第三章邏輯門(mén)電路

1、門(mén)電路中晶體管均工作在門(mén)電路中晶體管均工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)關(guān)狀態(tài)。先介紹晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的先介紹晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)特性開(kāi)關(guān)特性。再介紹兩類(lèi)門(mén)電路。再介紹兩類(lèi)門(mén)電路。注意：各種門(mén)電路的工作原理，只要求注意：各種門(mén)電路的工作原理，只要求一般掌握一般掌握； 而各種門(mén)電路的而各種門(mén)電路的外部特性外部特性和和應(yīng)用應(yīng)用是要求是要求重點(diǎn)重點(diǎn)。當(dāng)代門(mén)電路（所有數(shù)字電路）均已集成化。當(dāng)代門(mén)電路（所有數(shù)字電路）均已集成化。3.1 3.1 概述概述1.定義：定義：門(mén)電路門(mén)電路是用以實(shí)現(xiàn)基本是用以實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算和和復(fù)合邏輯復(fù)合邏輯運(yùn)算的運(yùn)算的電子電路電子電路。門(mén)電路門(mén)電路分立元件門(mén)電路分立元件門(mén)電路集成門(mén)電

2、路集成門(mén)電路雙極型集成門(mén)雙極型集成門(mén)（TTL ）MOS集成門(mén)集成門(mén) NMOSPMOSCMOS2.分類(lèi)分類(lèi):集成電路集成電路IC（Integrated Circuits）的分類(lèi)）的分類(lèi). 按集成度分類(lèi)按集成度分類(lèi)（1）小規(guī)模）小規(guī)模ICSSI（含（含1 10門(mén)）門(mén)）（2）中規(guī)模）中規(guī)模ICMSI（含（含10 100門(mén)）門(mén)）（3）大規(guī)模）大規(guī)模ICLSI（含（含100 1000門(mén)）門(mén)）（4）超大規(guī)模）超大規(guī)模ICVLSI（含（含1000門(mén)以上）門(mén)以上）. 按按制造工藝分類(lèi)制造工藝分類(lèi)（1 1）雙極型）雙極型ICIC兩種載流子（空穴和自由電子）參與導(dǎo)電兩種載流子（空穴和自由電子）參與導(dǎo)電（2 2）單

3、極型）單極型ICIC只有一種載流子（空穴或自由電子）導(dǎo)電只有一種載流子（空穴或自由電子）導(dǎo)電 3、邏輯電平、邏輯電平1 10 05V0V0.8V2VUIH下限下限UIL上限上限 門(mén)電路的兩種門(mén)電路的兩種輸入、輸出輸入、輸出電平：電平：高電平高電平、低電平低電平。它們分別。它們分別對(duì)應(yīng)邏輯電路的對(duì)應(yīng)邏輯電路的1、0狀態(tài)。狀態(tài)。高電平高電平低電平低電平正邏輯正邏輯：高電平高電平1； 低電平低電平0。 負(fù)邏輯：負(fù)邏輯：高電平高電平0； 低電平低電平1 。輸入電平輸入電平(TTL)：輸入高電平輸入高電平UIH2V輸入低電平輸入低電平UIL2.7V輸出低電平輸出低電平UOL U Uthth），二極），二

4、極管導(dǎo)通，導(dǎo)通壓降約為管導(dǎo)通，導(dǎo)通壓降約為0.7V0.7V；外加反向電壓，二極管截止。外加反向電壓，二極管截止。uD(V) iD(mA) 0.7V0.7V3.2.1 半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性 利用二極管的單向?qū)щ娎枚O管的單向?qū)щ娦裕喈?dāng)于一個(gè)受外加電壓性，相當(dāng)于一個(gè)受外加電壓極性控制的開(kāi)關(guān)。極性控制的開(kāi)關(guān)。當(dāng)當(dāng)u uI I=U=UILIL時(shí)，時(shí)，D D導(dǎo)通，導(dǎo)通，u uO O=0.7=U=0.7=UOLOL 開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)閉合 uI 二極管開(kāi)關(guān)電路二極管開(kāi)關(guān)電路 Vcc uo D R 二、二極管開(kāi)關(guān)特性二、二極管開(kāi)關(guān)特性假定：假定：U UIHIH=V=VCC CC ，U

5、UILIL=0=0當(dāng)當(dāng)u uI I=U=UIHIH時(shí)，時(shí)，D D截止，截止，u uo o=V=VCCCC=U=UOHOH 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)斷開(kāi) 1. 二極管的穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)特性二極管的穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)特性（1）理想開(kāi)關(guān)特性）理想開(kāi)關(guān)特性RKUKIK+-+-VIK閉合時(shí)：閉合時(shí)：RK=0，IK=VI/R，UK=0K斷開(kāi)時(shí)：斷開(kāi)時(shí)：RK= ，IK=0，UK=VIRDUDID+-+-VID正偏時(shí)：正偏時(shí)：RD=0，ID=VI/R，UD=0相當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合相當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合（2）二極管的理想開(kāi)關(guān)特性）二極管的理想開(kāi)關(guān)特性RDUDID+-+-+VID反偏時(shí)：反偏時(shí)：RD= ，ID=0，UD=VI相當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)相當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（3）實(shí)際二

6、極管的開(kāi)關(guān)特性（伏安特性）實(shí)際二極管的開(kāi)關(guān)特性（伏安特性）ID/mAUD/V0VD鍺鍺 硅硅VZIS特性：特性： U UD D 0 0（反偏和零偏）（反偏和零偏）時(shí)時(shí)D D截止；截止； U UD D V VD D（開(kāi)啟電壓）時(shí)（開(kāi)啟電壓）時(shí)D D導(dǎo)通，導(dǎo)通，D D導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)U UD D=V=VD D鉗位作用鉗位作用 ；V VD D( (鍺鍺)=0.1)=0.1 0.3V;0.3V;V VD D( (硅硅)=0.5)=0.5 0.7V0.7V（0.7V0.7V）2. 二極管的瞬態(tài)開(kāi)關(guān)特性二極管的瞬態(tài)開(kāi)關(guān)特性（1）理想特性）理想特性RDUDID+-+-VIVIt0V+V-UDt0IDt0trtf

7、（2）實(shí)際特性）實(shí)際特性（3）開(kāi)關(guān)時(shí)間）開(kāi)關(guān)時(shí)間 正向?qū)〞r(shí)間正向?qū)〞r(shí)間t tonon= = t tr r 反向截止時(shí)間反向截止時(shí)間t tOFFOFF= = t tf f因素：因素：PN結(jié)電容結(jié)電容位壘電容和擴(kuò)散電容位壘電容和擴(kuò)散電容 因有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過(guò)程，故稱(chēng)為因有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過(guò)程，故稱(chēng)為雙極型三極管。雙極型三極管。NPNNPN型型PNPPNP型型3.2.2 晶體三極管的開(kāi)關(guān)特性晶體三極管的開(kāi)關(guān)特性1、雙極型三極管輸入特性、雙極型三極管輸入特性 0 0.5 0.7 uBE(V) 輸輸入入特特性性曲曲線(xiàn)線(xiàn) iB(A) b iC 硅硅料料NPN型型三三極極管管

