數(shù)字電子電路第3章 集成邏輯門

1、1n第第3章章 集成邏輯門集成邏輯門 n 3.1 3.1 晶體管開關(guān)特性晶體管開關(guān)特性n 3.2 TTL3.2 TTL集成門電路集成門電路 n 3.2.1 TTL3.2.1 TTL集成門電路概述集成門電路概述 n 3.2.2 TTL3.2.2 TTL與非門主要外部特性與非門主要外部特性n 3.2.3 TTL OC3.2.3 TTL OC門和三態(tài)輸出門特性門和三態(tài)輸出門特性n 3.2.4 TTL3.2.4 TTL系列器件主要性能比較系列器件主要性能比較n 3.3 CMOS3.3 CMOS集成門電路集成門電路2n本章主要介紹：本章主要介紹：n晶體管晶體管/MOS/MOS管的管的開關(guān)特性開關(guān)特性nT

2、TLTTL集成邏輯門集成邏輯門/CMOS/CMOS集成邏輯門的集成邏輯門的: :n基本工作原理基本工作原理n主要外部特性主要外部特性3n作業(yè)：n3.3、3.4、3.11、3.13補3.1、補3.2n補3.3、補3.4、補3.54內(nèi)容概述內(nèi)容概述集集成成邏邏輯輯門門雙極型集成邏輯門雙極型集成邏輯門MOS集成邏輯門集成邏輯門按器件類型分按器件類型分PMOSNMOSCMOS按集成度分按集成度分SSI（100以下以下個等效門）個等效門）MSI（10103 3個等效門）個等效門）LSI （10104 4個等效門）個等效門）VLSI（10104 4個以上等效門）個以上等效門）TTL、CMOS門電路門電路的

3、工作原理、的工作原理、外部特性外部特性、電參數(shù)的含電參數(shù)的含義及使用特點義及使用特點TTL、ECLI2L、HTL本章重點本章重點第三章第三章 門電路門電路(P55)(P55)53.1 3.1 晶體管的開關(guān)特性晶體管的開關(guān)特性(P(P5454) )理想二極管：理想二極管：1 1）外加正向電壓，二極管導(dǎo)通且電）外加正向電壓，二極管導(dǎo)通且電阻阻=0=02 2）外加反向電壓，二極管截止且電）外加反向電壓，二極管截止且電阻無窮大阻無窮大實際二極管：實際二極管：1 1）正向?qū)ǎ瑢?dǎo)通電壓）正向?qū)?，?dǎo)通電壓V Vth th 0.7V00.7V02 2）反向截止時漏電流）反向截止時漏電流Is 0Is 03

4、3） V Vthth 和和Is Is 與溫度有關(guān)，溫度與溫度有關(guān)，溫度 V Vthth 、Is Is 理想二極管：開關(guān)動作瞬間完成。理想二極管：開關(guān)動作瞬間完成。實際二極管：實際二極管：1）二極管由截止到導(dǎo)通：）二極管由截止到導(dǎo)通：PN結(jié)電容充電，開通時間結(jié)電容充電，開通時間Ton2）二極管由導(dǎo)通到截止：）二極管由導(dǎo)通到截止：PN結(jié)電容放電，關(guān)斷時間結(jié)電容放電，關(guān)斷時間ToffAK導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止1. 1. 穩(wěn)態(tài)開關(guān)特性：穩(wěn)態(tài)開關(guān)特性：2. 2. 瞬態(tài)開關(guān)特性：瞬態(tài)開關(guān)特性：3.1.13.1.1二極管的開關(guān)特性二極管的開關(guān)特性(P(P5454) )6一、二極管與門：一、二極管與門：A(v) B

