知識(shí)資料第十八章集成邏輯門電路(二)(新版)

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁三態(tài)門在計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。圖（a）所示為三態(tài)與非門組成的單向總線，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分時(shí)傳送。圖（b）所示為三態(tài)非門組成的雙向總線。當(dāng)EN＝1時(shí)，G1正常工作，G2為高阻態(tài)，輸入數(shù)據(jù)DI經(jīng)G1反相后送到總線上；當(dāng)EN＝0時(shí)，G2正常工作，G1為高阻態(tài)，總線上的數(shù)據(jù)DO經(jīng)G2反相后輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的分時(shí)雙向傳送。三態(tài)門組成的總線（a）單向總線（b）雙向總線18.3CMOS集成門電路18.3.1CMOS門電路1.CMOS非門CMOS邏輯門是用絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管制作的邏輯門，在CMOS邏輯電路中，均使用增強(qiáng)型MOS管，N溝道增強(qiáng)型管，在分析電路時(shí)可以認(rèn)為，只要它的柵極電平為“1”（即）它就飽和導(dǎo)通，柵極電平為“0”它就處于截止?fàn)顟B(tài)；P溝道增強(qiáng)型管，在分析電路時(shí)可以認(rèn)為，只要它的柵極電平為“0”（即）它就飽和導(dǎo)通，柵極電平為“1”它就處于截止?fàn)顟B(tài)，，當(dāng)輸入=1時(shí)，飽和、截止，若把飽和管看作導(dǎo)線，則輸出就是低電平，因而；當(dāng)=0時(shí)，截止、導(dǎo)通，若把看作導(dǎo)線，則將高電平引到輸出端，因而，這個(gè)功能正是非門的邏輯功能，即。若電源為時(shí)，輸出，。既有P溝道MOS管又有N溝道MOS管，我們把這類電路稱為CMOS邏輯電路。順便說明一點(diǎn)：僅由P溝道MOS管構(gòu)成的集成電路叫PMOS；僅由N溝道MOS管構(gòu)成的集成電路叫NMOS，后兩種集成電路固然制作時(shí)容易一些，但性能要比CMOS集成電路差，因而目前人們大都使用CMOS。因?yàn)镃MOS集成電路的工作電源取值在3～20V之間，故輸入電平和輸出電平圖增強(qiáng)型MOS符號(hào)及非門邏輯2.CMOS與非門CMOS“與非”門電路如圖所示圖CMOS與非門驅(qū)動(dòng)管和都導(dǎo)通，電阻很低；而負(fù)載管和為P溝道增強(qiáng)型管，兩者并聯(lián)。負(fù)載管整體與驅(qū)動(dòng)管相串聯(lián)。其邏輯功能：。3．CMOS或非門CMOS“或非”門電路如圖所示圖CMOS或非門驅(qū)動(dòng)管和為N溝道增強(qiáng)型，兩者并聯(lián)；而負(fù)載管和為P溝道增強(qiáng)型，兩者串聯(lián)。其邏輯功能：18.3.2CMOS傳輸門CMOS傳輸門電路CMOS傳輸門電路CMOS傳輸門電路如圖（a）所示，它由NMOS管T1和PMOS管T2并聯(lián)而成。兩管的源極相聯(lián)，作為輸入端；兩管的漏極相聯(lián)，作為輸出端（輸入端和輸出端可以對(duì)調(diào)）。兩管的柵極作為控制極，分離加一對(duì)互為反量的控制電壓C和舉行控制?？芍珻MOS傳輸門的開通和關(guān)斷取決于柵極上所加的控制電壓。當(dāng)C為“1”（為“0”）時(shí)，傳輸門開通，反之則關(guān)斷。圖（b）為傳輸門的圖形符號(hào)。表TTL和CMOS兩種集成邏輯門電路的參數(shù)電路參數(shù)系列名稱TTLCMOS7474S74LS74AS74ALS400074HC74HCT輸入電流和電壓IIH（max）/mAIIL（max）/mAUIH（min）/VUIL（max）/V0.04-1.62.00.80.05-2.02.00.80.02-0.42.00.80.2-2.02.00.80.02-0.12.00.80.1-0.1×10-33.51.00.001-0.1×10-33.51.00.001-0.1×10-32.00.8輸出電流和電壓IOH（max）/mAIOL（max）/mAUOH（min）/VUOL（max）/V-0.4162.40.4-1202.70.5-0.482.70.5-2202.70.5-0.482.70.5-0.510.514.90.05-444.90.1-444.90.1電源電壓VCC或VDD55555555平均傳輸延遲時(shí)光tpd/ns103101.52.5451010每門功耗P/mW10192201.55×10-31×10-33×10-3因?yàn)橥活愋彤a(chǎn)品性能相差較大,故表中提供的參數(shù)僅供參考。例題1在圖P1（a）、（b）兩個(gè)電路中，試計(jì)算當(dāng)輸入端分離接0V、5V和懸空時(shí)輸出電壓的數(shù)值，并指出三極管工作在什么狀態(tài)。假定三極管導(dǎo)通以后≈0.7V，電路參數(shù)如圖中所注。P1P1[解]（a）當(dāng)輸入端懸空時(shí)，=-10V，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，=10V。當(dāng)輸入端接時(shí)，可利用戴維寧定理將接至基極與發(fā)射極間的外電路化簡為由等效電壓和等效電阻串聯(lián)的單回路，如圖A2.1（a）所示。其中，若=0V，則=-2.03V，故三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，。若=5V，則=1.95V，而臨界飽和基極電流，可見，三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，。（b）當(dāng)輸入端懸空時(shí)，用戴維寧定理可將接至基極與發(fā)射極間的外電路等效地化成由和串聯(lián)的單回路，如圖A2.1（b）所示。其中，。所以，故三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，。當(dāng)輸入端接有時(shí)，仍將接到基極與發(fā)射極間的外電路簡化為與串聯(lián)的形式，如圖A2.1（c）所示。其中，若＝0V，則三極管截止，。若=5V，則，?？梢娙龢O管飽和導(dǎo)通，。[2]在圖P2.電路中、和C構(gòu)成輸入濾波電路。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，要求門電路的輸入電平