8、c e iB 雙極型三極管的應(yīng)用中，通常是通過(guò)雙極型三極管的應(yīng)用中，通常是通過(guò)b,eb,e間的電流間的電流i iB B控制控制c,ec,e間的電流間的電流i iC C實(shí)現(xiàn)其電路功能的。因此，以實(shí)現(xiàn)其電路功能的。因此，以b,eb,e間的回路作為間的回路作為輸入回路，輸入回路，c,ec,e間的回路作為輸出回路間的回路作為輸出回路。 輸入回路實(shí)質(zhì)是一個(gè)輸入回路實(shí)質(zhì)是一個(gè)PNPN結(jié)結(jié)，其輸入特性基本等同于，其輸入特性基本等同于二極管的伏安特性。二極管的伏安特性。ICVCE0VCC/RCVCC放大區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)截止區(qū)（1）截止區(qū)截止區(qū)條件：條件：發(fā)射結(jié)、集電極均反偏發(fā)射結(jié)、集電極均反偏VBE

9、 0；特點(diǎn)：；特點(diǎn)：IB=IC=IE 0，VO=VCC；。；。+-VIVO+-RBRCICIBIEBCETVCC +12V（2）放大區(qū)放大區(qū)條件：條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；VBE VD(0.7V),VBC0；特點(diǎn)：特點(diǎn)：IB IBS=(VCC-VCES)/ RC，VO=VCES=0.3V2、雙極型三極管輸出特性、雙極型三極管輸出特性工作區(qū)工作區(qū)可靠條件可靠條件工程近似工程近似特點(diǎn)特點(diǎn)等效電路等效電路截止區(qū)截止區(qū)VBE 0VBC0VBE 0.7VVBC0VBC0VBE 0.7VVBC0IB IBS=(VCC-VCES)/ RCIC=ICSVO=VCES=0.3VBCE

10、BCE+VBE-+VCES-0.7V0.3VBCE+VBE-IC= IB0.7V3、雙極型三極管開(kāi)關(guān)特性、雙極型三極管開(kāi)關(guān)特性 ui iB e Rb b +VCC iC uo 三三極極管管開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)電電路路 Rc c 利用三極管的飽和與截利用三極管的飽和與截止兩種狀態(tài)，合理選擇電路止兩種狀態(tài)，合理選擇電路參數(shù)，可產(chǎn)生類(lèi)似于開(kāi)關(guān)的參數(shù)，可產(chǎn)生類(lèi)似于開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)的效果，用于輸閉合和斷開(kāi)的效果，用于輸出高、低電平，即開(kāi)關(guān)工作出高、低電平，即開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)。狀態(tài)。當(dāng)當(dāng)u uI I=U=UILIL時(shí)，三極管截止，時(shí)，三極管截止，u uO O= =V Vcccc=U=UOHOH 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)假定：假定

11、：U UIHIH=V=VCC CC ，U UILIL=0=0當(dāng)當(dāng)u uI I=U=UIHIH時(shí)，三極管深度飽和，時(shí)，三極管深度飽和，u uo o= =U USEsSEs=U=UOLOL 開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)閉合 【例例3.1】分析如圖所示的三極管分析如圖所示的三極管開(kāi) 關(guān) 電 路 ， 已 知開(kāi) 關(guān) 電 路 ， 已 知 RC= 1 k ，VCC=12V，=60。在下列條件下。在下列條件下計(jì)算計(jì)算IB，IC及及VO，并確定三極管，并確定三極管T的工作狀態(tài)。的工作狀態(tài)。 當(dāng)當(dāng)Vi=-3V時(shí)；時(shí)； 當(dāng)當(dāng)Vi=+3V，RB=20k 時(shí)；時(shí)； 當(dāng)當(dāng)Vi=+3V，RB=10k 時(shí)。時(shí)。+-VIVO+-RBRCICI

12、BIEBCETVCC +12V4. 三極管開(kāi)關(guān)電路的分析方法三極管開(kāi)關(guān)電路的分析方法進(jìn)行假設(shè)；進(jìn)行假設(shè)； 分析估算；分析估算； 比較檢查；比較檢查； 寫(xiě)出結(jié)果寫(xiě)出結(jié)果解：解： 當(dāng)當(dāng)Vi=-3V時(shí)時(shí)T截止截止，IBICIE0，VO=VCC=12V；+-VIVO+-RBRCICIBIEBCETVCC +12V 當(dāng)當(dāng)Vi=+3V，RB=20k 時(shí)時(shí)，假設(shè)假設(shè)T導(dǎo)通導(dǎo)通，則則VBE=0.7V mA.RVVIB115. 020703BBEimA.RVVIBS195. 01603012CCESCC因?yàn)橐驗(yàn)镮BIBS，所以，所以T工作在放大區(qū)工作在放大區(qū) IC= IB=600.115=6.9mA VO=VC

13、CICRC=126.91.0=5.1V 當(dāng)當(dāng)Vi=+3V，RB=10k 時(shí)時(shí)， mA.RVVIB23. 010703BBEiIBS=0.195mA因?yàn)橐驗(yàn)镮BIBS，所以，所以T工作在飽和區(qū)工作在飽和區(qū) VO=VCES=0.3V。 mA.RVVIICSC7 .1113012CCESCC【例例3.2】在下圖電路中，試計(jì)算當(dāng)輸入端分別接在下圖電路中，試計(jì)算當(dāng)輸入端分別接0V、5V和懸空時(shí)輸出和懸空時(shí)輸出電壓電壓VO的數(shù)值，已知三極管導(dǎo)通時(shí)的數(shù)值，已知三極管導(dǎo)通時(shí)VBE=0.7V。解（解（1）當(dāng)）當(dāng)VI=0V時(shí)時(shí)T截止，截止，VO=VCC=5VVIVOR1 4.7 K RC 2K ICIBTVCC

14、+5V R2 18K -VBB 8V =50 R3 3K （2）當(dāng)）當(dāng)VI=5V時(shí)設(shè)時(shí)設(shè)T導(dǎo)通，導(dǎo)通，VBE=0.7VmARVVRVVIIIBBBEBEIRRB43. 01887 . 07 . 47 . 052121mARVVICCESCCBS047. 02503 . 05因?yàn)橐驗(yàn)镮BIBS，所以，所以T飽和，飽和，VO=0.3V（3）當(dāng)輸入懸空時(shí)設(shè)）當(dāng)輸入懸空時(shí)設(shè)T導(dǎo)通，導(dǎo)通，VBE=0.7VmARVVRRVVIIIBBBEBECCRRB075. 01887 . 037 . 47 . 0523121因?yàn)橐驗(yàn)镮BIBS，所以，所以T飽和，飽和，VO=0.3V5. 晶體三極管的瞬態(tài)開(kāi)關(guān)特性晶體三

15、極管的瞬態(tài)開(kāi)關(guān)特性（1）三極管）三極管基區(qū)少數(shù)載流子濃度分布曲線(xiàn)基區(qū)少數(shù)載流子濃度分布曲線(xiàn) QBS基區(qū)基區(qū)（P）集電區(qū)集電區(qū)（N）發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)（N）（2）理想三極管的開(kāi)關(guān)特性）理想三極管的開(kāi)關(guān)特性tdtrtstfVIt0ICt0VOt0+V-V（3）實(shí)際三極管的開(kāi)關(guān)特性）實(shí)際三極管的開(kāi)關(guān)特性VCC0.3V正向?qū)〞r(shí)間正向?qū)〞r(shí)間ton=td+tr延遲時(shí)間延遲時(shí)間td，上升時(shí)間，上升時(shí)間tr反向截止時(shí)間反向截止時(shí)間toff=ts+tf存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間ts，下降時(shí)間，下降時(shí)間tf（4 4）平均傳輸延遲時(shí)間）平均傳輸延遲時(shí)間 tpd Vm0.5Vm0.5VmtphltplhVIVO2plhphlpd