5、(v)Y(v) 0(通) 0(通) 0(通) 3(斷) 3(斷) 0(通) 3(通) 3(通)0.70.70.73.7二、二極管或門：二、二極管或門：A(v) B(v)Y(v) 0(通) 0(通)0(斷) 3(通)3(通) 0(斷)3(通) 3(通)-0.72.32.32.3A BY 0 0 0 1 1 0 1 10001A BY 0 0 0 1 1 0 1 10111電壓關(guān)系表電壓關(guān)系表電壓關(guān)系表電壓關(guān)系表邏輯真值表邏輯真值表邏輯真值表邏輯真值表Y=ABY=A+B利用二極管導(dǎo)通后的利用二極管導(dǎo)通后的鉗位作用鉗位作用實現(xiàn)邏輯電路實現(xiàn)邏輯電路分立元器件門電路分立元器件門電路( (補充補充) )7

6、3.1.2 3.1.2 三極管的開關(guān)特性三極管的開關(guān)特性(P61)(P61)8n1. 1. 三極管穩(wěn)態(tài)開關(guān)特性三極管穩(wěn)態(tài)開關(guān)特性n基本單管共射電路基本單管共射電路 n 單管共射電路的傳輸特性單管共射電路的傳輸特性9VccRuIuO電子開關(guān)電子開關(guān)（門電路）（門電路）問題問題2 2：高、低電平的范圍？：高、低電平的范圍？電路類型不同，范圍不同電路類型不同，范圍不同（輸出典型值）（輸出典型值）TTL:CMOS:低電平低電平:0.1鍺鍺0.3V硅硅高電平高電平:3 5V低電平低電平:0V高電平高電平:VDD (3 18V)(補充)bce問題問題1 1：如何獲得高低電平？：如何獲得高低電平？返回T開關(guān)

7、特性返回門結(jié)構(gòu)10條件：條件：發(fā)射結(jié)：反偏（發(fā)射結(jié)：反偏（VBVE）集電結(jié)：反偏（集電結(jié)：反偏（VBVC）ib0, ic0, ie0條件：條件：發(fā)射結(jié)：正偏（發(fā)射結(jié)：正偏（VBVE）集電結(jié)：反偏（集電結(jié)：反偏（VBVC）ic= ib條件：條件：發(fā)射結(jié)：正偏（發(fā)射結(jié)：正偏（VBVE）集電結(jié)：正偏（集電結(jié)：正偏（VBVC）實際三極管由實際三極管由截止截止飽和飽和飽和飽和截止截止都不能在瞬間完成，而需要一個過渡過程。都不能在瞬間完成，而需要一個過渡過程。1）截止）截止飽和：開通時間飽和：開通時間 Ton2）飽和）飽和截止：關(guān)斷時間截止：關(guān)斷時間 Toff3. 三極管的開關(guān)應(yīng)用三極管的開關(guān)應(yīng)用反相器反

8、相器（p61）:自己看。定性分析，不計算。自己看。定性分析，不計算。bceVCE=VCES 0 3.1.2 3.1.2 三極管的開關(guān)特性三極管的開關(guān)特性(P61)(P61)電子開關(guān)RcVVIiCESCCBSb113.2 TTL集成邏輯門集成邏輯門(P66)(P66)3.2.1 3.2.1 晶體管晶體管邏輯門電路（晶體管晶體管邏輯門電路（TTLTTL）121314由上述可見：由上述可見：n只要只要輸入有一個低電平輸入有一個低電平n輸出輸出即為即為高電平高電平n稱電路處于稱電路處于關(guān)態(tài)關(guān)態(tài)n只有當(dāng)只有當(dāng)輸入全部為高電平時輸入全部為高電平時n輸出輸出才為才為低電平低電平n稱電路處于稱電路處于開態(tài)開態(tài)

