數(shù)電第3章四川理工

門電路第三章數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!

本章總的要求：

熟練掌握TTL和CMOS集成門電路輸出與輸入間的邏輯關(guān)系、外部電氣特性，包括電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性和動態(tài)特性等；掌握各類集成電子器件正確的使用方法。

重點(diǎn)：

TTL電路與CMOS電路的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn).

數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!3.1概述

門電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的電子電路，與已經(jīng)講過的邏輯運(yùn)算相對應(yīng)。常用的門電路在邏輯功能上有與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等。正邏輯：高電平表示邏輯1、低電平表示邏輯0。負(fù)邏輯：高電平表示邏輯0、低電平表示邏輯1。獲得高、低電平的基本方法：利用半導(dǎo)體開關(guān)元件的

導(dǎo)通、截止（即開、關(guān)）兩種工作狀態(tài)。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!ui＝0V時(shí)，二極管截止，如同開關(guān)斷開，uo＝0V。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!當(dāng)外加電壓突然由正向變?yōu)榉聪驎r(shí)，存儲電荷反向電場的作用下，形成較大的反向電流。經(jīng)過ts后，存儲電荷顯著減少，反向電流迅速衰減并趨于穩(wěn)態(tài)時(shí)的反向飽和電流。當(dāng)外加電壓由反向突然變?yōu)檎驎r(shí)，要等到PN結(jié)內(nèi)部建立起足夠的電荷梯度后才開始有擴(kuò)散電流形成，因而正向電流的建立稍微滯后一點(diǎn)。反向恢復(fù)時(shí)間（幾納秒內(nèi)）數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!§3.2.2二極管與門Y=A·BABY數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!3.3CMOS門電路§3.3.1MOS管的開關(guān)特性在CMOS集成電路中，以金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOS管)作為開關(guān)器件。一、MOS管的結(jié)構(gòu)和工作原理PNNGSD金屬鋁兩個(gè)N區(qū)SiO2絕緣層P型襯底導(dǎo)電溝道數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!vGS=0時(shí)PNNGSDvGSvDSiD=0D、S間相當(dāng)于兩個(gè)背靠背的PN結(jié)SDB不論D、S間有無電壓，均無法導(dǎo)通，不能導(dǎo)電。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!二、MOS管的輸入、輸出特性對于共源極接法的電路，柵極和襯底之間被二氧化硅絕緣層隔離，所以柵極電流為零。輸出特性曲線（漏極特性曲線）數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!可變電阻區(qū)特點(diǎn):(1)當(dāng)vGS

為定值時(shí),iD

是

vDS

的線性函數(shù)，管子的漏源間呈現(xiàn)為線性電阻，且其阻值受

vGS

控制。

（2）管壓降vDS

很小。用途：做壓控線性電阻和無觸點(diǎn)的、閉合狀態(tài)的電子開關(guān)。條件：源端與漏端溝道都不夾斷

數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!三、MOS管的基本開關(guān)電路當(dāng)vI=vGS<VGS(th)時(shí)，MOS管工作在截止區(qū)。D-S間相當(dāng)于斷開的開關(guān)，vO≈vDD.數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!四、MOS管的四種基本類型GSDN溝道耗盡型GSDN溝道增強(qiáng)型數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!§3.3.2CMOS反相器工作原理PMOS管NMOS管CMOS電路VDDT1T2vIvO一、電路結(jié)構(gòu)當(dāng)NMOS管和PMOS管成對出現(xiàn)在電路中，且二者在工作中互補(bǔ)，稱為CMOS管(意為互補(bǔ))。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!vI=1VDDT1T2vIvO導(dǎo)通vo=“０”截止

靜態(tài)下，無論vI是高電平還是低電平，T1、T2總有一個(gè)截止，因此CMOS反相器的靜態(tài)功耗極小。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!電流傳輸特性T2截止T1截止CMOS反相器在使用時(shí)應(yīng)盡量避免長期工作在BC段。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!噪聲容限－－衡量門電路的抗干擾能力。噪聲容限越大，表明電路抗干擾能力越強(qiáng)。測試表明：CMOS電路噪聲容限VNH=VNL＝30％VDD，且隨VDD的增加而加大。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!iI(mA)-0.7