16、ttt動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)6.6.改善三極管開(kāi)關(guān)速度的方法改善三極管開(kāi)關(guān)速度的方法（1）晶體管內(nèi)部）晶體管內(nèi)部 基區(qū)面積小（存儲(chǔ)的電荷少）；基區(qū)面積?。ù鎯?chǔ)的電荷少）； 滲金技術(shù)滲金技術(shù)使擴(kuò)散區(qū)積累多于載流子迅速被復(fù)合使擴(kuò)散區(qū)積累多于載流子迅速被復(fù)合（2 2）電路設(shè)計(jì)）電路設(shè)計(jì)截止不深；飽和不深截止不深；飽和不深臨界飽和臨界飽和 0)(121RRRVVVBBIICCESCCBBBEBEIRVVSRVVRVV21BSBIIS 飽和系數(shù)飽和系數(shù)當(dāng)當(dāng)S=1時(shí)時(shí)T處于臨界飽和，當(dāng)處于臨界飽和，當(dāng)S1時(shí)時(shí)T飽和飽和輸出鉗位電路輸出鉗位電路VCL +3VDCLCOVIVOR1RCBCETVCC +12VR2-

17、VBB AFVOt012V3Vtr8. 三極管開(kāi)關(guān)的帶負(fù)載能力三極管開(kāi)關(guān)的帶負(fù)載能力（1）三極管截止時(shí)）三極管截止時(shí)以拉電流以拉電流（IOL）為主，帶負(fù)載能力以保證鉗）為主，帶負(fù)載能力以保證鉗位二極管工作為前提。位二極管工作為前提。VIVOR1RCBCETVCC +12VR2-VBB AVCL +3VDCLIOLIOGIDCLICIRCCCLCCRCOLDCLRCOLRVVIIIIImax（2）三極管導(dǎo)通時(shí)）三極管導(dǎo)通時(shí)以灌電流（以灌電流（IOG）為主，）為主，帶負(fù)載能帶負(fù)載能力以保證三極管不退出飽和區(qū)為前提。力以保證三極管不退出飽和區(qū)為前提。CCESCCBBBEBEIHRCBRCCSOGOG

18、RCCRVVRVVRVVIIIIIIII)(21max輸入與輸出量間能滿(mǎn)足輸入與輸出量間能滿(mǎn)足邏輯關(guān)系的電路邏輯關(guān)系的電路ABCVcc（5V）R3k 二極管與門(mén)電路二極管與門(mén)電路&ABCL=ABC邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)ABCVcc（5V）R3k 二極管與門(mén)電路二極管與門(mén)電路VAVBVcVL00000050050005505000505055005555輸入與輸出電壓的關(guān)系輸入與輸出電壓的關(guān)系輸入與輸出電壓的關(guān)系輸入與輸出電壓的關(guān)系真值表真值表輸入與輸出量間能滿(mǎn)足輸入與輸出量間能滿(mǎn)足邏輯關(guān)系的電路邏輯關(guān)系的電路ABCR3k 二極管或門(mén)電路二極管或門(mén)電路 1ABCL=A+B+C邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)V

19、AVBVcVL00000055050505555005505555055555輸入與輸出電壓的關(guān)系輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BCR3k 二極管或門(mén)電路二極管或門(mén)電路輸入與輸出電壓的關(guān)系輸入與輸出電壓的關(guān)系真值表真值表輸入與輸出量間能滿(mǎn)足輸入與輸出量間能滿(mǎn)足邏輯關(guān)系的電路邏輯關(guān)系的電路1AL=A邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)RcRbT VccALBJT反相器反相器RcRbT VccALBJT反相器反相器VAVL0Vcc5VVcEs（0.20.3V)輸入與輸出電壓的關(guān)系輸入與輸出電壓的關(guān)系0110LA反相器的真值表反相器的真值表vovI0邏輯邏輯0邏輯邏輯1截止截止放大放大飽和飽和V1V2RcRb VccvICL考

20、慮負(fù)載電容的考慮負(fù)載電容的BJTBJT反相器反相器vO+ +- -四、四、 復(fù)合邏輯門(mén)復(fù)合邏輯門(mén)與非門(mén)、或非門(mén)與非門(mén)、或非門(mén)1. 與非門(mén)與非門(mén)（1）電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)）電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)（2）功能）功能&ABFVOR1RCBCETVCC +12VR2-VBB FVCL3VDCLRABA BF0 00 11 01 11110真值表真值表 表達(dá)式表達(dá)式 F=A B 工作波形（時(shí)序圖）工作波形（時(shí)序圖）ABF2. 或非門(mén)或非門(mén)（1）電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)）電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)（2）功能）功能 1ABFA BF0 00 11 01 11000真值表真值表 表達(dá)式表達(dá)式 F=A+B 工作波形（時(shí)序圖）

21、工作波形（時(shí)序圖）ABF-VBB VOR1RCBCETVCC +12VR2FVCL3VDCLRABVcc（5V） Rb1 4k RC21.6k RC4130 RLDT1 Re2 1k T2T4 T3+ +- -u uo ou ui i+ +- -輸入級(jí)輸入級(jí)中間倒中間倒相級(jí)相級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)推拉式輸出級(jí)作用：推拉式輸出級(jí)作用：降低功耗，提高帶降低功耗，提高帶負(fù)載能力負(fù)載能力Vcc（5V） Rb1 4k RC21.6k RC4130 RLDT1 Re2 1k T2T4 T3+ +- -v vo ov vi i+ +- - 輸入為高電平輸入為高電平3 3.6V.6VVccVccR Rb1b1T T1

22、 1T T2 2T T3 3 電流流向：電流流向：T T2 2飽和飽和T T4 4截止；截止；T T3 3飽和飽和輸出為低電平。輸出為低電平。T T1 1工作在工作在V VB1B1=V=VBC1BC1+V+VBE2BE2+V+VBE3BE3=0.7+0.7+0.7=2.1V=0.7+0.7+0.7=2.1VV VC2C2=V=VCES2CES2+V+VBE3BE3=0.3+0.7=1.0V=0.3+0.7=1.0VVcc（5V） Rb1 4k RC21.6k RC4130 RLDT1 Re2 1k T2T4 T3+ +- -v vo ov vi i+ +- - 輸入為低電平輸入為低電平0 0.

23、2V.2VVccVccR Rb1b1T T1 1輸入端輸入端 電流流向：電流流向：T T3 3截止；截止；T T2 2截止截止T T4 4、D D導(dǎo)通導(dǎo)通輸出為高電平。輸出為高電平。V VB1B1=V=VI I+V+VBE1BE1=0.2+0.7=0.9V=0.2+0.7=0.9VV VO O = V= VCCCC-V-VBE4BE4 -V-VD D = 5-0.7 -0.7 = 3.6V= 5-0.7 -0.7 = 3.6VAY0110Vcc（5V） Rb1 4k RC21.6k RC4130 RLDT1 Re2 1k T2T4 T3+ +- -v vo ov vi i+ +- -Vcc（5

24、V） Rb1 4k RC21.6k RC4130 RLDT1 Re2 1k T2T4 T3+ +- -v vo ov vi i+ +- -VI由由3.6V變?yōu)樽優(yōu)?.2V瞬間瞬間VB1= 0.9V；VC1= 1.4VT1工作在放大區(qū)，電流工作在放大區(qū)，電流從從T2的基極流入的基極流入T1基基極，使極，使T2迅速地脫離迅速地脫離飽和進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。飽和進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。T4也迅速導(dǎo)通，使也迅速導(dǎo)通，使T3的的存儲(chǔ)電荷通過(guò)集電極快存儲(chǔ)電荷通過(guò)集電極快速消散而截止，加速了速消散而截止，加速了狀態(tài)轉(zhuǎn)換速度。狀態(tài)轉(zhuǎn)換速度。Vcc（5V） Rb1 4k RC21.6k RC4130 RLDT1 Re2 1k T

