《數(shù)字電子技術(shù)項目式教程》課件08 MOS門 使用常識

主要內(nèi)容1．MOS門電路（NMOS、CMOS）2．MOS集成電路使用常識

目的與要求

1．知道MOS門的電路功能

2．知道MOS與TTL門電路的區(qū)別

3．知道MOS門電路使用常識重點：MOS門電路多余端的處理方法難點：CMOS的電路結(jié)構(gòu)

方法：講授與演示內(nèi)容回顧TTL邏輯門電路的外部參數(shù)OC門，三態(tài)門的邏輯功能與邏輯符號Y&AB&ENABENF

TTL電路使用常識

世界上生產(chǎn)最多、使用最多的為半導體集成電路。

TTL為雙極型集成電路，構(gòu)成的基本元器件為雙極型半導體器件，其主要特點是速度快、負載能力強，但功耗較大、集成度較低。

MOS電路為單極型集成電路，其主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、集成度高，輸入阻抗高、功耗低uW

，邏輯擺幅大、抗干擾能力強，

扇出系數(shù)大、帶負載能力強，抗輻射能力強，但速度較慢。

11以MOS管作開關(guān)元件的門電路叫做MOS門電路復(fù)習MOS管的符號及其特性

MOS管的開關(guān)特性

數(shù)字邏輯電路中的MOS管均是增強型MOS管，它具有以下特點：當|VGS|>|VT|時，管子導通，電阻很小，相當于開關(guān)閉合當|VGS|<|VT|時，管子截止，電阻很大，相當于開關(guān)斷開以MOS管作開關(guān)元件的門電路叫做MOS門電路，分三類：◆PMOS集成邏輯門：

使用PMOS管，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，成本低，但是速度低，使用負電源，不便于與TTL電路銜接，是早期產(chǎn)品。

◆NMOS集成邏輯門：

使用NMOS管,生產(chǎn)工藝復(fù)雜一些，但速度比PMOS管快，使用正電源，便于與TTL電路銜接。

◆CMOS集成邏輯門：

同時使用PMOS管和NMOS管。它是在改進NMOS電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有更好的性能負載管工作管電路執(zhí)行邏輯非功能1.NMOS非門§2.3.1NMOS電路§2.3MOS門電路1R2.NMOS與非門§2.3.1NMOS電路R3.NMOS或非門§2.3.1NMOS電路

1RMOS電路中應(yīng)用最廣泛的為CMOS電路，CMOS數(shù)字集成電路電路主要分為4000（4500系列）系列、54HC/74HC系列、54HCT/74HCT系列等，實際上這三大系列之間的引腳功能、排列順序是相同的，只是某些參數(shù)不同而已。

CMOS反相器PMOSNMOS柵極相連做輸入端漏極相連做輸出端§2.3.2CMOS門電路CC4009—六非門74HC04—六非門2.CMOS與非門CC4011、74HC00—四2輸入與非門

3.CMOS或非門CC4001、74HC02—四2輸入或非門

4.CMOS傳輸門(TG)柵極控制電壓為互補信號

功耗低

CMOS集成電路采用場效應(yīng)管，且都是互補結(jié)構(gòu)，工作時兩個并聯(lián)的場效應(yīng)管總是處于一個管導通，另一個管截止的狀態(tài)，電路靜態(tài)功耗理論上為零。實際上，由于存在漏電流，CMOS電路尚有微量靜態(tài)功耗。

工作電壓范圍寬

CMOS集成電路供電簡單，供電電源體積小，基本上不需穩(wěn)壓。國產(chǎn)CC4000系列的集成電路，可在3~18V電壓下正常工作。

邏輯擺幅大

CMOS集成電路的邏輯高電平“1”、邏輯低電平“0”分別接近于電源高電位VDD及電源低電位VSS。當VDD=15V，VSS=0V時，輸出邏輯擺幅近似15V。因此，CMOS集成電路的電源電壓利用系數(shù)在各類集成電路中指標是較高的。