0VDD+

0.7

vI(V)在正常的輸入信號范圍內(nèi)，即–0.7V<vI<(VDD+0.7)V時(shí)輸入電流iI

≈0。(因?yàn)镃MOS門電路的GS間有一層絕緣的SiO2薄層。)在–0.7V～(VDD+0.7)V以外的區(qū)域，iI從零開始增大，并隨vI增加急劇上升，原因是保護(hù)電路中的二極管已進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。注意：由于門電路輸入端的絕緣層使輸入的阻抗極高，若有靜電感應(yīng)會在懸空的輸入端產(chǎn)生不定的電位，故CMOS門電路的輸入端不允許懸空。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!§3.3.4CMOS反相器的動態(tài)特性一、傳輸延遲時(shí)間tviotvoo50%50%tpdHLtpdLH平均傳輸時(shí)間數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!§3.3.5其他類型CMOS門電路1.與非門一、其他邏輯功能的CMOS門電路數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!輸入全為高電平vA=1vB=1導(dǎo)通斷開vO=0數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!任一輸入端為高，設(shè)vA=1vA=1導(dǎo)通斷開vO=0數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!3.帶緩沖級的CMOS門電路數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!二、漏極開路輸出門電路（OD門）為什么需要OD門？普通與非門輸出不能直接連在一起實(shí)現(xiàn)“線與”！ABYCD10產(chǎn)生一個(gè)很大的電流需將一個(gè)MOS管的漏極開路構(gòu)成OD門。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!RL的選擇：IOHIIHn個(gè)m個(gè)VDDVILVILVILRLVOHn是并聯(lián)OD門的數(shù)目，m是負(fù)載門電路高電平輸入電流的數(shù)目。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!①C＝0、，即C端為低電平（0V）、端為高電平（＋VDD）時(shí)，T1和T2都不具備開啟條件而截止，輸入和輸出之間相當(dāng)于開關(guān)斷開一樣，呈高阻態(tài)。三、CMOS傳輸門數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!TG1TG2ABYA=1、B=0時(shí)，TG1截止，TG2導(dǎo)通，Y=B=1;′數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!TG1TG2ABYA=0、B=0時(shí)，TG2截止，TG1導(dǎo)通，Y=B=0;數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!雙向模擬開關(guān)數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!AYEN′邏輯符號0101110若A=1，則G4、G5輸出均為高電平，T1截止、T2導(dǎo)通，Y=0；若A=0，則G4、G5輸出均為低電平，T1導(dǎo)通、T2截止，Y=1；0001數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!§3.3.6CMOS電路的特點(diǎn)CMOS電路的優(yōu)點(diǎn)1.靜態(tài)功耗小。2.允許電源電壓范圍寬(318V）。3.扇出系數(shù)大，噪聲容限大。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!（1）所有與CMOS電路直接接觸的工具、儀表等必須可靠接地。（2）存儲和運(yùn)輸CMOS電路，最好采用金屬屏蔽層做包裝材料。2．多余的輸入端不能懸空。輸入端懸空極易產(chǎn)生感應(yīng)較高的靜電電壓，造成器件的永久損壞。對多余的輸入端，可以按功能要求接電源或接地，或者與其它輸入端并聯(lián)使用。3．輸入電路需過流保護(hù)數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!二、雙極型三極管的輸入特性和輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AIB(A)UBE(V)204060800.40.8輸入特性曲線輸出特性曲線開啟電壓飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!②ui=0.3V時(shí)，因?yàn)閡BE<0.5V，iB=0，三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)，ic=0。因?yàn)閕c=0，所以輸出電壓：uo=VCC=5V截止?fàn)顟B(tài)ui=UIL<0.5Vuo=+VCC+VCC＋－RbRcbce＋－數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!四、雙極型三極管的開關(guān)等效電路開關(guān)等效電路(1)截止?fàn)顟B(tài)條件：發(fā)射結(jié)反偏特點(diǎn)：電流約為0數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!三極管開關(guān)等效電路(a)截止時(shí)(b)飽和時(shí)數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!BJT的開關(guān)時(shí)間：是指BJT管由截止到飽和導(dǎo)通或者由飽和導(dǎo)通到截止所需要的時(shí)間。延遲時(shí)間td—從+VB2加到集電極電流ic上升到0.1ICS所需要的時(shí)間；