9、n電路具有電路具有“與非與非”邏輯功能邏輯功能153.2.1 TTL3.2.1 TTL與非門電路與非門電路 (P66)(P66)3.2 TTL3.2 TTL集成邏輯門集成邏輯門(P66)(P66)輸入級：實現(xiàn)輸入級：實現(xiàn)A、B、C的與運算的與運算輸出級：推拉式輸出結(jié)構(gòu)輸出級：推拉式輸出結(jié)構(gòu)中間級：放大級，提中間級：放大級，提供兩個反相的信號供兩個反相的信號返回電壓傳輸輸出管輸出管返回噪聲電子開關(guān)163.2.2 TTL3.2.2 TTL與非門的外特性及主要參數(shù)與非門的外特性及主要參數(shù)TTL“TTL“與非與非”門輸入電壓門輸入電壓V VI I與輸出電壓與輸出電壓V VO O之間的關(guān)系曲線，之間的關(guān)

10、系曲線，即即 V VO O = f= f（V VI I）轉(zhuǎn)折區(qū)中點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)折區(qū)中點所對應(yīng)的輸入電壓輸入電壓值稱為值稱為閾值電壓閾值電壓VTH（使輸出電平翻轉(zhuǎn)的輸（使輸出電平翻轉(zhuǎn)的輸入電壓）入電壓）閾值電壓閾值電壓Vth=1.4V截止區(qū)截止區(qū)，T T4 4關(guān)門關(guān)門輸出高電平輸出高電平V VOH OH 3.6V 3.6V飽和區(qū)飽和區(qū), T T4 4開門開門輸出低電平輸出低電平V VOL OL 0.3V 0.3V1.1.電壓傳輸特性電壓傳輸特性(P69)(P69)轉(zhuǎn)折區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)線性區(qū)線性區(qū)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)瞬態(tài)門結(jié)構(gòu)返回噪聲173.2.2 TTL與非門的主要外部特性與非門的主要外部特性n1. 1. 電壓傳

11、輸特性電壓傳輸特性nabab段段：截止區(qū)：截止區(qū) vI0.6V，輸出高電平，輸出高電平3.6vnbcbc段：線性區(qū)段：線性區(qū) 0.6V vI 1.3Vndede段：段：飽和區(qū)飽和區(qū) 輸出低電平輸出低電平0.3v18n由電壓傳輸特性可知由電壓傳輸特性可知TTL“TTL“與非與非”門門n幾個主要特性參數(shù)幾個主要特性參數(shù) （1）輸出邏輯高電平輸出邏輯高電平VOH和輸出邏輯低電平和輸出邏輯低電平VOLn輸出邏輯高電平輸出邏輯高電平VOH： 電壓傳輸特性曲線截止區(qū)的輸出電壓電壓傳輸特性曲線截止區(qū)的輸出電壓n輸出邏輯低電平輸出邏輯低電平VOL ： 電壓傳輸特性曲線飽和區(qū)電壓傳輸特性曲線飽和區(qū) 的輸出電壓的

12、輸出電壓19（2）開門電平開門電平Von和關(guān)門電平和關(guān)門電平Voff及閾值電及閾值電壓壓Vth通常規(guī)定通常規(guī)定TTL與非門輸出高電平與非門輸出高電平VOH3V：為額定邏輯高電平：為額定邏輯高電平：n規(guī)定規(guī)定TTL與非門輸出低電平與非門輸出低電平VOL0.35V：為額定邏輯低電平：為額定邏輯低電平：20n關(guān)門電平關(guān)門電平Voff ： 在保證輸出為額定高電平（在保證輸出為額定高電平（3V）的）的90（2.7V）的條）的條件下，允許的輸入低電平的最大值。件下，允許的輸入低電平的最大值。n開門電平開門電平Von ： 在保證輸出為額定低電平（在保證輸出為額定低電平（0.35V）的條件下，允許的）的條件下