25、2T4 T3+ +- -v vo ov vi i+ +- -反映輸出電壓反映輸出電壓u uo o與輸入電壓與輸入電壓u uI I之間關(guān)系的曲線(xiàn)之間關(guān)系的曲線(xiàn)123vI/VvO/V420DCBAVcc（5V）Rb14k RC21.6k RC4130 RLDRe2 1k T2T4 T3+ +- -u uo oA AB BC C區(qū)別：區(qū)別：T T1 1改為改為多發(fā)射極三極管多發(fā)射極三極管。T1ABY 四、四、TTLTTL或非門(mén)典型電路或非門(mén)典型電路區(qū)別：區(qū)別：有各自的輸入級(jí)和倒相級(jí)，有各自的輸入級(jí)和倒相級(jí)，并聯(lián)使用共同的輸出級(jí)。并聯(lián)使用共同的輸出級(jí)。BAY 五、五、74S74S系列門(mén)電路系列門(mén)電路

26、74S74S系列又稱(chēng)肖特基系列。采用了系列又稱(chēng)肖特基系列。采用了抗飽和三極管抗飽和三極管，或稱(chēng)肖特基晶體管，是由普通的雙極型三極管和肖或稱(chēng)肖特基晶體管，是由普通的雙極型三極管和肖特基勢(shì)壘二極管特基勢(shì)壘二極管SBDSBD組合而成。組合而成。 采用肖特基勢(shì)壘二極管采用肖特基勢(shì)壘二極管SBDSBD鉗位達(dá)到抗飽和鉗位達(dá)到抗飽和的效果，具有較高的傳輸速度。的效果，具有較高的傳輸速度。 具有單向?qū)щ娦跃哂袉蜗驅(qū)щ娦?導(dǎo)通閥值電壓較低，約為導(dǎo)通閥值電壓較低，約為0.40.4 0.5V0.5V 勢(shì)壘二極管的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)是多數(shù)載流子，勢(shì)壘二極管的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)是多數(shù)載流子，因而存儲(chǔ)效應(yīng)很小。因而存儲(chǔ)效應(yīng)很小。bcebce

27、Vcc Rb12.8k RC2760 RC455 DARb6 370 T2T4 T3A AB BRC6 T6DBT5 Rb13.5k T1L L有源下拉電阻有源下拉電阻（泄放電路）（泄放電路）1 1、TTLTTL系列門(mén)電路系列門(mén)電路74：標(biāo)準(zhǔn)系列；：標(biāo)準(zhǔn)系列；74H：高速系列；：高速系列；74S：肖特基系列；：肖特基系列；74LS74LS：低功耗肖特基系列；：低功耗肖特基系列；74LS74LS系列成為功耗延遲積較系列成為功耗延遲積較小的系列。小的系列。74LS74LS系列產(chǎn)品具有最佳的綜合性能，是系列產(chǎn)品具有最佳的綜合性能，是TTLTTL集成集成電路的主流，是應(yīng)用最廣的系列。電路的主流，是應(yīng)用

28、最廣的系列。 性能比較好的門(mén)電路應(yīng)該是工作性能比較好的門(mén)電路應(yīng)該是工作速度既快，功耗又小速度既快，功耗又小的的門(mén)電路。因此，通常用功耗和傳輸延遲時(shí)間的乘積門(mén)電路。因此，通常用功耗和傳輸延遲時(shí)間的乘積( (簡(jiǎn)稱(chēng)功簡(jiǎn)稱(chēng)功耗耗延遲積延遲積) )來(lái)評(píng)價(jià)門(mén)電路性能的優(yōu)劣。功耗來(lái)評(píng)價(jià)門(mén)電路性能的優(yōu)劣。功耗延遲積越小，延遲積越小，門(mén)電路的綜合性能就越好。門(mén)電路的綜合性能就越好。74AS：先進(jìn)肖特基系列；：先進(jìn)肖特基系列；74ALS74ALS：先進(jìn)低功耗肖特基系列。：先進(jìn)低功耗肖特基系列。1829低功耗低功耗肖特基肖特基74LS30201.5先進(jìn)的先進(jìn)的肖特基肖特基74AS460100DP/pJ12010PD

29、/mW4310tpd/ns先進(jìn)的低功先進(jìn)的低功耗肖特基耗肖特基74ALS肖特肖特基基74S基本基本74 類(lèi)型類(lèi)型參數(shù)參數(shù)TTLTTL門(mén)電路的各種系列的性能比較門(mén)電路的各種系列的性能比較 14 13 12 11 10 9 8 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 4 與非門(mén)與非門(mén) 74LS00 的引腳排列圖 VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 14 13 12 11 10 9 8 74LS04 1 2 3 4 5 6 7 6 反相器反相器 74LS04 的引腳排列圖 VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 1A 1Y 2A 2Y 3A

30、3Y GND 14 13 12 11 10 9 8 74LS02 1 2 3 4 5 6 7 4 或非門(mén)或非門(mén) 74LS02 的引腳排列圖 VCC 3Y 3B 3A 4Y 4B 4A 1Y 1B 1A 2Y 2B 2A GND 74LS74LS系列常用芯片系列常用芯片與門(mén)與門(mén) A B AB & 1 Y=AB=ABAB&Y A B A+B 1 1 或或門(mén)門(mén)AB1YY=A+B=A+B異或門(mén)異或門(mén) Y A B & 1 1 BABABABABABABABABAY )()(AB=1Y2、門(mén)電路構(gòu)成、門(mén)電路構(gòu)成1.1.電壓傳輸特性電壓傳輸特性：輸出電壓跟隨輸入電壓變化的關(guān)系曲線(xiàn)。：

31、輸出電壓跟隨輸入電壓變化的關(guān)系曲線(xiàn)。測(cè)試電路測(cè)試電路電壓傳輸特性電壓傳輸特性六、六、TTLTTL門(mén)電路的重要參數(shù)門(mén)電路的重要參數(shù)2、輸出和輸入的高低電平、輸出和輸入的高低電平 實(shí)際應(yīng)用中，由于外界干擾、電源波動(dòng)等原因，可能實(shí)際應(yīng)用中，由于外界干擾、電源波動(dòng)等原因，可能使輸入電平使輸入電平U UI I偏離規(guī)定值。為了保證電路可靠工作，應(yīng)對(duì)干偏離規(guī)定值。為了保證電路可靠工作，應(yīng)對(duì)干擾的幅度有一定限制，稱(chēng)為噪聲容限。擾的幅度有一定限制，稱(chēng)為噪聲容限。 高電平噪聲容限高電平噪聲容限是指在保證輸出低電平的前提下，允是指在保證輸出低電平的前提下，允許疊加在輸入高電平上的最大噪聲電壓許疊加在輸入高電平上的最