MOS電路中應(yīng)用最廣泛的為CMOS電路，它不但適用于通用邏輯電路的設(shè)計，而且綜合性能也很好，它與TTL電路一起成為數(shù)字集成電路中兩大主流產(chǎn)品CMOS集成電路功耗低，內(nèi)部發(fā)熱量小，集成度可大大提高。又因為電路本身的互補對稱結(jié)構(gòu)，當環(huán)境溫度變化時，其參數(shù)有互相補償作用，因而其溫度穩(wěn)定性好。抗輻射能力強，因此CMOS電路特別適用于航天，衛(wèi)星和核試驗條件下工作的裝置§2.4集成電路使用常識2.4.2CMOS電路使用常識CMOS系列前綴舉例早期的CMOS404001（四或非門）引腳與TTL兼容74C74C02（四或非門）引腳與TTL兼容，高速型74HC74HC02（四或非門）引腳及電特性與TTL兼容，高速型74HCT74HCT02（四或非門）改進型CMOS，與TTL不兼容74AC74AC02（四或非門）改進型CMOS，引腳與TTL不兼容，但電特性與TTL兼容74ACT74ACT02（四或非門）1.CMOS門電路系列

CMOS數(shù)字集成電路電路主要分為4000（4500系列）系列、54HC/74HC系列、54HCT/74HCT系列等，實際上這三大系列之間的引腳功能、排列順序是相同的，只是某些參數(shù)不同而已。

2.

CMOS器件(4000系列)型號的組成及符號意義

例：

CC4086CP——國產(chǎn)的（采用塑料雙列直插封裝）工作溫度在0~70度的CMOS四異或門。

2.

CMOS器件(4000系列)型號的組成及符號意義

CMOS數(shù)字集成電路電路主要分為4000（4500系列）系列、54HC/74HC系列、54HCT/74HCT系列等，實際上這三大系列之間的引腳功能、排列順序是相同的，只是某些參數(shù)不同而已。

3.常見TTL系列與CMOS系列的參數(shù)對照（1）開門電平與關(guān)門電平

CMOS電路的關(guān)門電平為1.5V,開門電平為3.5V,而TTL74系列的關(guān)門電平為0.8V,開門電平為2V。所以，CMOS電路的抗干擾能力強。（3）傳輸延遲時間

CMOS4000電路的傳輸延遲時間為45ns，而TTL電路為10ns。所以，CMOS電路工作速度要慢一些。但高速CMOS傳輸延遲時間為10ns。（4）平均功耗

CMOS電路的平均功耗為5×10-3mw，而TTL電路為10mw。所以，CMOS電路的功耗要遠遠小于TTL電路。（5）扇出系數(shù)

CMOS電路為大于50；TTL電路為大于8。（2）輸出高電平與低電平

CMOS電路的輸出低電平小于0.1V，輸出高電平大于4.4V。而TTL電路的輸出高電平大于2.4V,輸出低電平小于0.5V。所以，在同一電路中，同時使用了TTL、CMOS邏輯門時，一定要注意二者之間的輸入、輸出電平是否匹配。4.CMOS電路使用常識（1）注意靜電防護，預(yù)防柵極擊穿損壞。

存放、運輸CMOS器件，最好用金屬容器，防止外來感應(yīng)電荷將柵極擊穿。（2）正確識別器件的輸入和輸出端，并正確連接它們。（3）嚴禁帶電操作,在連接電路、拔插電路元器件時必須切斷電源;焊接時，電烙鐵外殼應(yīng)接地。（4）CMOS電路的輸入端不得懸空，因電路輸入阻抗極高，故不用的輸入端不能開路，以免感應(yīng)較高的電壓。應(yīng)該按要求接VDD（電源正極）或VSS（電源負極，通常接地）。（5）柵極接一電阻到地，相當于柵極為地電位，即構(gòu)成低電平輸入方式。

以下CMOS門電路中，多余端的處理哪些是正確的？AVCCAB&A&0VA

&A≥1VCCAB≥10VAB≥10VA

≥10V&B

課堂練習CC4081?CC4071?CC4011?CC4001?CC4086P39

課堂辯析仿真

MOS門電路CMOS門電路CMOS電路使用常識小結(jié)

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①利用半導體器件的開關(guān)特性，可以構(gòu)成與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等各種邏輯門電路，也可以構(gòu)成在電路結(jié)構(gòu)和特性兩方面都別具特色的三態(tài)門、OC門、OD門和傳輸門。②隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，分立元件的數(shù)字電路已被集成電路所取代。③TTL電路的優(yōu)點