13、，允許的輸入高電平的最小值。輸入高電平的最小值。n閾值電壓閾值電壓Vth : 轉(zhuǎn)折區(qū)的中點對應(yīng)的輸入電壓轉(zhuǎn)折區(qū)的中點對應(yīng)的輸入電壓 一般一般:Vth 1.4V21 （3 3）抗干擾能力）抗干擾能力n以噪聲容限的數(shù)值來定量地說明門電路的抗干擾能力以噪聲容限的數(shù)值來定量地說明門電路的抗干擾能力n在輸入低電平時在輸入低電平時，為了保證穩(wěn)定的關(guān)態(tài)，為了保證穩(wěn)定的關(guān)態(tài)， 輸入低電平加上瞬態(tài)的干擾信號不應(yīng)超過關(guān)門電平輸入低電平加上瞬態(tài)的干擾信號不應(yīng)超過關(guān)門電平Voff ，n因此，在輸入低電平時，允許的干擾容限為：因此，在輸入低電平時，允許的干擾容限為：n稱為：稱為：低電平噪聲容限低電平噪聲容限ILoffN

14、LVVV22n在輸入高電平時，為了保證穩(wěn)定的開態(tài)，在輸入高電平時，為了保證穩(wěn)定的開態(tài)， 輸入高電平加上瞬態(tài)的干擾信號不應(yīng)低于開門電平輸入高電平加上瞬態(tài)的干擾信號不應(yīng)低于開門電平Von ，n因此，在輸入高電平時，允許的干擾容限為：因此，在輸入高電平時，允許的干擾容限為：n稱為：稱為：高電平噪聲容限高電平噪聲容限onIHNHVVV23n在一般情況下，影響電壓傳輸特性的主要原因：在一般情況下，影響電壓傳輸特性的主要原因：n環(huán)境溫度和電源電壓環(huán)境溫度和電源電壓n總的趨勢：總的趨勢：n溫度溫度輸出高電平輸出高電平、輸出低電平、輸出低電平閾值電壓閾值電壓n電源電壓變化電源電壓變化輸出高電平變化輸出高電平變

15、化n一般：一般：VOHVCC ，對輸出低電平影響不大。對輸出低電平影響不大。24n2. TTL2. TTL與非門輸入特性與非門輸入特性n輸入電壓和輸入電流之間的關(guān)系曲線輸入電壓和輸入電流之間的關(guān)系曲線ni iI I以流出輸入端為正方向以流出輸入端為正方向n從輸入特性反映了輸入短路電流的大小從輸入特性反映了輸入短路電流的大小25n實際應(yīng)用時，經(jīng)常會遇到輸入端通過一個電阻接地實際應(yīng)用時，經(jīng)常會遇到輸入端通過一個電阻接地的情況的情況n輸入電阻輸入電阻Ri對工作狀態(tài)的影響：對工作狀態(tài)的影響：n為了為了保證關(guān)態(tài)保證關(guān)態(tài)：n須須vIVoffn對于典型對于典型TTL與非門與非門nRi0.91k11CCBES

16、IiiVVvRRRIIivi R26n為了為了保證開態(tài)保證開態(tài)：n須須vIVonn對于典型對于典型TTL與非門與非門n Ri3.2knRi的存在使輸入低電平提高的存在使輸入低電平提高n削弱了電路的抗干擾能力削弱了電路的抗干擾能力27n多余輸入端的連接多余輸入端的連接2829當(dāng)當(dāng)VIL = 0V(接地接地)時的電流。時的電流。方向：由輸入端流出（方向：由輸入端流出（ iI 為正）為正）此時前級驅(qū)動門導(dǎo)通，此時前級驅(qū)動門導(dǎo)通，iIL灌灌入前級門，為灌電流負(fù)載入前級門，為灌電流負(fù)載輸入高電平電流輸入高電平電流（輸入漏電流輸入漏電流IIH ）2.2.輸入特性：輸入伏安特性輸入特性：輸入伏安特性(P71

