單片機(jī)第3章講義C1

1、 三、三、 發(fā)射極耦合邏輯（發(fā)射極耦合邏輯（ECL）門）門 了解基本原理了解基本原理 主要特點：主要特點： ECL 門的優(yōu)點是速度快，因為它不用飽和態(tài)。另一優(yōu)點是工作電流平穩(wěn)，沒有動態(tài)尖峰。 ECL 門的缺點是高、低電平太接近（約0.8V）抗干擾能力差。另一個缺點是功耗較大。附：集成注入邏輯（I2L） 也叫合并型晶體管邏輯（MTL），其優(yōu)點是以恒流源供電的非門為基本單元，電路結(jié)構(gòu)簡單，集成度高、功耗較低，延遲小，速度快。 缺點是高低電平擺幅較小，約0.6V，抗干擾能力差。 四、四、 MOS邏輯門邏輯門 MOS型電路是另一種常用電路，型電路是另一種常用電路，MOS意為意為金屬金屬氧氧化物半導(dǎo)體化

2、物半導(dǎo)體（Metal-Oxide Semiconductor） （一）、（一）、MOS晶體管晶體管 晶體三極管有：晶體三極管有： E發(fā)射極發(fā)射極 B基極基極 C集電極集電極 機(jī)理是：基極電流機(jī)理是：基極電流IB 控制控制集電極電流集電極電流IC。 結(jié)構(gòu)有：結(jié)構(gòu)有： NPN PNP MOS三極管有：三極管有： S源極源極 G柵極柵極 D漏極漏極 機(jī)理是：機(jī)理是： 柵極電壓柵極電壓VG控制控制漏極電流漏極電流ID 結(jié)構(gòu)有：結(jié)構(gòu)有： N溝道溝道 P溝道溝道 MOS管的標(biāo)準(zhǔn)符號管的標(biāo)準(zhǔn)符號 和簡化符號都要會。和簡化符號都要會。 MOS管除分管除分N溝道、溝道、P溝道外，還分增強(qiáng)型和耗盡型。溝道外，還分

3、增強(qiáng)型和耗盡型。增強(qiáng)型柵壓為增強(qiáng)型柵壓為0無溝道，耗盡型柵壓為無溝道，耗盡型柵壓為0也有溝道。也有溝道。 1、MOS管的基本結(jié)構(gòu)管的基本結(jié)構(gòu) 以以N溝道增強(qiáng)型為例溝道增強(qiáng)型為例 源、漏極結(jié)構(gòu)對稱，可以互換使用源、漏極結(jié)構(gòu)對稱，可以互換使用 P襯襯 P型襯底，型襯底，N型溝道型溝道 2、 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOS管的工作特點為：管的工作特點為： 柵極電壓柵極電壓VGS小于開啟電壓小于開啟電壓VGS（th）時，時，無溝道無溝道形形成，漏極電流成，漏極電流ID為為0。VDS愛多大多大?。◥鄱啻蠖啻螅。ń刂箙^(qū)截止區(qū)） 柵極電壓柵極電壓VGS大于等于開啟電壓大于等于開啟電壓VGS（th）時，溝道形時

4、，溝道形成，有成，有ID形成，分形成，分兩種情況兩種情況： a、VDS較大較大，大于，大于 VGS VGS（th），ID隨隨VGS的的 增加而增加增加而增加。VDS 已使已使 ID 飽和，沒什么影響了。飽和，沒什么影響了。 （飽和區(qū)飽和區(qū)） b、VDS較小較小，小于，小于VGS VGS（th），ID隨隨VGS的的 增加也增加，但與增加也增加，但與VDS的大小密切相關(guān)。的大小密切相關(guān)。 或者或者 也可以這樣說：對某一也可以這樣說：對某一VGS，ID隨隨VDS線性增加線性增加， 且且VGS越大，斜率越大，等效電阻越小。越大，斜率越大，等效電阻越小。 （非飽和區(qū)非飽和區(qū) or 可調(diào)電阻區(qū)可調(diào)電阻區(qū)）

