（1 1）三態(tài)輸出門的結(jié)構(gòu)及工作原理。）三態(tài)輸出門的結(jié)構(gòu)及工作原理。當(dāng)當(dāng)EN=0=0時(shí)，時(shí)，G輸出為輸出為1 1，D1 1截止，相當(dāng)于一個(gè)正常的二輸入端與非門，截止，相當(dāng)于一個(gè)正常的二輸入端與非門，稱為正常工作狀態(tài)。稱為正常工作狀態(tài)。當(dāng)當(dāng)EN=1時(shí)，時(shí)，G輸出為輸出為0，T4、T3都截止。這時(shí)從輸出端都截

21、止。這時(shí)從輸出端L看進(jìn)去，呈現(xiàn)看進(jìn)去，呈現(xiàn)高阻，稱為高阻態(tài)，或禁止態(tài)。高阻，稱為高阻態(tài)，或禁止態(tài)。5 5三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門+VL123123D123D13ABT1b1R3TR4CCTTc2R2VRc2e2c4pEN11G&ENABL&ENABL三態(tài)門在計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。三態(tài)門在計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。（a）組成單向總線，）組成單向總線，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)單向傳送實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)單向傳送. .（b）組成雙向總線，）組成雙向總線，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)雙向傳送。實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)雙向傳送。（2 2）三態(tài)門的應(yīng)用）三態(tài)門的應(yīng)用AEN&BAEN&BAEN&

22、BENENEN111222333總線G1G2G3EN1總線DDIO1EN/IDDOGG12EN5 57474LS系列系列為低功耗肖特基系列。為低功耗肖特基系列。6 67474AS系列系列為先進(jìn)肖特基系列，為先進(jìn)肖特基系列，它是它是7474S系列的后繼產(chǎn)品。系列的后繼產(chǎn)品。7 77474ALS系列系列為先進(jìn)低為先進(jìn)低功耗肖特基系列，功耗肖特基系列，是是74LS系列的后繼產(chǎn)品。系列的后繼產(chǎn)品。七、七、TTL集成邏輯門電路系列簡(jiǎn)介集成邏輯門電路系列簡(jiǎn)介1 17474系列系列為為TTL集成電路的早期產(chǎn)品，屬中速集成電路的早期產(chǎn)品，屬中速TTL器件。器件。2 27474L系列系列為低功耗為低功耗TTL系

23、列，又稱系列，又稱LTTL系列。系列。3 37474H系列系列為高速為高速TTL系列。系列。4 47474S系列系列為肖特基為肖特基TTL系列，進(jìn)一步提高了速度。如圖示。系列，進(jìn)一步提高了速度。如圖示。所以輸出為低電平。所以輸出為低電平。一、一、 NMOS門電路門電路1 1NMOS非門非門2.3 2.3 MOS邏輯門電路邏輯門電路邏輯關(guān)系：（設(shè)兩管的開啟電壓為邏輯關(guān)系：（設(shè)兩管的開啟電壓為VT1T1= =VT2T2=4=4V，且，且gm1 1gm2 2 ）（1 1）當(dāng)輸入）當(dāng)輸入Vi為高電平為高電平8 8V時(shí)，時(shí)，T1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2 2也導(dǎo)通。因?yàn)橐矊?dǎo)通。因?yàn)間m1 1gm2 2，所以兩

24、管的導(dǎo)通電阻所以兩管的導(dǎo)通電阻RDS1DS1RDS2DS2，輸出電壓為：，輸出電壓為： VVVTTDD21(+12V)ioVVV1DD2T(+12V)TioVVDS2DS1R(100200k)DD(+12V)R(310k)o（2 2）當(dāng)輸入）當(dāng)輸入Vi為低電平為低電平0 0V時(shí)，時(shí)，T1 1截止，截止，T2 2導(dǎo)通。所以輸出電壓為導(dǎo)通。所以輸出電壓為VOH= =VDD- -VT=8=8V，即輸出為高電平。，即輸出為高電平。所以電路實(shí)現(xiàn)了非邏輯。所以電路實(shí)現(xiàn)了非邏輯。2 2NMOS門電路門電路（1 1）與非門）與非門（2）或非門）或非門AL=ABVB1TDD3T(+12V)T2BVL=A+BAD

25、D(+12V)3T2TT11 1邏輯關(guān)系：邏輯關(guān)系：（設(shè)（設(shè)VDD（VTN+|+|VTP| |），且），且VTN=|=|VTP| |）（1 1）當(dāng)）當(dāng)Vi=0=0V時(shí)，時(shí)，TN截止，截止，TP導(dǎo)通。輸出導(dǎo)通。輸出VOVDD。（2 2）當(dāng)）當(dāng)Vi= =VDD時(shí)，時(shí)，TN導(dǎo)通，導(dǎo)通，TP截止，輸出截止，輸出VO00V。二、二、CMOS非門非門CMOS邏輯門電路是由邏輯門電路是由N溝道溝道MOSFET和和P溝道溝道MOSFET互補(bǔ)而成?；パa(bǔ)而成。VVVVVVDDTPTNDDTPTN(a)(b)iioo（1 1）當(dāng)）當(dāng)Vi2 2V，TN截止，截止，TP導(dǎo)通，輸出導(dǎo)通，輸出VoVDD=10=10V。（2