17、)(P71)Vcc1+-vIvoiI+VCC1vI1vo11vI2vo2 輸入低電平電流輸入低電平電流此時前級驅(qū)動門截止，此時前級驅(qū)動門截止， iIL從從前級門流入，為拉電流負(fù)載前級門流入，為拉電流負(fù)載輸入短路電流輸入短路電流IIS mA 4.1IIS30門導(dǎo)通時，門導(dǎo)通時，io灌入門電路，灌入門電路，稱為稱為灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載+VCC1vIvoio門截止時，門截止時，io從門電路流從門電路流出，稱為出，稱為拉電流負(fù)載拉電流負(fù)載iOHiOL拉電流拉電流增大增大，輸出高電平會降低輸出高電平會降低。io,管子功耗管子功耗，毀壞器件。，毀壞器件。拉電流的最大值拉電流的最大值 IOH 稱為稱為拉電流

18、拉電流負(fù)載負(fù)載能力。能力。問？問？+VCC1vIvoiovo灌電流灌電流增大增大，輸出低電平會升高輸出低電平會升高。io,管子功耗管子功耗，毀壞器件。，毀壞器件。灌電流的最大值灌電流的最大值 IOL 稱為稱為灌電流負(fù)灌電流負(fù)載載能力。能力。3.3.輸出特性：拉電流和灌電流輸出特性：拉電流和灌電流(P71)(P71)RONROFFT3T4+-+VCCRLvI=0.3VvOHvI= 3.6VRL+-vOL+VCC+VCCRONROFFT3T431+5v1Ri+-VIVo輸入端接電阻輸入端接電阻Ri：Ri小則小則VI??；小； Ri大則大則VI大大(1)開門電阻：開門電阻：當(dāng)當(dāng) Ri大大于于3.2k時

19、，輸入時，輸入端端相當(dāng)于接高電平相當(dāng)于接高電平（邏輯（邏輯1），稱），稱3.2k為開門電阻，為開門電阻，用用Ron表示。表示。(2)關(guān)門電阻：關(guān)門電阻：當(dāng)當(dāng) Ri小小于于0.91k時，輸時，輸入端入端相當(dāng)于接低電平相當(dāng)于接低電平（邏輯（邏輯0），稱），稱0.91k為關(guān)門電為關(guān)門電阻，用阻，用Roff表示。表示。問？問？Ri=100 ，Vo =？Ri=10K， Vo =？Ri=開路，開路， Vo =？5.5.輸入負(fù)載特性輸入負(fù)載特性（72)72)32 扇入系數(shù)扇入系數(shù) N Ni i：是指合格的輸入端的個數(shù)是指合格的輸入端的個數(shù) 扇出系數(shù)扇出系數(shù) N NO O：是指在灌電流（輸出低電平）狀是指在灌

20、電流（輸出低電平）狀態(tài)下驅(qū)動同類門的個數(shù)。態(tài)下驅(qū)動同類門的個數(shù)。ISOLmaxO/IINNoNo越大，說明門電路的負(fù)載能力越強(qiáng)。越大，說明門電路的負(fù)載能力越強(qiáng)。7. 7. 平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間t tpd pd (P74)(P74)6.6.扇入、扇出系數(shù)扇入、扇出系數(shù)(P76)(P76)輸出端允許的最大輸出端允許的最大灌電流灌電流輸入短路電流輸入短路電流（1.4mA1.4mA）111111tPLH33三態(tài)三態(tài)邏輯邏輯門門（TSL）TTLTTL集電極開路集電極開路 “ “與非與非”門門（OCOC門）門）TTLTTL或非門、異或門等：外特性和或非門、異或門等：外特性和與非門相同與非門相同

21、3.2.33.2.3其它類型其它類型TTLTTL門電路門電路（P76P76）34n推拉式輸出結(jié)構(gòu)的推拉式輸出結(jié)構(gòu)的TTLTTL門電門電路可以將兩個門的輸出端路可以將兩個門的輸出端直接并接嗎？直接并接嗎？n不能！不能！n兩個門兩個門Y1Y1、Y2Y2無論處于開無論處于開態(tài)、關(guān)態(tài)都呈低阻抗，大態(tài)、關(guān)態(tài)都呈低阻抗，大電流會損壞門電路，電流會損壞門電路，3510當(dāng)將兩個當(dāng)將兩個TTL“TTL“與非與非”門門輸出端直接并聯(lián)輸出端直接并聯(lián)時：時：回路阻抗很小，回路阻抗很小，產(chǎn)生一個很大的產(chǎn)生一個很大的電流電流產(chǎn)生一個大電流產(chǎn)生一個大電流1 1、抬高門、抬高門2 2輸出輸出低電平低電平2 2、會因功耗過大、