5、 用輸出特性曲線說明三個區(qū)的情況：用輸出特性曲線說明三個區(qū)的情況： 3、轉(zhuǎn)移特性和跨導(dǎo)、轉(zhuǎn)移特性和跨導(dǎo)gm VGS 和和 IDS的關(guān)系的關(guān)系通常用跨導(dǎo)表示：通常用跨導(dǎo)表示： I DS gm= VGS VDS=常數(shù)常數(shù) 它代表它代表VGS對對 IDS的的控制能力?？刂颇芰?。gm與溝道寬與溝道寬度和長度有關(guān)。度和長度有關(guān)。 溝道寬溝道寬度越寬、長度越短，度越寬、長度越短，g m越大，控制能力越強(qiáng)。越大，控制能力越強(qiáng)。4、MOS 管的輸入電阻和輸入電容管的輸入電阻和輸入電容 MOS管的管的輸入阻抗輸入阻抗指柵極到源極（或漏極）的電阻，指柵極到源極（或漏極）的電阻，由于有由于有SiO2絕緣層的阻隔，電

6、阻絕緣層的阻隔，電阻極大極大，通常在，通常在1012歐姆以歐姆以上。作為靜態(tài)負(fù)載對前級幾乎沒有什么影響。上。作為靜態(tài)負(fù)載對前級幾乎沒有什么影響。 MOS管的柵極、源極之間有很小的寄生電容，稱為管的柵極、源極之間有很小的寄生電容，稱為輸入電容輸入電容，雖然很?。◣?，雖然很?。◣譖或更?。?，但由于輸入阻抗或更?。捎谳斎胱杩箻O高，漏電流很小，所以極高，漏電流很小，所以可用來暫時存儲信息可用來暫時存儲信息（如動態(tài)（如動態(tài)RAM）。）。 另外，由于輸入阻抗極高，很少的電量便可能感應(yīng)另外，由于輸入阻抗極高，很少的電量便可能感應(yīng)出很強(qiáng)的電場，造成氧化層擊穿，出很強(qiáng)的電場，造成氧化層擊穿，所以沒有良好保

7、護(hù)的所以沒有良好保護(hù)的MOS器件比較容易因靜電而損壞。器件比較容易因靜電而損壞。5、直流導(dǎo)通電阻、直流導(dǎo)通電阻RON 直流導(dǎo)通電阻是指直流導(dǎo)通電阻是指MOS管導(dǎo)通時，漏源電壓和漏源管導(dǎo)通時，漏源電壓和漏源電流的比值：電流的比值： RON= VDS / IDS （二）、（二）、MOS 反相器反相器 MOS反相器有四種形式，我們只簡單講一下反相器有四種形式，我們只簡單講一下E/E型，型，在下一節(jié)重點講在下一節(jié)重點講CMOS反相器。反相器。 E/E MOS 反相器有兩個增強(qiáng)型反相器有兩個增強(qiáng)型MOS 管組成，一個作管組成，一個作為輸入管，一個作為負(fù)載管，兩個管子的特性（如跨導(dǎo)）為輸入管，一個作為負(fù)載

8、管，兩個管子的特性（如跨導(dǎo)）完全不同。完全不同。 由由N溝道管構(gòu)成的反相器叫溝道管構(gòu)成的反相器叫NMOS反相器。反相器。 見圖：見圖： TL是負(fù)載管是負(fù)載管，柵極接漏極，同，柵極接漏極，同 為為VDD，該管，該管恒導(dǎo)通恒導(dǎo)通，且處于，且處于 飽和區(qū)，因為：飽和區(qū)，因為： VGS VGS（th） VDS 當(dāng)輸入當(dāng)輸入VI 為低電平時為低電平時，因小，因小 于開啟電壓，于開啟電壓，T0不導(dǎo)通，則不導(dǎo)通，則 V0 = VDD VGS（th） 高高 當(dāng)輸入當(dāng)輸入VI為高電平時為高電平時，T0 也導(dǎo)通，輸出與兩管跨導(dǎo)比有關(guān)：也導(dǎo)通，輸出與兩管跨導(dǎo)比有關(guān)： gmL V0= （VDD VGS（th） ） 2 gmo = 0 因為因為 gmo gmL E/E MOS 反相器的特點：反相器的特點： 單一電源，結(jié)構(gòu)簡單。單一電源，結(jié)構(gòu)簡單。 TL始終飽和，速度慢，功耗大。始終飽和，速度慢，功耗大。