上升時(shí)間tr—ic從0.1ICS到0.9ICS所需要的時(shí)間；

開通時(shí)間ton=td+tr就是建立基區(qū)電荷時(shí)間數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!

加入－VEE的目的是確保即使輸入低電平信號稍大于零時(shí)，也能使三極管基極為負(fù)電位，從而使三極管可靠截止，輸出為高電平。六、三極管反相器AY數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!輸入級倒相級輸出級稱為推拉式電路或圖騰柱輸出電路一、TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!1.輸入為低電平（0.2V）時(shí)vovo=5－vR2－vbe4－vD2≈3.4V輸出高電平數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!2.輸入為高電平（3.4V）時(shí)vo=VCE5≈0.3V輸出低電平數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!BC段：vI>0.7V,vI<1.3V,T2導(dǎo)通，T5截止，T2工作在放大區(qū)。（線性區(qū)）二、電壓傳輸特性數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!DE段：vI>1.4V,vI繼續(xù)升高,vo不再變化，保持低電平0.3V。（飽和區(qū)）二、電壓傳輸特性數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!輸入低電平時(shí)噪聲容限：輸入高電平時(shí)噪聲容限：三、輸入端噪聲容限數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!二.輸出特性TTL反相器高電平輸出特性由于受到功耗的限制手冊上給出的高電平輸出電流的最大值要比5mA小得多。74系列IOH(max)=0.4mA數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!前后級之間電流的聯(lián)系？數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!前級輸出為低電平時(shí)前級（驅(qū)動門）后級（負(fù)載門）0流入前級的電流IOL

(灌電流)輸入低電平時(shí)的輸入電流IIL，大約為－1mA。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!例3.5.2解：VOL=0.2V時(shí)，驅(qū)動門輸出電流IOL=16mA,每個(gè)負(fù)載門的輸入電流為IIL=－1mA。VOH=3.2V時(shí)，驅(qū)動門輸出電流IOH=－7.5mA,但手冊規(guī)定|IOH|<0.4mA,故取|IOH|=0.4mA;每個(gè)負(fù)載門的輸入電流為IIH=40μA。扇出系數(shù)NO=10數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!在一定范圍內(nèi)，uI隨RP的增大而升高。但當(dāng)輸入電壓uI達(dá)到1.4V以后，uB1=2.1V，RP增大，由于uB1不變，故uI

=1.4V也不變。這時(shí)T2和T5飽和導(dǎo)通，輸出為低電平。1.4開門電阻RON(2KΩ左右）數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!10KΩ例：判斷如圖TTL電路輸出為何狀態(tài)？Y0=010

Y1=1

Y01110ΩY1Y2=010VCCY210KΩ數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!例3.5.3解：vO1=VOH、vI2≥VIH(min)時(shí)應(yīng)滿足：VOH－IIHRP≥VIH(min)vO1=VOL、vI2≤VIL(max)時(shí)因此，RP不應(yīng)大于690Ω.G1G2RPvO1vI2數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!二.功耗：有靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗。靜態(tài)功耗指的是當(dāng)電路沒有狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的功耗;動態(tài)功耗只發(fā)生在狀態(tài)轉(zhuǎn)換的瞬間。對于TTL電路靜態(tài)功耗是主要的，用PD表示。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!TTL集成門電路的封裝：