22、會因功耗過大損壞門器件損壞門器件TTLTTL門電路輸出門電路輸出端不能直接并聯(lián)端不能直接并聯(lián)TTLTTL門輸出端并聯(lián)問題門輸出端并聯(lián)問題(P78)(P78)36TTL與非門電路與非門電路 TTLTTL集電極開路門（集電極開路門（OCOC門）門）(P79)(P79)當(dāng)輸入使當(dāng)輸入使T5導(dǎo)通，導(dǎo)通， F輸出低電平；輸出低電平；當(dāng)輸入使當(dāng)輸入使T5截止，截止， F輸出高電平，電輸出高電平，電壓接近電源電壓壓接近電源電壓VC。 OC門完成門完成“與非與非”邏輯功邏輯功能能 OCOC門的結(jié)構(gòu)門的結(jié)構(gòu)RLVC外外接接集電極開路與非門（集電極開路與非門（OC門）門）輸出邏輯電平：輸出邏輯電平：低電平低電平0

23、.3V高電平為高電平為VC（5-30V）ABF 邏輯符號邏輯符號：37 OC門輸出端并聯(lián)，實現(xiàn)門輸出端并聯(lián)，實現(xiàn)“線與線與”邏輯邏輯邏輯等效符號邏輯等效符號21F FF_CDAB_CDAB可驅(qū)動高電壓負(fù)載可驅(qū)動高電壓負(fù)載可驅(qū)動大電流負(fù)載可驅(qū)動大電流負(fù)載外接上拉電阻和電源外接上拉電阻和電源F相當(dāng)于相當(dāng)于“與門與門”RLVCOCOC門的應(yīng)用門的應(yīng)用（P73P73）只有只有F1和和F2的輸出管的輸出管都截止時，都截止時，F(xiàn)才輸出才輸出高電平；高電平； F1和和F2中只要有一中只要有一個低電平，則輸出為個低電平，則輸出為低。電流全部灌入導(dǎo)低。電流全部灌入導(dǎo)通的這支輸出管。通的這支輸出管。38 OC門應(yīng)

24、用門應(yīng)用-電平轉(zhuǎn)換器電平轉(zhuǎn)換器OCOC門應(yīng)用（續(xù)）門應(yīng)用（續(xù)）( (補充補充) )OC門需外接電阻，所以電源門需外接電阻，所以電源VC可以選可以選5V30V，因此，因此OC門作為門作為TTL電路可以和其它不同類型不同電平的邏電路可以和其它不同類型不同電平的邏輯電路進(jìn)行連接輯電路進(jìn)行連接TTL電路驅(qū)動電路驅(qū)動CMOS電路圖電路圖C M O S 電 路 的電 路 的 VD D = 5 V 1 8 V ， 特 別 是， 特 別 是VDD VCC時，必須選用時，必須選用集電極開路（集電極開路（OC門）門）TTL電路電路CMOS電源電壓電源電壓VDD = 5V時，一般的時，一般的TTL門可門可以直接驅(qū)動