32、大噪聲電壓( (負(fù)向干擾負(fù)向干擾) )，用，用U UNHNH表示：表示： 低電平噪聲容限低電平噪聲容限是指在保證輸出高電平的前提下，允是指在保證輸出高電平的前提下，允許疊加在輸入低電平上的最大噪聲電壓許疊加在輸入低電平上的最大噪聲電壓( (正向干擾正向干擾) )，用，用U UNLNL表示：表示： U UNL NL = = U UIL,maxIL,maxU UILILU UNH NH = U= UIHIHU UIH,minIH,min3、噪聲容限、噪聲容限電路的抗干擾能力電路的抗干擾能力1 1輸出輸出0 0輸出輸出1 1輸入輸入0 0輸入輸入U(xiǎn) UOH,minOH,minU UIH,minIH,

33、minU UNHNHU UIL,maxIL,maxU UOL,maxOL,maxU UNLNL11u uI Iu uO O輸入低電平噪聲容限：輸入低電平噪聲容限：UNL=UIL,maxUOL,max輸入高電平噪聲容限：輸入高電平噪聲容限：UNH=UOH,minUIH,min74LS74LS系列門(mén)電路前后級(jí)系列門(mén)電路前后級(jí)聯(lián)時(shí)的輸入噪聲容限為：聯(lián)時(shí)的輸入噪聲容限為：UNL=0.8V0.5V=0.3VUNH=2.7V2.0V=0.7V5V2.7V0.5V0V5V2V0.8V0V扇入數(shù)：輸入端的個(gè)數(shù)扇入數(shù)：輸入端的個(gè)數(shù)扇出數(shù)：表示門(mén)電路輸出端的驅(qū)動(dòng)能扇出數(shù)：表示門(mén)電路輸出端的驅(qū)動(dòng)能 力，與負(fù)載的類(lèi)型

34、有關(guān)。力，與負(fù)載的類(lèi)型有關(guān)。要求：前級(jí)門(mén)在輸出高、低電平時(shí)，要滿(mǎn)足其輸出電流要求：前級(jí)門(mén)在輸出高、低電平時(shí)，要滿(mǎn)足其輸出電流I IOHOH和和I IOLOL均大于或等于均大于或等于N N個(gè)后級(jí)門(mén)的輸入電流的總和。個(gè)后級(jí)門(mén)的輸入電流的總和。 計(jì)算：計(jì)算：輸出為高電平時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)的數(shù)目輸出為高電平時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)的數(shù)目N N1 1； 輸出為低電平時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)的數(shù)目輸出為低電平時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)的數(shù)目N N2 2； 扇出系數(shù)扇出系數(shù)minmin（N N1 1，N N2 2）。 4、扇入與扇出數(shù)、扇入與扇出數(shù)例：如圖，試計(jì)算例：如圖，試計(jì)算74LS74LS系列非門(mén)電路系列非門(mén)電路G G1

35、 1最多可驅(qū)動(dòng)多少個(gè)同類(lèi)門(mén)電路。最多可驅(qū)動(dòng)多少個(gè)同類(lèi)門(mén)電路。解：解： G G1 1輸出為輸出為低電平低電平時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)N N1 1個(gè)同類(lèi)門(mén)；個(gè)同類(lèi)門(mén)；應(yīng)滿(mǎn)足應(yīng)滿(mǎn)足 I IOLOL N N1 1 |I|IILIL| | G G1 1輸出為輸出為高電平高電平時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)N N2 2個(gè)同類(lèi)門(mén)；個(gè)同類(lèi)門(mén)； N Nminmin（N N1 1,N,N2 2） 2020N N1 1 I IOLOL / |I|IILIL| | 8mA/0.4mA 8mA/0.4mA 2020應(yīng)滿(mǎn)足應(yīng)滿(mǎn)足 |I|IOHOH| | N N2 2 I IIHIHN N2 2 | |I IOHOH| | /

36、I IIHIH 0.4mA/20A 0.4mA/20A 2020低電平輸入電流低電平輸入電流I IILIL，maxmax-0.4mA-0.4mA高電平輸入電流高電平輸入電流I IIHIH，maxmax20A20A低電平輸出電流低電平輸出電流I IOLOL，maxmax8mA8mA高電平輸出電流高電平輸出電流I IOHOH，maxmax-0.4mA-0.4mA74LS74LS系列門(mén)電路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：系列門(mén)電路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：PLHtPHLtPLHtPHLt輸入輸入同相同相輸出輸出反相反相輸出輸出PHLPLHPdttt 平均傳輸延遲時(shí)間：平均傳輸延遲時(shí)間：5、傳輸延遲時(shí)間、傳輸延遲時(shí)間表征門(mén)電路的開(kāi)關(guān)速度表

37、征門(mén)電路的開(kāi)關(guān)速度功耗功耗靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗動(dòng)態(tài)功耗動(dòng)態(tài)功耗截止功耗截止功耗POFF空載導(dǎo)通功耗空載導(dǎo)通功耗PON7、延時(shí)、延時(shí)功耗積（越小越好）功耗積（越小越好）DPdPtDP 6、功耗、功耗Y&AB&CD& 七、集電極開(kāi)路的門(mén)電路（七、集電極開(kāi)路的門(mén)電路（OCOC門(mén)）門(mén)）CDABY 推拉式輸出級(jí)并聯(lián)推拉式輸出級(jí)并聯(lián)1.“1.“線(xiàn)與線(xiàn)與”的概念的概念“線(xiàn)與線(xiàn)與” 普通的普通的TTLTTL門(mén)電路不能將輸出端直接并聯(lián)，進(jìn)行線(xiàn)與。門(mén)電路不能將輸出端直接并聯(lián)，進(jìn)行線(xiàn)與。解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是把輸出極改為解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是把輸出極改為集電極開(kāi)路集電極開(kāi)路的三的三極管結(jié)構(gòu)。極管

38、結(jié)構(gòu)。 OC OC門(mén)電路在工作時(shí)需外接上拉電阻和電源門(mén)電路在工作時(shí)需外接上拉電阻和電源。只要電阻。只要電阻的阻值和電源電壓的數(shù)值選擇得當(dāng)，就可保證輸出的高、的阻值和電源電壓的數(shù)值選擇得當(dāng)，就可保證輸出的高、低電平符合要求，輸出三極管的負(fù)載電流又不至于過(guò)大。低電平符合要求，輸出三極管的負(fù)載電流又不至于過(guò)大。2.OC2.OC門(mén)的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)門(mén)的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)3.OC3.OC門(mén)的門(mén)的“線(xiàn)與線(xiàn)與”功能功能CDABYYY 21當(dāng)當(dāng)n個(gè)前級(jí)門(mén)輸出均為個(gè)前級(jí)門(mén)輸出均為高電平，即所有高電平，即所有OC門(mén)同門(mén)同時(shí)截止時(shí)，為保證輸出時(shí)截止時(shí)，為保證輸出的高電平不低于規(guī)定的的高電平不低于規(guī)定的UOH，mi

39、n值，上拉電阻不值，上拉電阻不能過(guò)大，其最大值計(jì)算能過(guò)大，其最大值計(jì)算公式：公式：4.4.外接上拉電阻外接上拉電阻R RU U的計(jì)算方法的計(jì)算方法HIOHminOHCCUmInIUVR ，(max)當(dāng)當(dāng)n個(gè)前級(jí)門(mén)中有一個(gè)個(gè)前級(jí)門(mén)中有一個(gè)輸出為低電平，即所有輸出為低電平，即所有OC門(mén)中只有一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，門(mén)中只有一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，全部負(fù)載電流都流入導(dǎo)通全部負(fù)載電流都流入導(dǎo)通的那個(gè)的那個(gè) OC門(mén)，為確保流門(mén)，為確保流入導(dǎo)通入導(dǎo)通OC門(mén)的電流不至門(mén)的電流不至于超過(guò)最大允許的于超過(guò)最大允許的IOL，max值，值，RU值不可太小，其最值不可太小，其最小值計(jì)算公式：小值計(jì)算公式：ILmaxOLmaxOLCCUImI