雙列直插式如：TTL門電路芯片（四2輸入與非門，型號74LS00

)地GND外形管腳電源VCC（+5V）數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!例：如圖電路，已知74S00門電路GP參數(shù)為：IOH/IOL=-1.0mA/20mAIIH/IIL=50μA/-1.43mA試求門GP能驅(qū)動多少同類門？若將電路中的芯片改為74S20，其門電路參數(shù)同74S00，問此時(shí)GP能驅(qū)動多少同類門？GPG1Gn數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!74S20為4輸入與非門，所以門GP輸出低電平時(shí)，設(shè)可帶同類門數(shù)為NOL：門GP輸出高電平時(shí)，設(shè)可帶同類門數(shù)為NOH：扇出系數(shù)No=5數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!或非門與或非門數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!4.異或門若A、B同時(shí)為高電平，T6、T9導(dǎo)通，T8截止，輸出低電平；A、B同時(shí)為低電平，T4、T5同時(shí)截止，使T7、T9導(dǎo)通，T8截止，輸出也為低電平。A、B不同時(shí)，T1正向飽和導(dǎo)通，T6截止；T4、T5中必有一個(gè)導(dǎo)通，從而使T7截止。T6、T7同時(shí)截止，使得T8導(dǎo)通，T9截止，輸出為高電平。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!二.集電極開路門（OC門）為什么需要OC門？普通與非門輸出不能直接連在一起實(shí)現(xiàn)“線與”！10產(chǎn)生一個(gè)很大的電流ABYCD數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!VCCVILVILVILRLRL的選擇：IOHIIHn個(gè)m個(gè)VOH負(fù)載門輸入端個(gè)數(shù)數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!

三.三態(tài)門（TS門)三態(tài)輸出門(Three-StateOutputGate)是在普通門電路的基礎(chǔ)上附加控制電路而構(gòu)成的。ENAYBEN′AYB數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!1導(dǎo)通截止截止高阻態(tài)數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!74AS系列：電路結(jié)構(gòu)與74LS系列相似，采用低阻值，提高了工作速度，但功耗較大。74ALS系列：其延遲－功耗積是TTL電路所有系列中最小的一種。54、54H、54S、54LS系列：54系列與74系列電路具有完全相同的電路結(jié)構(gòu)和電氣性能參數(shù)。54系列工作溫度范圍更寬，電源允許的工作范圍更大。74系列：溫度0～70℃，電源電壓5V±5%;54系列:溫度-55～+125℃，電源電壓5V±10%。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!CMOS電路與TTL電路比較：（1）CMOS電路的工作速度比TTL電路的低。（2）CMOS帶負(fù)載的能力比TTL電路強(qiáng)。（3）CMOS電路的電源電壓允許范圍較大，約在3～18V，抗干擾能力比TTL電路強(qiáng)。（4）CMOS電路的功耗比TTL電路小得多。門電路的功耗只有幾個(gè)μW，中規(guī)模集成電路的功耗也不會超過100μW。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!多余輸入端的處理措施處理原則：不能影響輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系。數(shù)字集成電路中多余的輸入端在不改變邏輯關(guān)系的前提下可以并聯(lián)起來使用，也可根據(jù)邏輯關(guān)系的要求接地或接高電平。TTL電路多余的輸入端懸空表示輸入為高電平；但CMOS電路，多余的輸入端不允許懸空，否則電路將不能正常工作。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!要實(shí)現(xiàn)Y=A，輸入端B應(yīng)如何連接？B=0時(shí)可實(shí)現(xiàn)Y=A，B端應(yīng)接低電平(接地）。要實(shí)現(xiàn)Y=A，輸入端B應(yīng)如何連接？

