電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試

1、電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試邏輯門電路實(shí)現(xiàn)基本和常用邏輯運(yùn)算的電子電路，叫邏輯門電路。在數(shù)字電路中，所謂“門”就是只能是 實(shí)現(xiàn)基本邏輯關(guān)系的電路。最基本的邏輯關(guān)系 是與、或、非，最基本的邏輯門是與門、或門、 和非門實(shí)現(xiàn)“與”運(yùn)算的叫 與門，實(shí)現(xiàn)“或”運(yùn) 算的叫 或門，實(shí)現(xiàn)“非”運(yùn)算的叫非門，也叫 做反相器， 等等。 邏輯門是在集成電路（也稱: 集成電路）上的基本組件。邏輯門可以用電阻、 電容、二極管、三極管等分立原件構(gòu)成，成為 分立元件門也可以將門電路的所有器件及連 接導(dǎo)線制作在同一塊半導(dǎo)體基片上，構(gòu)成集成 邏輯門電路。簡(jiǎn)單的邏輯門可由晶體管組成。這些晶體管的組合可以使代表兩種信號(hào)的高 低電平在通過(guò)它們之

2、后產(chǎn)生高電平或者低電 平的信號(hào)。邏輯門可以組合使用實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜 的邏輯運(yùn)算。邏輯門電路是數(shù)字電路中最基本 的邏輯元件。所謂口就是一種開關(guān)，它能按 一定的條件去控制信號(hào)的通過(guò)或不通過(guò)。門電 路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系（因 果關(guān)系）,所以門電路又稱為邏輯門電路?；?邏輯關(guān)系為“與”、“或”、“非”三種。邏輯門電 路按其內(nèi)部有源器件的不同可以分為三大類。第一類為雙極型晶體置邏輯門電路，包括TTL> ECL電路和I2L電路等幾種類型；第二 類為單極型MOS邏輯門電路，包括NMOS.PMOS、LDMOS. VDMOS、VVMOS> IGT 等幾種類型；第三類則是二者的組合BICM

3、OS 門電路。常用的是CMOS邏輯門電路。CMOS邏輯門電路功耗極低，成本低，電源電壓范圍寬，邏輯度高，抗干擾能力強(qiáng)，輸入 阻抗高，扇出能力強(qiáng)。邏輯門電路按其集成度 又可分為：SSI （小規(guī)模集成電路,每片組件包 含1020個(gè)等效門）。MAI （中規(guī)模集成電路, 每個(gè)組件包含20100個(gè)等效門）。LA個(gè)大規(guī) 模集成電路,每組件內(nèi)含1001000個(gè)等效 n）o vlsi（超大規(guī)模集成電路,每片組件內(nèi)含 1000個(gè)以上等效門）。常用的MOS門電路有 NMOS, PMOS, CMOS, LDMOS, VDMOS 等 5 種。用N溝通增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的邏輯電路稱為NMOS電路；用P溝通場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的

4、邏輯電路 稱為PMOS電路；CMOS電路則是NMOS和PMOS 的互補(bǔ)型電路，用橫向雙擴(kuò)散MOS管構(gòu)成的邏 輯電路稱為L(zhǎng)DMOS電路；用垂直雙擴(kuò)散MOS管構(gòu)成二邏輯電路稱為VDMOS電路。ECL(Emitter Coupled Logic)即發(fā)射極耦合邏電路,也稱電流開關(guān)型邏輯電路。但是由于 單元門的開關(guān)管對(duì)是輪流導(dǎo)通的，對(duì)整個(gè)電路 來(lái)講沒有“截止”狀態(tài)，所以電路的功耗較大。邏輯門電路使用注意事項(xiàng)電源電壓有兩個(gè)電壓：額定電源電壓和極限電 源電壓，額定電源電壓指正常工作時(shí)電源電壓 的允許大?。篢TL電路為5V±5%（54系列 5V±10%）；CM0S 電路為 315V（400

5、0B 系列 3 18V）O極限工作電源電壓指超過(guò)該電源電壓器 件將永久損壞。TTL電路為7V； 4000系列CMOS 電路為18VM0S門電路由單極型M0S管構(gòu)成的門電路稱為Mos門電 路。M0S電路具有制造工藝簡(jiǎn)單、功耗低、集 成度高、電源電壓使用范圍寬、抗干擾能力強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于大規(guī)模集成電路。mos n電路按所用MOS管的不同可分為三種類型：第 一種是由PM0S管構(gòu)成的PMOS門電路，其工作 速度較低；第二種是由NM0S管構(gòu)成的NM0S門 電路，工作速度比PM0S電路要高，但比不上TTL電路；第三種是由PMOS管和NMOS管兩種管子共同組成的互補(bǔ)型電路，稱為CMOS電路,CMOS電

6、路的優(yōu)點(diǎn)突出，其靜態(tài)功耗極低，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠且開關(guān)速度也大大高 于NMOS和PMOS電路，故得到了廣泛應(yīng)用。MOS管主要參數(shù)1、開啟電壓VT開啟電壓（又稱閾值電壓）：使得源極S和漏極D之間開始形成導(dǎo)電溝道所需的柵極 電壓； 標(biāo)準(zhǔn)的N溝道MOS管，VT約為36V； 通過(guò)工藝上的改進(jìn)，可以使MOS管的VT值降到23V。2、直流輸入電阻RGS 即在柵源極之間加的電壓與柵極電流之比 這一特性有時(shí)以流過(guò)柵極的柵流表示 MOS管的RGS可以很容易地超過(guò)1010 Q o3、漏源擊穿電壓BVDS 在VGS=O （增強(qiáng)型）的條件下，在增加 漏源電壓過(guò)程中使ID開始劇增時(shí)的VDS稱為 漏源擊穿電壓BV