26、 2）當(dāng)）當(dāng)2 2VVi5 5V，TN工作在飽和區(qū)工作在飽和區(qū)，TP工作在可工作在可 變電阻區(qū)。變電阻區(qū)。 （3 3）當(dāng)）當(dāng)Vi=5=5V，兩管都工作在飽和區(qū)，兩管都工作在飽和區(qū)， Vo= =（VDD/2/2）=5=5V。（4 4）當(dāng)）當(dāng)5 5VVi8 8V， TP工作在飽和區(qū)，工作在飽和區(qū)， TN工作在可變電阻區(qū)。工作在可變電阻區(qū)。（5 5）當(dāng)）當(dāng)Vi8 8V，TP截止，截止， TN導(dǎo)通，輸出導(dǎo)通，輸出Vo=0=0V。 可見：可見： CMOS門電路的閾值電壓門電路的閾值電壓 Vth= =VDD/2/22電壓傳輸特性電壓傳輸特性：（設(shè)：（設(shè): VDD=10V， VTN=|VTP|=2V）3 3

27、工作速度工作速度由于由于CMOS非門電路工作時(shí)總有一個(gè)管子導(dǎo)通，所以當(dāng)帶電非門電路工作時(shí)總有一個(gè)管子導(dǎo)通，所以當(dāng)帶電容負(fù)載時(shí)，給電容充電和放電都比較快。容負(fù)載時(shí)，給電容充電和放電都比較快。CMOS非門的平非門的平均傳輸延遲時(shí)間約為均傳輸延遲時(shí)間約為1010ns。VVVVVVCCDD(a)PTTN導(dǎo)通截止DDPTNT截止導(dǎo)通(b)i=0i=1O=1O=0LL（2）或非門）或非門三、其他的三、其他的CMOS門電路門電路1 1CMOS與非門和或非門電路與非門和或非門電路（1）與非門）與非門LVABDDTP1TN1TN2P2TLVABP1TDDTN2P2TN1T（3）帶緩沖級(jí)的門電路）帶緩沖級(jí)的門電路

28、 為了穩(wěn)定輸出高低電平，可在輸入輸出端分別加反相器作為了穩(wěn)定輸出高低電平，可在輸入輸出端分別加反相器作緩沖級(jí)。下圖所示為帶緩沖級(jí)的二輸入端與非門電路。緩沖級(jí)。下圖所示為帶緩沖級(jí)的二輸入端與非門電路。 L L= =BABAABLV8T6TT714T3T10T9TDDT2T5TBAXBABABABABAXBAL后級(jí)為與或非門，經(jīng)過邏輯變換，可得：后級(jí)為與或非門，經(jīng)過邏輯變換，可得：2 2CMOS異或門電路異或門電路由兩級(jí)組成，前級(jí)為或非門，輸出為由兩級(jí)組成，前級(jí)為或非門，輸出為VL=AABDDXB+當(dāng)當(dāng)EN=1=1時(shí)，時(shí)，TP2 2和和TN2 2同時(shí)截止，輸出為同時(shí)截止，輸出為高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)。所

29、以，這是一個(gè)低電平有效的三態(tài)門。所以，這是一個(gè)低電平有效的三態(tài)門。AL 3 3 CMOS三態(tài)門三態(tài)門工作原理：工作原理：當(dāng)當(dāng)EN=0=0時(shí)，時(shí)，TP2 2和和TN2 2同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)導(dǎo)通，為為正常的非門，輸出正常的非門，輸出LVAENDDP2TP1TTN2N1T11ENAL4 CMOS傳輸門傳輸門工作原理：（設(shè)兩管的開啟電壓工作原理：（設(shè)兩管的開啟電壓VTN=|=|VTP| |）（1 1）當(dāng)當(dāng)C接高電平接高電平VDD， 接低電平接低電平0 0V時(shí)，若時(shí)，若Vi在在0 0VVDD的范圍變化，的范圍變化，至少有一管導(dǎo)通，至少有一管導(dǎo)通，相當(dāng)于一閉合開關(guān)相當(dāng)于一閉合開關(guān)，將輸入傳到輸出，即，將輸入傳