′B=1時(shí)可實(shí)現(xiàn)Y=A，B端應(yīng)接高電平（接電源）?！鋽?shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!3.2半導(dǎo)體二極管門電路§3.2.1半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性Ui>0.5V時(shí)，二極管導(dǎo)通。Ui<0.5V時(shí)，二極管截止，iD=0。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!ui＝5V時(shí)，二極管導(dǎo)通，如同0.7V的電壓源，uo＝4.3V。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!反向恢復(fù)時(shí)間即存儲電荷消失所需要的時(shí)間，它遠(yuǎn)大于正向?qū)ㄋ枰臅r(shí)間。這就是說，二極管的開通時(shí)間是很短的，它對開關(guān)速度的影響很小，以致可以忽略不計(jì)。因此，影響二極管的開關(guān)時(shí)間主要是反向恢復(fù)時(shí)間，而不是開通時(shí)間。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!§3.2.3二極管或門Y=A+B數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!GSDN溝道增強(qiáng)型源極柵極漏極數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!PNNGSDVDSVGSvGS>0時(shí)vGS足夠大時(shí)（vGS>VGS(th)），形成電場G—B,把襯底中的電子吸引到上表面，除復(fù)合外，剩余的電子在上表面形成了N型層（反型層）為D、S間的導(dǎo)通提供了通道。VGS(th)稱為閾值電壓(開啟電壓）源極與襯底接在一起N溝道可以通過改變vGS的大小來控制iD的大小。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!夾斷區(qū)（截止區(qū)）

用途：做無觸點(diǎn)的、斷開狀態(tài)的電子開關(guān)。條件：整個(gè)溝道都夾斷

特點(diǎn)：數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!恒流區(qū)：(又稱飽和區(qū)或放大區(qū)）特點(diǎn):(1)受控性：輸入電壓vGS控制輸出電流(2)恒流性：輸出電流iD

基本上不受輸出電壓vDS的影響。條件:(1)源端溝道未夾斷

(2)漏端溝道予夾斷用途:可做放大器和恒流源。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!當(dāng)vI>VGS(th)且vI繼續(xù)升高時(shí)，MOS管工作在可變電阻區(qū)。MOS管導(dǎo)通內(nèi)阻RON很小，D-S間相當(dāng)于閉合的開關(guān),vO≈0。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!GSDP溝道增強(qiáng)型GSDP溝道耗盡型在數(shù)字電路中，多采用增強(qiáng)型。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁!VDDTPTNvIvOvI=0截止vo=“１”導(dǎo)通數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁!二、電壓傳輸特性和電流傳輸特性電壓傳輸特性閾值電壓VTHT1導(dǎo)通T2截止T2導(dǎo)通T1截止T1T2同時(shí)導(dǎo)通數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁!輸入低電平時(shí)噪聲容限：

在保證輸出高、低電平基本不變的條件下,輸入電平的允許波動范圍稱為輸入端噪聲容限。輸入高電平時(shí)噪聲容限：三、輸入端噪聲容限數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁!因?yàn)镸OS管的柵極和襯底之間存在著以SiO2為介質(zhì)的輸入電容，而絕緣介質(zhì)非常薄，極易被擊穿，所以應(yīng)采取保護(hù)措施?！?.3.3CMOS反相器的靜態(tài)輸入輸出特性一、輸入特性數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁!二、輸出特性低電平輸出特性高電平輸出特性VOL≈0VOH≈VDD數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁!二、交流噪聲容限噪聲電壓作用時(shí)間越短、電源電壓越高，交流噪聲容限越大。三、動態(tài)功耗反相器從一種穩(wěn)定狀態(tài)突然變到另一種穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，將產(chǎn)生附加的功耗，即為動態(tài)功耗。動態(tài)功耗包括：負(fù)載電容充放電所消耗的功率PC和PMOS、NMOS同時(shí)導(dǎo)通所消耗的瞬時(shí)導(dǎo)通功耗PT。在工作頻率較高的情況下，CMOS反相器的動態(tài)功耗要比靜態(tài)功耗大得多，靜態(tài)功耗可忽略不計(jì)。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁!任一輸入端為低，設(shè)vA=0vA=0斷開導(dǎo)通vO=1數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第83頁!2.或非門數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第84頁!輸入端全為低vA=0vB=0斷開導(dǎo)通vO=1數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第85頁!