40、UVR ，(min)(min)maxUUURRR 實(shí)現(xiàn)線(xiàn)與。實(shí)現(xiàn)線(xiàn)與?？梢院?jiǎn)化電路，節(jié)省器件。可以簡(jiǎn)化電路，節(jié)省器件。實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。如圖所示，可使輸出高電平變?yōu)槿鐖D所示，可使輸出高電平變?yōu)?0V10V。用做驅(qū)動(dòng)器。用做驅(qū)動(dòng)器。如圖是用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路。如圖是用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路。+10V&OV+5V&2705.OC5.OC門(mén)的應(yīng)用門(mén)的應(yīng)用 國(guó)標(biāo)符號(hào) T4 A R1 3k T3 T2 T1 Y R4 100 +VCC(+5V) T5 R2 750 R3 360 R5 3k A EN 1 EN Y EN D 三三態(tài)態(tài)輸輸出出非非門(mén)門(mén)（高高電電平平有有效效）電

41、電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 1.1.三態(tài)門(mén)的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)三態(tài)門(mén)的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)功能表功能表EN=0EN=0EN=1EN=1AY Y高阻態(tài)輸出有三種狀態(tài)：輸出有三種狀態(tài)： 高電平、低電平、高阻態(tài)。高電平、低電平、高阻態(tài)?？刂贫嘶蚩刂贫嘶蚴鼓芏耸鼓芏税恕⑷龖B(tài)輸出門(mén)電路（八、三態(tài)輸出門(mén)電路（TSTS門(mén)）門(mén)）三態(tài)與非門(mén)的工作原理：三態(tài)與非門(mén)的工作原理：VccR1R2R4DR3 T2T4 T3VccR6R5T5T6T7CSCS=1=1，T T5 5倒置，倒置，T T6 6飽和，飽和，T T7 7截止，截止，輸出取決于輸出取決于A A、B BCS=0CS=0，T T6 6截止，截止，T T7 7導(dǎo)通，導(dǎo)通，

42、 T T4 4截止，截止，同時(shí)由于同時(shí)由于T T2 2截止，截止，T T3 3也截止，輸出也截止，輸出端相當(dāng)于開(kāi)路，端相當(dāng)于開(kāi)路，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。三態(tài)與非門(mén)的真值表：三態(tài)與非門(mén)的真值表：高阻高阻011101110100BA01CS數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端L高電平有效高電平有效低電平有效低電平有效兩種控制模式：兩種控制模式：數(shù)據(jù)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線(xiàn)結(jié)構(gòu) 只要控制各個(gè)門(mén)的只要控制各個(gè)門(mén)的ENEN端輪端輪流為流為1 1，且任何時(shí)刻僅有一個(gè)，且任何時(shí)刻僅有一個(gè)為為1 1，就可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)門(mén)，就可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)門(mén)分時(shí)分時(shí)地向總線(xiàn)傳輸。地向總線(xiàn)傳輸。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸 EN=1

43、EN=1，G1G1工作，工作，G2G2高阻，高阻，A A經(jīng)經(jīng)G1G1反相送至總線(xiàn)；反相送至總線(xiàn)； EN=0EN=0，G1G1高阻，高阻，G2G2工作，總工作，總線(xiàn)數(shù)據(jù)經(jīng)線(xiàn)數(shù)據(jù)經(jīng)G2G2反相從反相從Y Y端送出。端送出。2.2.三態(tài)門(mén)的應(yīng)用三態(tài)門(mén)的應(yīng)用1.1.與非門(mén)的處理與非門(mén)的處理“1”“1”懸空懸空2.2.或非門(mén)、與或非門(mén)的處理或非門(mén)、與或非門(mén)的處理“0”“0”BAY ABY 九、九、TTLTTL門(mén)電路多余輸入端的處理門(mén)電路多余輸入端的處理（1 1）CMOSCMOS電路的電路的工作速度工作速度比比TTLTTL電路的電路的低低。（2 2）CMOSCMOS帶負(fù)載的能力帶負(fù)載的能力比比TTLTTL

44、電路電路強(qiáng)強(qiáng)。（3 3）CMOSCMOS電路的電路的電源電壓允許范圍較大電源電壓允許范圍較大，約在，約在3 318V18V，抗抗 干擾能力干擾能力比比TTLTTL電路電路強(qiáng)強(qiáng)。（4）CMOS電路的電路的功耗功耗比比TTL電路電路小小得多。得多。 門(mén)電路的功耗只有幾個(gè)門(mén)電路的功耗只有幾個(gè)W，中規(guī)模集成電路的功耗，中規(guī)模集成電路的功耗 也不會(huì)超過(guò)也不會(huì)超過(guò)100W。（5）CMOS集成電路的集成電路的集成度集成度比比TTL電路電路高高。（6）CMOS電路電路容易受靜電感應(yīng)而擊穿容易受靜電感應(yīng)而擊穿。 在使用和存放時(shí)應(yīng)注意靜電屏蔽，焊接時(shí)電烙鐵應(yīng)接在使用和存放時(shí)應(yīng)注意靜電屏蔽，焊接時(shí)電烙鐵應(yīng)接 地良好

45、，尤其是地良好，尤其是CMOS電路電路多余不用的輸入端不能懸多余不用的輸入端不能懸 空，應(yīng)根據(jù)需要接地或接高電平空，應(yīng)根據(jù)需要接地或接高電平。CMOSCMOS電路的特點(diǎn)：電路的特點(diǎn)：3.5 CMOS3.5 CMOS門(mén)電路門(mén)電路常用常用CMOS邏輯門(mén)器件系列：邏輯門(mén)器件系列： 4000系列；系列； 74HC系列高速系列高速CMOS系列。系列。輸入低電平，輸入低電平，NMOSNMOS管截止；管截止；輸入高電平，輸入高電平，NMOSNMOS管導(dǎo)通。管導(dǎo)通。輸入低電平，輸入低電平，PMOSPMOS管導(dǎo)通；管導(dǎo)通；輸入高電平，輸入高電平，PMOSPMOS管截止。管截止。一、一、MOSMOS管的開(kāi)關(guān)特性管

46、的開(kāi)關(guān)特性 幾何尺寸小，適合于制造大規(guī)模集成電路。幾何尺寸小，適合于制造大規(guī)模集成電路。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于使用CADCAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 工作管通常用增強(qiáng)型器件，而負(fù)載管可用工作管通常用增強(qiáng)型器件，而負(fù)載管可用 增強(qiáng)型或耗盡型。增強(qiáng)型或耗盡型。VDDIvOvT2T1VDDIvOvT1T2簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路VDDIvOvT2T1輸入為高電壓時(shí)，輸入為高電壓時(shí)，T1T1導(dǎo)通，輸導(dǎo)通，輸出出VoVo為低電壓。通常為低電壓。通常T1T1跨導(dǎo)遠(yuǎn)跨導(dǎo)遠(yuǎn)大于大于T2T2的跨導(dǎo)，以保證輸出低的跨導(dǎo)，以保證輸出低電壓值在電壓值在1V1V左右。左右。輸入為低電壓時(shí)，輸入為低電壓時(shí)，T1