30、到輸出，即Vo= =Vi。（2 2）當(dāng)當(dāng)C接低電平接低電平0 0V， 接高電平接高電平VDD，Vi在在0 0VVDD的范圍變化時(shí)，的范圍變化時(shí)，TN和和TP都截止，輸出呈高阻狀態(tài)，都截止，輸出呈高阻狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)斷開相當(dāng)于開關(guān)斷開。CCVVCCV0VDDTNTPi/Voo/ViCCTGVi/VoVoV/i1 1CMOS邏輯門電路的系列邏輯門電路的系列（1 1）基本的）基本的CMOS40004000系列。系列。（2 2）高速的）高速的CMOSHC系列。系列。（3 3）與）與TTL兼容的高速兼容的高速CMOSHCT系列。系列。2 2CMOS邏輯門電路主要參數(shù)的特點(diǎn)邏輯門電路主要參數(shù)的特點(diǎn)（1 1

31、）VOH（min）=0.9=0.9VDD； VOL（max）=0.01=0.01VDD。所以所以CMOS門電路的邏輯擺幅（即高低電平之差）較大。門電路的邏輯擺幅（即高低電平之差）較大。（2 2）閾值電壓）閾值電壓Vth約為約為VDD/2/2。（3 3）CMOS非門的關(guān)門電平非門的關(guān)門電平VOFF為為0.450.45VDD，開門電平，開門電平VON為為0.550.55VDD。因此，其高、低電平噪聲容限均達(dá)因此，其高、低電平噪聲容限均達(dá)0.450.45VDD。（4 4）CMOS電路的功耗很小，一般小于電路的功耗很小，一般小于1 mW/門；門；（5 5）因）因CMOS電路有極高的輸入阻抗，故其扇出系

32、數(shù)很大，可達(dá)電路有極高的輸入阻抗，故其扇出系數(shù)很大，可達(dá)5050。四、四、 CMOS邏輯門電路的系列及主要參數(shù)邏輯門電路的系列及主要參數(shù)一、一、TTL與與CMOS器件之間的接口問題器件之間的接口問題 兩種不同類型的集成電路相互連接，驅(qū)動(dòng)門必須要為負(fù)兩種不同類型的集成電路相互連接，驅(qū)動(dòng)門必須要為負(fù)載門提供符合要求的高低電平和足夠的輸入電流，即要滿載門提供符合要求的高低電平和足夠的輸入電流，即要滿足下列條件：足下列條件： 驅(qū)動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)門的VOH（min）負(fù)載門的負(fù)載門的VIH（min）驅(qū)動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)門的VOL（max）負(fù)載門的負(fù)載門的VIL（max）驅(qū)動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)門的IOH（max）負(fù)載門的負(fù)載門的I

33、IH（總）（總） 驅(qū)動(dòng)門的驅(qū)動(dòng)門的IOL（max）負(fù)載門的負(fù)載門的IIL（總）（總）2.4 2.4 集成邏輯門電路的應(yīng)用集成邏輯門電路的應(yīng)用 （b）用）用TTL門電路驅(qū)動(dòng)門電路驅(qū)動(dòng)5 5V低電低電流繼電器，其中二極管流繼電器，其中二極管D作保作保護(hù)，用以防止過電壓。護(hù)，用以防止過電壓。二、二、TTL和和CMOS電路帶負(fù)載時(shí)的接口問題電路帶負(fù)載時(shí)的接口問題1 1對(duì)于電流較小、電平能夠匹配對(duì)于電流較小、電平能夠匹配的負(fù)載可以直接驅(qū)動(dòng)。的負(fù)載可以直接驅(qū)動(dòng)。（a a）用）用TTL門電路驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極門電路驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管管LED，這時(shí)只要在電路中串接，這時(shí)只要在電路中串接一個(gè)約幾百一個(gè)約幾百W W的限流電

34、阻即可。的限流電阻即可。VB&ACC（5V）360LEDV（5V）ABCC&繼電器D 2 2帶大電流負(fù)載帶大電流負(fù)載（a a）可將同一芯片上的多個(gè)門并聯(lián)作為驅(qū)動(dòng)器，如圖（）可將同一芯片上的多個(gè)門并聯(lián)作為驅(qū)動(dòng)器，如圖（a）所示。）所示。（b b）也可在門電路輸出端接三極管，以提高負(fù)載能力，如圖（）也可在門電路輸出端接三極管，以提高負(fù)載能力，如圖（b）所示。）所示。VA&B&（a）CC繼電器DV123（b）ABCC&負(fù)載（2 2）對(duì)于或非門及或門，多余輸）對(duì)于或非門及或門，多余輸入端應(yīng)接入端應(yīng)接低電平低電平，比如直接接，比如直接接地；也可以與有用的輸入端并地；也可以與有用的輸入端并聯(lián)使用。聯(lián)使用。三、多余輸入端的處理三、多余輸入端的處理（1 1）對(duì)于與非門及與門，多余輸入端）對(duì)于與非門及與門，多余輸入端應(yīng)接應(yīng)接高電平高電平，比如直接接電源正端，比如直接接電源正端，或通過一個(gè)上拉電阻（，或通過一個(gè)上拉電阻（1 13 3kW W）接電源正端；在前級(jí)驅(qū)動(dòng)能力允）接電源正端；在前級(jí)