帶緩沖級的門電路其輸出電阻、輸出高、低電平以及電壓傳輸特性將不受輸入端狀態(tài)的影響。電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)也變得更陡。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第86頁!需加一上拉電阻ABYOD輸出與非門的邏輯符號及函數(shù)式OD門輸出端可直接連接實(shí)現(xiàn)線與。ABYCDVDDRL數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第87頁!VIHVILVILVDDRLVOLm′個(gè)IOLIIL例3.3.2m′是負(fù)載門電路低電平輸入電流的數(shù)目。在負(fù)載門為CMOS門電路的情況下，m和m′相等。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第88頁!②C＝1、，即C端為高電平（＋VDD）、端為低電平（0V）時(shí)，T1和T2至少有一個(gè)導(dǎo)通，輸入和輸出之間相當(dāng)于開關(guān)接通一樣，呈低阻態(tài)，vo＝vi。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第89頁!TG1TG2ABYA=0、B=1時(shí)，TG2截止，TG1導(dǎo)通，Y=B=1;數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第90頁!TG1TG2ABYA=1、B=1時(shí)，TG1截止，TG2導(dǎo)通，Y=B=0;′數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第91頁!,G4輸出高電平，G5輸出低電平，T1、T2同時(shí)截止，輸出呈高阻態(tài)；四、三態(tài)門AYEN′邏輯符號10110數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第92頁!AYEN′AYEN低電平有效高電平有效三態(tài)門有三種狀態(tài):高電平、低電平、高阻態(tài)。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第93頁!

1．輸入電路的靜電保護(hù)

CMOS電路的輸入端設(shè)置了保護(hù)電路，給使用者帶來很大方便。但是，這種保護(hù)還是有限的。由于CMOS電路的輸入阻抗高，極易產(chǎn)生感應(yīng)較高的靜電電壓，從而擊穿MOS管柵極極薄的絕緣層，造成器件的永久損壞。為避免靜電損壞，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：CMOS電路的正確使用數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第94頁!3.5TTL門電路§3.5.1雙極型三極管的開關(guān)特性一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)BECNNP基極發(fā)射極集電極BECNPN型三極管PNP集電極基極發(fā)射極BCEBECPNP型三極管數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第95頁!三、雙極型三極管的基本開關(guān)電路在數(shù)字電路中，三極管作為開關(guān)元件，主要工作在飽和和截止兩種開關(guān)狀態(tài)，放大區(qū)只是極短暫的過渡狀態(tài)。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第96頁!三極管臨界飽和時(shí)的基極電流：①ui=1V時(shí)，三極管導(dǎo)通，基極電流：uo=uCE=VCC-iCRc=5-0.03×50×1=3.5V數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第97頁!③ui＝3V時(shí)，三極管導(dǎo)通，基極電流：uo＝UCES＝0.3V三極管飽和飽和狀態(tài)iB≥IBSui=UIHuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3V數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第98頁!(2)飽和狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏特點(diǎn)：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第99頁!uituot+Vcc0.3V五、雙極型三極管的動態(tài)開關(guān)特性數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第100頁!存儲時(shí)間ts—從輸入信號降到-VB1到ic降到0.9ICS

所需要的時(shí)間；

下降時(shí)間tf—ic從0.9ICS降到0.1ICS所需要的時(shí)間。

關(guān)閉時(shí)間toff=ts+tf就是存儲電荷消散的時(shí)間數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第101頁!集成門電路雙極型TTL(Transistor-TransistorLogic