7、DS ID劇增的原因有下列兩個(gè)方面：（1）漏極附近耗盡層的雪崩擊穿，（2）漏源極間 的穿通擊穿。 有些MOS管中，其溝道長(zhǎng)度較短，不斷增加VDS會(huì)使漏區(qū)的耗盡層一直擴(kuò)展到源區(qū)，使溝道長(zhǎng)度為零，即產(chǎn)生漏源間的穿通，穿通 后，源區(qū)中的多數(shù)載流子，將直接受耗盡層電 場(chǎng)的吸引，到達(dá)漏區(qū)，產(chǎn)生大的ID4、柵源擊 穿電壓BVGS 在增加?xùn)旁措妷哼^(guò)程中，使柵極電流IG由零開始劇增時(shí)的VGS,稱為柵源擊穿電壓BVGSo5、低頻跨導(dǎo)gm 在VDS為某一固定數(shù)值的條件下，漏極電流的微變量和引起這個(gè)變化的柵源電壓微 變量之比稱為跨導(dǎo) gm反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力 是表征M0S管放大能力的一個(gè)重要參數(shù) 一般

8、在十分之幾至幾mA/V的范圍內(nèi)6、導(dǎo)通電阻RON導(dǎo)通電阻RON說(shuō)明了 VDS對(duì)ID的影響,是漏極特性某一點(diǎn)切線的斜莖的倒數(shù)在飽和區(qū)，ID幾乎不隨VDS改變，RON的數(shù)值很大，一般在幾十千歐到幾百千歐之間 由于在數(shù)字電路中，MOS管導(dǎo)通時(shí)經(jīng)常 工作在VDS=O的狀態(tài)下,所以這時(shí)的導(dǎo)通電阻 RON可用原點(diǎn)的RON來(lái)近似 對(duì)一般的MOS管而言，RON的數(shù)值在幾百歐以內(nèi)7、極間電容 三個(gè)電極之間都存在著極間電容：柵源電容CGS、柵漏電容CGD和漏源電容CDS CGS和CGD約為13pF CDS約在0.1lpF之間8、低頻噪聲系數(shù)NF 噪聲是由管子內(nèi)部載遮壬運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則性所引起的 由于它的存在，就使一個(gè)

9、放大器即便在 沒有信號(hào)輸人時(shí)，在輸出端也出現(xiàn)不規(guī)則的電 壓或電流變化 噪聲性能的大小通常用噪聲系數(shù)里來(lái) 表示，它的單位為分貝(dB) 這個(gè)數(shù)值越小，代表管子所產(chǎn)生的噪聲 越小 低頻噪聲系數(shù)是在低頻范圍內(nèi)測(cè)出的噪聲系數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)約為幾個(gè)分貝，它比 雙極性三極管的要小 集成電路集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定 的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、 電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作 在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然 后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的 微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整 體，這樣，整個(gè)電路的體積大大縮小，且引出線 和焊接點(diǎn)的

10、數(shù)目也大為減少，從而使電子元件向 著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進(jìn)了一大 步。它在電路中用字母“IC”(也有用文字符號(hào) “N”等)表示。集成電路按其功能、結(jié)構(gòu)的不同, 可以分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和數(shù)/模 混合集成電路三大類。模擬集成電路又稱線性 電路，用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)（指 幅度隨時(shí)間變化的信號(hào)。例如半導(dǎo)體收音機(jī)的 音頻信號(hào)、錄放機(jī)的磁帶信號(hào)等）,其輸入信 號(hào)和輸出信號(hào)成比例關(guān)系。而數(shù)字集成電路用 來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào)（指在時(shí)間 上和幅度上離散取值的信號(hào)。例如3G手機(jī)、 數(shù)碼相機(jī)、電腦CPU、數(shù)字電視的邏輯控制和 重放的音頻信號(hào)和視頻信號(hào)）。集成電路按集 成

11、度高低的不同可分為SSI小規(guī)模集成電路，MSI中規(guī)模集成電路,LSI大規(guī)模集成電路VLSI超大規(guī)模集成電路,ULSI特大規(guī)模集成 電路,GSI巨大規(guī)模集成電路也被稱作極大規(guī) 模集成電路或超特大規(guī)模集成電路 按導(dǎo)電類型不同分類集成電路按導(dǎo)電類型可分為雙極型集成 電路和單極型集成電路,他們都是數(shù)字集成電 路.雙極型集成電路的制作工藝復(fù)雜，功耗較 大，代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、 STTL等類型。單極型集成電路的制作工藝簡(jiǎn)單，功耗也較低，易于制成大規(guī)模集成電路, 代表集成電路有弊、NMOS> PMOS等類型。 按用途分類集成電路按用途可分為電視機(jī)用集成電路、 音響用集成電路、影碟機(jī)用集成電路、錄像機(jī) 用集成電路、電腦（微機(jī)