47、T1截止，輸截止，輸出出VoVo為高電壓。輸出電壓約為為高電壓。輸出電壓約為V VDDDD-V-VT T。VDDT1T2ABL=A+B或非門(mén)的工作管都是或非門(mén)的工作管都是并聯(lián)的，增加管子數(shù)并聯(lián)的，增加管子數(shù)目，輸出低電平基本目，輸出低電平基本穩(wěn)定，在整體電路設(shè)穩(wěn)定，在整體電路設(shè)計(jì)中很方便，所以計(jì)中很方便，所以NMOSNMOS門(mén)電路是以或非門(mén)電路是以或非門(mén)電路為基礎(chǔ)的，主門(mén)電路為基礎(chǔ)的，主要用于大規(guī)模集成電要用于大規(guī)模集成電路。路。VDDIvOvP溝道溝道N溝道溝道VDDIvOvTNTP簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路要求：要求：|)|(TPTNDDVVV AY0110假設(shè)：假設(shè)：處于邏輯處于邏輯0 0時(shí)，相應(yīng)

48、的電壓近似為時(shí)，相應(yīng)的電壓近似為0 0；處于邏；處于邏輯輯1 1時(shí)，相應(yīng)的電壓近似為時(shí)，相應(yīng)的電壓近似為V VDDDDVDDIvOvTNTPvSGPvGSNiDvoVoL 00VGSN=VDDVSGP=0輸入為高電平，輸出為低電平輸入為高電平，輸出為低電平VDDIvOvTNTPvSGPvGSNiDvoVoH VDD0VSGP=VDDVGSN=0輸入為低電平，輸出為高電平輸入為低電平，輸出為高電平DCBA246vI/VvO/V4206810810T TN N截止截止T TN N在飽和區(qū)；在飽和區(qū)；T TP P在可變電阻區(qū)在可變電阻區(qū)T TN N、 T TP P均在飽和區(qū)均在飽和區(qū)T TP P在飽

49、和區(qū)，在飽和區(qū)，T TN N在可變電阻區(qū)在可變電阻區(qū)T TP P截止截止CMOSCMOS反相器在電容負(fù)載情況下，其開(kāi)通時(shí)反相器在電容負(fù)載情況下，其開(kāi)通時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間是相等的，平均傳輸延遲時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間是相等的，平均傳輸延遲時(shí)間約為間約為10ns10ns。VDDIvOvTNTPCLVDDIvOvTPCLiDP（0）CMOSCMOS反相器在電容負(fù)載下的工作情況反相器在電容負(fù)載下的工作情況VDDTN1TP2TN2TP1ABLVDDTN1TP2TN2TP1ABL總結(jié)總結(jié)：對(duì)于對(duì)于MOS門(mén)，若使用正電源（門(mén)，若使用正電源（NMOS、CMOS）驅(qū)）驅(qū)動(dòng)管串與并或再非；若使用負(fù)電源（動(dòng)管串與并或再非；若使用

50、負(fù)電源（PMOS）驅(qū)動(dòng)管串或并）驅(qū)動(dòng)管串或并與再非。與再非。LVDDTP5TP4TP3TN1TP2TN2TP1ABTN3TN4TN5XABX=A+BX=AB+XX=AB+A+BX=A B=1ABL=A B邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)oIvv /Iovv /CCTPTN+5V-5VTGoIvv/Iovv /CC傳輸門(mén)由兩管柵極的互補(bǔ)信號(hào)傳輸門(mén)由兩管柵極的互補(bǔ)信號(hào) C C 和和 C C 控制，控制，當(dāng)當(dāng)C=1C=1時(shí)，開(kāi)關(guān)開(kāi)通；時(shí)，開(kāi)關(guān)開(kāi)通；C=0C=0時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻近似為一個(gè)常數(shù)，阻值約為數(shù)關(guān)的導(dǎo)通電阻近似為一個(gè)常數(shù)，阻值約為數(shù)百歐。百歐。CMOSCMOS傳輸門(mén)工作原理：傳輸門(mén)

51、工作原理：oIvv /Iovv /CCTPTN+5V-5VC C接低電平接低電平-5V-5V，T TN N柵壓柵壓為為-5V-5V，T TP P柵壓為柵壓為+5V +5V ，當(dāng)當(dāng)V VI I在（在（-5-5 +5+5）V V范圍范圍時(shí)，時(shí)，T TN N、 T TP P均不導(dǎo)通均不導(dǎo)通開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的。開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的。C C接高電平接高電平+5V+5V，T TN N柵壓為柵壓為+5V+5V，當(dāng)，當(dāng)V VI I在（在（-5-5 +3+3）V V范圍時(shí)范圍時(shí)T TN N導(dǎo)通；導(dǎo)通； T TP P柵壓為柵壓為-5V-5V，當(dāng)，當(dāng)V VI I在（在（-3-3 +5+5）V V范圍時(shí)范圍時(shí)T TP P導(dǎo)通；當(dāng)導(dǎo)

52、通；當(dāng)V VI I在（在（-3-3 +3+3）V V范圍時(shí)范圍時(shí)T TN N、 T TP P均導(dǎo)通均導(dǎo)通開(kāi)關(guān)是閉合的。開(kāi)關(guān)是閉合的。94CMOSCMOS傳輸門(mén)和雙向模擬開(kāi)關(guān)傳輸門(mén)和雙向模擬開(kāi)關(guān) uI/uo uo/uI VDD C TN TP C TG uI/uo uo/uI C C C0、 ，TN和和TP截止，相當(dāng)于截止，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。C1、 ，TN和和TP導(dǎo)通，相當(dāng)于導(dǎo)通，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)接通開(kāi)關(guān)接通，uoui。1 C0 C 由于由于T T1 1、T T2 2管的結(jié)構(gòu)形式是對(duì)稱(chēng)的，即漏極和源極管的結(jié)構(gòu)形式是對(duì)稱(chēng)的，即漏極和源極可互易使用，因而可互易使用，因而CMOSCMOS傳輸門(mén)屬于雙向

53、器件，它的輸入傳輸門(mén)屬于雙向器件，它的輸入端和輸出端也可互易使用端和輸出端也可互易使用。95特點(diǎn)：需外接上拉電阻。特點(diǎn)：需外接上拉電阻。應(yīng)用：與應(yīng)用：與OC門(mén)類(lèi)似，門(mén)類(lèi)似， 輸出端可以并接，實(shí)現(xiàn)輸出端可以并接，實(shí)現(xiàn)“線(xiàn)與線(xiàn)與”功能；功能； 實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。ABY 六、漏極開(kāi)路的六、漏極開(kāi)路的CMOSCMOS門(mén)電路（門(mén)電路（ODOD）96 A EN TP2 TP1 Y TN1 TN2 A EN 1 1 EN Y +VDD (a) CMOS三態(tài)門(mén)電路 (b) 邏輯符號(hào) 電路的輸出有電路的輸出有高阻態(tài)、高電平和低電平高阻態(tài)、高電平和低電平3 3種狀態(tài)，是一種三態(tài)門(mén)。種狀態(tài)，是一種三態(tài)門(mén)。

54、 時(shí)，時(shí)，TP2、TN2均均截止，截止，Y與地和電源都斷開(kāi)與地和電源都斷開(kāi)了，輸出端呈現(xiàn)為高阻態(tài)。了，輸出端呈現(xiàn)為高阻態(tài)。 時(shí)，時(shí)，TP2、TN2均導(dǎo)均導(dǎo)通，通，TP1、TN1構(gòu)成反相器。構(gòu)成反相器。1 EN0 ENAY 1.CMOS1.CMOS三態(tài)門(mén)之一三態(tài)門(mén)之一七、七、CMOSCMOS三態(tài)輸出門(mén)三態(tài)輸出門(mén)97 時(shí)，時(shí)，TG截止，輸出端呈現(xiàn)高阻態(tài)。截止，輸出端呈現(xiàn)高阻態(tài)。 時(shí)，時(shí)，TG導(dǎo)通，導(dǎo)通， 。1 EN0 ENAY 2. CMOS2. CMOS三態(tài)門(mén)之二三態(tài)門(mén)之二CMOSCMOS門(mén)電路的各系列的性能比較門(mén)電路的各系列的性能比較13 .0261.0021374HCT系列系列0.0037

