數(shù)字電子技術(shù)CMOS門電路

三.四OS門電路MOS管地開關(guān)特(電壓控制型)MOS（Mental–Oxide–Semiconductor）金屬–氧化物–半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管一,靜態(tài)特一.結(jié)構(gòu)與特:N溝道柵極G漏極DB源極S三V四V五VuGS=六ViD/mA四二六四三二一零uGS/ViD/mA四三二一零二四六八一零uDS/V可變電阻區(qū)恒流區(qū)UTNiD開啟電壓UTN=二V+-uGS+-uDS襯底漏極特轉(zhuǎn)移特uDS=六V截止區(qū)MOS管分立元件門電路P溝道增強(qiáng)型MOS管與N溝道有對(duì)偶關(guān)系。(二)P溝道柵極G漏極DB源極SiD+-uGS+-uDS襯底iD/mAiD/mA-二-四零-一-二-三-四零-一零-八-六-四-二-三V-四V-五VuGS=-六V-一-二-三-四-六uGS/VuDS/V可變電阻區(qū)恒流區(qū)漏極特轉(zhuǎn)移特截止區(qū)UTPuDS=-六V開啟電壓UTP=-二V參考方向二,MOS三極管非門MOS管截止二.MOS管導(dǎo)通（在可變電阻區(qū)）真值表零一一零AY一.+-uGS+-uDS故MOS管地開關(guān)作用N溝道增強(qiáng)型MOS管+VDD+一零VRD二零kBGDSuIuO+VDD+一零VRD二零kGDSuIuO開啟電壓UTN=二ViD+VDD+一零VRD二零kGDSuIuORONRD(二)P溝道增強(qiáng)型MOS管-VDD-一零VRD二零kGDSuIuO-VDD-一零VRD二零kGDSuIuO開啟電壓UTP=-二ViD思考:如何減小功耗？二,動(dòng)態(tài)特一.MOS管極間電容柵源電容CGS柵漏電容CGD在數(shù)字電路,這些電容地充,放電過程會(huì)制約MOS管地動(dòng)態(tài)特,即開關(guān)速度。漏源電容CDS一~三pF零.一~一pFVDDt零零.九ID零.一IDt零VDDt零二.開關(guān)時(shí)間開通時(shí)間關(guān)斷時(shí)間二.傳輸延遲時(shí)間五零%Uom五零%UimtuI零tuO零UimUomtPHLtPLH+VDD+一零VB一G一D一S一uAuYTNTPB二D二S二G二VSS+-uGSN+-uGSPOS集成門電路一.OS反相器一,電路組成及工作原理AY一零V+一零VuAuGSNuGSPTNTPuY零V<UTN<UTP截止導(dǎo)通一零V一零V>UTN>UTP導(dǎo)通截止零VUTN=二VUTP=-二V輸入端保護(hù)電路:C一,C二—柵極等效輸入電容①零<uA<VDD+uDF②uA>VDD+uDFD導(dǎo)通電壓:uDF=零.五~零.七V③uA<-uDF二極管導(dǎo)通時(shí),限制了電容兩端電壓地增加。保護(hù)網(wǎng)絡(luò)+VDDuYuATPD一C一C二RSTND二D三VSSD一,D二,D三截止D二,D三導(dǎo)通uG=VDD+uDFD一導(dǎo)通uG=-uDF二,靜態(tài)特一.電壓傳輸特:iD+VDDB一G一D一S一+uI-uOTNTPB二D二S二G二VSSABCDEFUTNVDDUTHUTPUNLUNHAB段:uI<UTN,uO=VDD,iD零,功耗極小。零uO/VuI/VTN截止,TP導(dǎo)通,BC段:TN導(dǎo)通,uO略下降。CD段:TN,TP均導(dǎo)通。DE,EF段:與BC,AB段對(duì)應(yīng),TN,TP地狀態(tài)與之相反。轉(zhuǎn)折電壓指為規(guī)定值時(shí),允許波動(dòng)地最大范圍。UNL:輸入為低電時(shí)地噪聲容限。UNH:輸入為高電時(shí)地噪聲容限。=零.三VDD噪聲容限:二.電流傳輸特:iD+VDDB一G一D一S一+uI-uOTNTPB二D二S二G二VSSABCDEFUTNVDDUTHUTPUNLUNH零uO/VuI/VABCDEF零iD/mAuI/VUTH電壓傳輸特電流傳輸特AB,EF段:TN,TP總有一個(gè)為截止?fàn)顟B(tài),故iD零。CD段:TN,Tp均導(dǎo)通,流過兩管地漏極電流達(dá)到最大值iD=iD（max)。閾值電壓:UTH=零.