25、以直接驅(qū)動CMOS門門391F輸出為輸出為高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)記為記為ZZ輸出除具有高、低電平狀態(tài)外，輸出除具有高、低電平狀態(tài)外，還有還有第三種第三種輸出狀態(tài)輸出狀態(tài) 高阻高阻狀態(tài)狀態(tài)（又稱禁止態(tài)或失效態(tài)）（又稱禁止態(tài)或失效態(tài)）,故稱為故稱為三態(tài)門三態(tài)門（TSL)1(或或0)與普通與普通TTL門一樣，門一樣，輸出有兩種狀態(tài)輸出有兩種狀態(tài)0也有使能端也有使能端高電平有效高電平有效的三態(tài)門的三態(tài)門TTLTTL三態(tài)邏輯門（三態(tài)邏輯門（TSLTSL）（P74P74）比普通門比普通門多一個輸多一個輸入端入端+VCCROFFT3T4ABFRONEN+VCCROFFT3T4ABENFROFF三態(tài)門的邏輯符號三態(tài)

26、門的邏輯符號AF&ENBF=AB ，EN=0時時Z ，EN=1時時稱作使能端，稱作使能端，低電平有效低電平有效40高阻狀態(tài)與非功能 ZF ABF1E0E_高阻狀態(tài)與非功能 ZF ABF0E1E_使使能能端端的的兩兩種種控控制制方方式式低電平使能低電平使能高電平使能高電平使能三態(tài)門的邏輯符號三態(tài)門的邏輯符號ABF EFAB E3.2.4 3.2.4 其他系列其他系列TTLTTL門電路門電路(P75-78)(P75-78)使能端的有效電平使能端的有效電平（P74P74）41 實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)總線分時共享：控制各個門總線分時共享：控制各個門的使能端，任意時刻的使能端，任意時刻只能有只能有一個

27、一個門占用總線，其余門均門占用總線，其余門均為高阻態(tài)。為高阻態(tài)。 實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸輸出：輸出：使使EN=1，G1通通，G2高高阻，數(shù)據(jù)阻，數(shù)據(jù)D0反相后送上總線。反相后送上總線。輸入：輸入：使使EN=0，G1高阻，高阻，G2通通，數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)D1反相后傳入設(shè)備內(nèi)。反相后傳入設(shè)備內(nèi)。內(nèi)內(nèi)外外高阻高阻高阻高阻三態(tài)門的應(yīng)用三態(tài)門的應(yīng)用（P75P75）423.5 CMOS3.5 CMOS門電路門電路三個極三個極源極源極S漏極漏極D柵極柵極G電壓控制器件，用柵極電壓控制器件，用柵極電壓控制漏源電流。電壓控制漏源電流。N溝道溝道P溝道溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型1.N

28、溝道溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型GDS開啟電壓開啟電壓 UTN 0UGSUTN 時導(dǎo)通時導(dǎo)通， UGSUTN 時截止。時截止。2.P溝道溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型開啟電壓開啟電壓 UTP 0UGS UTP 時導(dǎo)通時導(dǎo)通， UGS UTP 時截止時截止 。GDS3.4.1 MOS3.4.1 MOS管的開關(guān)特性管的開關(guān)特性(P81)(P81)43PMOSNMOS柵極柵極G G相連相連作輸入端作輸入端漏極漏極D D相連相連作輸出端作輸出端工作原理：工作原理：1 1、A A為低電平為低電平V VIL IL = 0V= 0V時時T T1 1管截止；管截止；T T2 2導(dǎo)通導(dǎo)通F F輸出為高電平輸出為高電平V VOHOHVVD

29、DDD2 2、A A為高電平為高電平V VIHIH = V = VDDDD時時實現(xiàn)邏輯實現(xiàn)邏輯“非非”功能功能AF F F輸出為低電平輸出為低電平V VOLOL0V0V。T T1 1管導(dǎo)通；管導(dǎo)通；T T2 2截止截止特點：特點：1.壓控器件，輸入端（柵極）電流壓控器件，輸入端（柵極）電流=02.輸出高電平輸出高電平 V VOHOHVVDDDD3. .輸出低電平輸出低電平 V VOLOL0V0V電源電壓電源電壓V VDDDD適用范圍較大可在適用范圍較大可在3 318V18V3.5.1 CMOS3.5.1 CMOS反相器的反相器的工作原理工作原理（P89P89）44iI輸入外接電阻與輸入電壓的關(guān)