IntegratedCircuit,

TTL)ECLNMOSCMOSPMOSMOS型（Metal-Oxide-

Semiconductor，MOS）TTL—晶體管-晶體管邏輯集成電路MOS—金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管集成電路§3.5.2TTL反相器數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第102頁!1.輸入為低電平（0.2V）時(shí)三個(gè)PN結(jié)導(dǎo)通需2.1V0.9V不足以讓T2、T5導(dǎo)通T2、T5截止數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第103頁!2.輸入為高電平（3.4V）時(shí)電位被嵌在2.1V全導(dǎo)通vB1=VIH+VON=4.1V發(fā)射結(jié)反偏1V截止T2、T5飽和導(dǎo)通數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第104頁!可見，無論輸入如何，T4和T5總是一管導(dǎo)通而另一管截止。這種推拉式工作方式，帶負(fù)載能力很強(qiáng)。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第105頁!AB段：vI<0.6V,vB1<1.3V,T2、T5截止，T4導(dǎo)通，輸出高電平3.4V。(截止區(qū)）二、電壓傳輸特性數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第106頁!CD段：vI≈1.4V,vB1≈2.1V,T2、T5同時(shí)導(dǎo)通，T4截止，輸出電位急劇下降為低電平。（轉(zhuǎn)折區(qū)）二、電壓傳輸特性數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第107頁!輸出高電平VOH、輸出低電平VOL

VOH2.4VVOL

0.4V便認(rèn)為合格。典型值VOH=3.4VVOL

0.3V。閾值電壓VTH(門檻電壓)vI<VTH時(shí)，認(rèn)為vI是低電平。vI>VTH時(shí)，認(rèn)為vI是高電平。VTH=1.4V數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第108頁!一.輸入特性:§3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性輸入短路電流IIS(IIL)高電平輸入電流IIH數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第109頁!二.輸出特性TTL反相器低電平輸出特性IOL(max)數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第110頁!前級輸出為高電平時(shí)前級（驅(qū)動門）后級（負(fù)載門）前級流出電流IOH（拉電流）1發(fā)射結(jié)反偏,輸入電流IIH很小(幾十μA)數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第111頁!扇出系數(shù)－－驅(qū)動同類門的個(gè)數(shù)。灌電流工作時(shí)：拉電流工作時(shí)：扇出系數(shù)NO取NOL、NOH中較小的一個(gè)。扇出系數(shù)－－衡量門電路的帶負(fù)載能力。IILIOLIIHIOH數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第112頁!輸入端“1”,“0”？三.輸入端負(fù)載特性數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第113頁!

(1)關(guān)門電阻ROFF

——在保證門電路輸出為額定高電平的條件下，所允許RP的最大值稱為關(guān)門電阻。典型的TTL門電路ROFF≈0.7kΩ。

(2)開門電阻RON——在保證門電路輸出為額定低電平的條件下，所允許RP的最小值稱為開門電阻。典型的TTL門電路RON≈2kΩ。數(shù)字電路中要求輸入負(fù)載電阻RP≥RON或RP≤ROFF，否則輸入信號將不在高低電平范圍內(nèi)。振蕩電路則令ROFF≤RP≤RON使電路處于轉(zhuǎn)折區(qū)。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第114頁!1.懸空的輸入端相當(dāng)于接高電平。2.為了防止干擾，一般應(yīng)將懸空的輸入端接高電平。說明數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第115頁!§3.5.4TTL反相器的動態(tài)特性一、傳輸延遲時(shí)間tviotvoo50%50%tpdHLtpdLH平均傳輸時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間tpd表征了門電路的開關(guān)速度。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第116頁!§3.5.5其他類型的TTL門電路一.其他邏輯功能的門電路輸入端改成多發(fā)射極三極管1.與非門數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第117頁!74LS00內(nèi)含4個(gè)2輸入與非門，74LS20內(nèi)含2個(gè)4輸入與非門。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第118頁!門GP輸出低電平時(shí)，設(shè)可帶同類門數(shù)為NOL：解：門GP輸出的高電平時(shí)，設(shè)可帶同類門數(shù)為NOH：扇出系數(shù)=10由于與非門的輸入端為多發(fā)射極，當(dāng)前一級門輸出低電平時(shí)，負(fù)載門只要一個(gè)輸入端為低電平，T2、T5就截止。數(shù)電第3章四川理工共130頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第119頁!兩方框中電路相同A為高電平時(shí)，T2、T5同時(shí)導(dǎo)通，T4截止，輸出Y為低電平。B為高電平時(shí)，T2′、T5同時(shí)導(dǎo)通，T4截止，輸出Y為低電平。A、B都為低電平時(shí)，T2、T2′