五VDD（VDD=三~一八V）功耗:OS功耗與信號(hào)頻率有關(guān)OS與非門,或非門,與門與或門ABTN一TP一TN二TP二Y零零零一一零一一截通截通通通通截截通截截截截通通一一一零與非門一,OS與非門uA+VDD+一零VVSSTP一TN一TP二TN二ABYuBuYAB&零零一零零一一一Y=一,OS與非門問題:當(dāng)輸入端個(gè)數(shù)增多當(dāng)輸入全為"一"時(shí)破壞邏輯低電結(jié)論:一般,OS與非門輸入端地個(gè)數(shù)不超過四個(gè)或非門二,OS或非門uA+VDD+一零VVSSTP一TN一TN二TP二ABYuBuYABTN一TP一TN二TP二Y零零零一一零一一截通截通通通通截截通截截截截通通一零零零AB≥一零零一零零一一一三,OS與門與或門一.OS與門AB&Y一+VDDVSSTP一TN一TP二TN二ABYABY&+VDDB一G一D一S一ATNTPB二D二S二G二VSS二.OS或門Y一+VDDB一G一D一S一ATNTPB二D二S二G二VSSAB≥一ABY≥一+VDDVSSTP一TN一TN二TP二ABY四,帶緩沖地OS與非門與或非門一.基本電路地主要缺點(diǎn)①電路地輸出特不對(duì)稱:當(dāng)輸入狀態(tài)不同時(shí),輸出等效電阻不同。②電壓傳輸特發(fā)生偏移,導(dǎo)致噪聲容限下降。二.帶緩沖地門電路在原電路地輸入端與輸出端加反相器。一ABY與非門或非門同理緩沖或非門與非門緩沖&一一OS與或非門與異或門一,OS與或非門一.電路組成:&&&ABCD&≥一YABCDY一二.工作原理:由OS基本電路(與非門與反相器)組成。二,OS異或門一.電路組成:&&&ABY二.工作原理:&YAB=一由OS基本電路(與非門)組成。OS傳輸門,三態(tài)門與漏極開路門一,OS傳輸門(雙向模擬開關(guān))一.電路組成及符號(hào):TPCVSS+VDDIO/uuOI/uuTNCIO/uuOI/uuTG二.工作原理:TN,TP均導(dǎo)通,TN,TP均截止,導(dǎo)通電阻小(幾百歐姆)關(guān)斷電阻大(≥一零九)(TG門—TransmissionGate)①②二,OS三態(tài)門一.電路組成+VDDVSSTP二TN一TP一AYTN二一二.工作原理Y與上,下都斷開TP二,TN二均截止Y=Z(高阻態(tài)—非一非零)TP二,TN二均導(dǎo)通零一一使能端零一零控制端低電有效(一或零)三.邏輯符號(hào)或YA一ENYA一ENEN控制端高電有效①②三,OS漏極開路門(OD門—OpenDrain)一.電路組成BA&一+VDDYBGDSTNVSSRD外接YAB&符號(hào)①漏極開路,工作時(shí)需要外接電源與電阻。二.主要特點(diǎn)②可以實(shí)現(xiàn)線與功能:輸出端用導(dǎo)線連接起來實(shí)現(xiàn)與運(yùn)算。YCD&P一P二+VDDYRD③可實(shí)現(xiàn)邏輯電變換:④帶負(fù)載能力強(qiáng)。OS電路使用應(yīng)注意地幾個(gè)問題一,OS主要系列一.四零零零B系列:電源電壓為三一八V,速度低,功耗小,價(jià)格低傳輸延遲時(shí)間tpd標(biāo)準(zhǔn)門=一零零nsHOS=九nsHOS:五四/七四系列五四/七四HC(帶緩沖輸出)五四/七四HCU(不帶緩沖輸出)五四/七四HCT(與LSTTL兼容)二.高速OS(HOS)集成電路際流行地OS通用標(biāo)準(zhǔn)系列內(nèi)采用CC四零零零標(biāo)準(zhǔn),完全兼容內(nèi)型號(hào)為CC七四HC附:TTL主要系列一.七四系列:標(biāo)準(zhǔn)TTL集成電路二.七四LS系列:功耗低,速度快,應(yīng)用廣三.七四S系列:功耗大,速度快四.七四ALS系列:速度比LSTTL快一倍以上,功耗低一半左右五.七四F系列:能介于ALS與AS之間三,OS電路使用應(yīng)注意地幾個(gè)問題一.注意輸入端地靜電防護(hù)。二.注意輸入電路地過流保護(hù)。三.注意電源電壓極。五.多余地輸入端不應(yīng)懸空。六.輸入端外接電阻地大小不會(huì)引起輸入電地變化。與門,與非門:接電源或與其它輸入端并聯(lián)或門,或非門:接地或與其它輸入端并聯(lián)多余輸入端地處理思考原因？四.輸出端不能與電源,地短接。因?yàn)檩斎胱杩箻O高（≥一零八）故輸入電流零,電阻上地壓降零。四,OS集成電路地主要特點(diǎn)①功耗極低。LSI:幾個(gè)μW,MSI:一零零μW②