30、系：輸入外接電阻與輸入電壓的關(guān)系：珊極電流珊極電流 iI=0，無論無論Ri多大多大，都有，都有 ui = UIL =0VRi最大可達(dá)107iIVDD1Ri+-uiuoiI=0 ,CMOS輸入阻抗極大，極輸入阻抗極大，極易拾取靜電及干擾信號，在輸入端易拾取靜電及干擾信號，在輸入端產(chǎn)生高壓，毀壞器件，故使用時要產(chǎn)生高壓，毀壞器件，故使用時要防靜電，且輸入端不能懸空！防靜電，且輸入端不能懸空！CMOSCMOS輸入負(fù)載特性輸入負(fù)載特性( (補充補充) )45 iD輸入電壓輸入電壓u uI I與輸出電壓與輸出電壓u uO O的關(guān)系的關(guān)系ui = UIL 時， uo = VDDiD0ui = UIH時，

31、uo = 0ViD0靜態(tài)時（穩(wěn)定輸出高或低電平）靜態(tài)時（穩(wěn)定輸出高或低電平） iI0， iD0，CMOS門電路靜態(tài)功耗極低。門電路靜態(tài)功耗極低。此區(qū)域為轉(zhuǎn)折區(qū)，此區(qū)域為轉(zhuǎn)折區(qū)，閾值閾值電壓電壓UTH= VDD CMOSCMOS電壓傳輸特性電壓傳輸特性(P90)(P90)46門導(dǎo)通時，門導(dǎo)通時，io灌入門電路，灌入門電路，稱為灌電流負(fù)載稱為灌電流負(fù)載 輸出伏安特性：輸出伏安特性：輸出電流與輸出電壓之間的關(guān)系輸出電流與輸出電壓之間的關(guān)系+VDD1uiuoio門截止時，門截止時，io從門電路流從門電路流出，稱為拉電流負(fù)載出，稱為拉電流負(fù)載iOHio,管子功耗管子功耗，毀壞器件。，毀壞器件。拉電流的最

32、大值拉電流的最大值 IOH 稱為稱為拉電流負(fù)載拉電流負(fù)載能力。能力。灌電流的最大值灌電流的最大值 IOL 稱為稱為灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載能力。能力。問？問？+VDD1uiuoiouoCMOSCMOS輸出伏安特性輸出伏安特性( (補充）補充）+-+VDDRLui=0VuOHRONROFFui= VDD+-RLuOL+VDD+VDDRONROFFiOL47 抗干擾能力：抗干擾能力：噪聲容限噪聲容限低電平噪聲容限低電平噪聲容限U NL高電平噪聲容限高電平噪聲容限U NH+VDD1ui1uo11ui2uo20VVDDuo1UNH0VVDDui2VDD ( UTH )U NL取13VDDCMOS電路CMO

33、SCMOS噪聲容限噪聲容限( (補充補充) )48柵極控制電壓柵極控制電壓為互補信號，為互補信號，如如C=0，C=VDD工作原理：工作原理：由此可見傳輸門相當(dāng)由此可見傳輸門相當(dāng)于一個理想的開關(guān)，且可實現(xiàn)雙向傳輸于一個理想的開關(guān)，且可實現(xiàn)雙向傳輸CMOSCMOS傳輸門（傳輸門（TGTG）(P100)(P100)當(dāng)當(dāng)C = 0VC = 0V， C= VC= VDDDD時時T TN N和和T TP P均截止，均截止，V VI I由由0 0V VDDDD變化時，傳輸變化時，傳輸門呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，相門呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)斷開當(dāng)于開關(guān)斷開當(dāng)當(dāng)C = VC = VDDDD， C= 0VC= 0V時，時，V VI I在在0 0V VDDDD范圍變化時，范圍變化時，T TN N