55、.52.974BCT系列系列15.50.15DP/pJ1.550.002PD/mW1075tpd/ns74HC系列系列4000/4000B系列系列 類(lèi)型類(lèi)型參數(shù)參數(shù)0.008722各種門(mén)電路的延遲時(shí)間與功耗的關(guān)系圖各種門(mén)電路的延遲時(shí)間與功耗的關(guān)系圖BiCMOSECLCMOS NMOSTTLPDtpd 驅(qū)動(dòng)器件應(yīng)能對(duì)負(fù)載器件提供灌電流最驅(qū)動(dòng)器件應(yīng)能對(duì)負(fù)載器件提供灌電流最大值。大值。 驅(qū)動(dòng)器件必須對(duì)負(fù)載器件提供足夠大的驅(qū)動(dòng)器件必須對(duì)負(fù)載器件提供足夠大的拉電流。拉電流。 驅(qū)動(dòng)器件的輸出的電壓必須處在負(fù)載器驅(qū)動(dòng)器件的輸出的電壓必須處在負(fù)載器件所要求的輸入電壓范圍內(nèi)，包括高、件所要求的輸入電壓范圍內(nèi)，包

56、括高、低電壓值。低電壓值。采用接口電路時(shí)需要考慮的幾個(gè)條件：采用接口電路時(shí)需要考慮的幾個(gè)條件：因兩者的電壓參數(shù)兼容，不需外加接口因兩者的電壓參數(shù)兼容，不需外加接口電路，只需按電流大小計(jì)算出扇出數(shù)。電路，只需按電流大小計(jì)算出扇出數(shù)。VDDT1T2VCCR1R2T3T4R3驅(qū)動(dòng)門(mén)驅(qū)動(dòng)門(mén)負(fù)載門(mén)負(fù)載門(mén)VDDT1T2VccR1R2DR3T1T2 T3RP用用TTLTTL驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)CMOS-HCTCMOS-HCT時(shí)，由于電壓參數(shù)兼容，不需外加時(shí)，由于電壓參數(shù)兼容，不需外加接口電路，在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，常被用作接口器件。接口電路，在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，常被用作接口器件。上拉電阻上拉電阻RP接接VDD，將，將TTL電

57、路的輸電路的輸出高電平提高出高電平提高到能與到能與CMOS電路兼容的水電路兼容的水平。平。（1/6）74HC04LEDR1輸入輸入LEDR1輸入輸入VccDFOHIVVR DFCCIVVR OLV （1/6）74HC041輸入輸入1輸入輸入50 50 繼電器繼電器將兩個(gè)反相器作為驅(qū)動(dòng)電路將兩個(gè)反相器作為驅(qū)動(dòng)電路為防止干擾，一般不讓多余輸入端懸空，對(duì)多余輸入端的處為防止干擾，一般不讓多余輸入端懸空，對(duì)多余輸入端的處理以不改變電路工作狀態(tài)及穩(wěn)定可靠為原則。理以不改變電路工作狀態(tài)及穩(wěn)定可靠為原則。與類(lèi)門(mén)的多余輸與類(lèi)門(mén)的多余輸入端接電源正端入端接電源正端或類(lèi)門(mén)的多余輸或類(lèi)門(mén)的多余輸入端接地入端接地CM

58、OSCMOS門(mén)門(mén)多余輸入端接地多余輸入端接地TTLTTL“或或”類(lèi)門(mén)類(lèi)門(mén)利用反相器將輸利用反相器將輸入端接地，輸出入端接地，輸出的高電位接多余的高電位接多余輸入端輸入端通過(guò)上拉電阻接通過(guò)上拉電阻接電源正端電源正端TTLTTL“與與”類(lèi)門(mén)類(lèi)門(mén)處理方法處理方法門(mén)的類(lèi)型門(mén)的類(lèi)型與工作與工作端并接端并接用用1010 100100 F F的大電容與直流電源并聯(lián)以濾除的大電容與直流電源并聯(lián)以濾除不必要的頻率成分，并且對(duì)每一集成芯片加不必要的頻率成分，并且對(duì)每一集成芯片加接接0.10.1 F F的電容器以濾除開(kāi)關(guān)噪聲。的電容器以濾除開(kāi)關(guān)噪聲。將電源地與信號(hào)地分開(kāi)，先將信號(hào)地匯集在將電源地與信號(hào)地分開(kāi)，先將信

59、號(hào)地匯集在一點(diǎn)，然后將二者用最短的導(dǎo)線(xiàn)連在一起，一點(diǎn)，然后將二者用最短的導(dǎo)線(xiàn)連在一起，以避免含有多種脈沖波形的大電流引到某數(shù)以避免含有多種脈沖波形的大電流引到某數(shù)字器件的輸入端而導(dǎo)致系統(tǒng)正常的邏輯功能字器件的輸入端而導(dǎo)致系統(tǒng)正常的邏輯功能失常。失常。當(dāng)系統(tǒng)兼有模擬和數(shù)字兩種器件時(shí)，需將兩當(dāng)系統(tǒng)兼有模擬和數(shù)字兩種器件時(shí)，需將兩者的地分開(kāi)，然后選用一個(gè)合適的共同點(diǎn)接者的地分開(kāi)，然后選用一個(gè)合適的共同點(diǎn)接地，以免除兩者的相互影響。地，以免除兩者的相互影響。要注意連線(xiàn)盡可能短，以減少接線(xiàn)電容而導(dǎo)要注意連線(xiàn)盡可能短，以減少接線(xiàn)電容而導(dǎo)致寄生反饋有可能引起寄生振蕩。致寄生反饋有可能引起寄生振蕩。CMOSC

60、MOS器件在使用和儲(chǔ)存過(guò)程中要注意靜電感器件在使用和儲(chǔ)存過(guò)程中要注意靜電感應(yīng)導(dǎo)致?lián)p傷的問(wèn)題，可以采用靜電屏蔽加以應(yīng)導(dǎo)致?lián)p傷的問(wèn)題，可以采用靜電屏蔽加以 防護(hù)。防護(hù)。一、二極管和一、二極管和BJTBJT的開(kāi)關(guān)特性的開(kāi)關(guān)特性 影響它們的開(kāi)關(guān)速度的主要因素是器件內(nèi)影響它們的開(kāi)關(guān)速度的主要因素是器件內(nèi) 部的電荷存儲(chǔ)和消散的時(shí)間。部的電荷存儲(chǔ)和消散的時(shí)間。二、利用二極管和二、利用二極管和BJTBJT可以構(gòu)成簡(jiǎn)單的二極可以構(gòu)成簡(jiǎn)單的二極 管與門(mén)、或門(mén)電路和管與門(mén)、或門(mén)電路和BJTBJT反相器。反相器。三、三、TTLTTL反相器的輸入級(jí)由反相器的輸入級(jí)由BJTBJT構(gòu)成，具有飽和、構(gòu)成，具有飽和、 截止、放大和倒置放大等截止、放大和倒置放大等4 4種模式。采用推種模