數字電子電路[2]課件

1、數字電子電路23.4 MOS邏輯門邏輯門一、一、MOS晶體管晶體管有三個電極：源極有三個電極：源極S S，漏極，漏極D D，柵極，柵極G G它是電壓控制器件，用柵極電壓來控制漏極電流。它是電壓控制器件，用柵極電壓來控制漏極電流。分類：分類：N N型溝道型溝道耗盡型（實線）耗盡型（實線） 夾斷電壓夾斷電壓DSGDSGP P型溝道型溝道增強型（虛線）增強型（虛線） 開啟電壓開啟電壓DSGDSG數字電子電路2對于對于N N管：管：MOS管作開關使用時管作開關使用時: :對于對于P P管：管：“1” 當柵極當柵極G G加低電平（小于管子開啟電壓加低電平（小于管子開啟電壓VthVth）時，源極）時，源極

2、S S、漏極、漏極D D相當于開關斷開。相當于開關斷開。 當柵極當柵極G G加高電平（大于管子開啟電壓加高電平（大于管子開啟電壓VthVth約約2V2V）時，源極）時，源極S S、漏極、漏極D D相當于開關閉合。相當于開關閉合。 當柵極當柵極G G加高電平（大于管子開啟電壓加高電平（大于管子開啟電壓VthVth約約 2V2V）時，源極）時，源極S S、漏極、漏極D D相當于開關斷開。相當于開關斷開。 當柵極當柵極G G加低電平（小于管子開啟電壓加低電平（小于管子開啟電壓VthVth）時，源極）時，源極S S、漏極、漏極D D相當于開關閉合。相當于開關閉合。DSG“0”DSG“1”“0”數字電子

3、電路2（一）（一）EEMOS反相器反相器1電路圖電路圖當當Vi = “0” 時，時，To 截止，截止， TL導通導通當當Vi = “1” 時，時，TL ，To均導通，均導通， To驅動管驅動管TL負載管負載管要使要使VOL接近于接近于0，則要求，則要求 gmo gmlVO = VOH = VDD VTLVO = VOL =12gmLgmo(VDD VTL)VDDVoT0DTLSDSGVi數字電子電路22電路特點電路特點 ( P91 )（1）單一電源，結構簡單；）單一電源，結構簡單；（2）負載管始終工作于飽和區(qū)，工作速度低，功耗大；）負載管始終工作于飽和區(qū)，工作速度低，功耗大；（3）最大輸出電壓

4、為）最大輸出電壓為VDDVGS（th）NL,產生不必要的電源損失；產生不必要的電源損失；（4）輸出高、低電平之比）輸出高、低電平之比Vgmo/gml,取決于輸取決于輸 入管和負載管中跨導之比。所以有時稱為入管和負載管中跨導之比。所以有時稱為“有比電路有比電路”。數字電子電路2（二）（二）MOS門電路門電路與非門與非門當當A、B中只要有一個輸入信號中只要有一個輸入信號Vi=“0”VT，則管子截止。則管子截止。輸出輸出Y VDD VTL “1”當當A、B中輸入信號中輸入信號Vi =“1” （VT）時，時，T1、T2導通導通輸出輸出Y“0”顯然顯然 Y AB0 11T11YVDDTLAT2B0數字電

5、子電路22或非門或非門當當A、B中只要有一個輸入信號中只要有一個輸入信號Vi為高電平（為高電平（VT）時，該管導通。）時，該管導通。輸出輸出 Y 0當當A、B中輸入信號中輸入信號Vi為低電平（為低電平（VT）時，）時，T1、T2截止截止輸出輸出 Y VDD VTL=“1”顯然顯然 YABT1VDDTLAT2BY“1”=“0”“ 0”=“1”“0”數字電子電路23.5 CMOS電路電路 它由一個它由一個PMOS管和一個管和一個NMOS管串聯互補組成。通常管串聯互補組成。通常以以 PMOS 管作負載管，管作負載管，NMOS 管作輸入管。管作輸入管。 1電路結構電路結構VDDVoT0DTLSDSGV

6、iGCMOS反相器反相器數字電子電路22工作原理工作原理a當當Vi= “0”低電平時低電平時VGSN0（V）VGS(TH)N TN 截止，等效為一個很大的電阻截止，等效為一個很大的電阻Roff = 1012 VGSP 0 VDD = VDD VGS(TH)P TP 導通，等效為一個較小的電阻導通，等效為一個較小的電阻Ron = 103 b當當Vi= VDD 高電平時高電平時VGSNVDDVGS(TH)N TN 導通。導通。而而 VGSP Vi VDD = VDD VDD VGS(TH)P TP 截止。截止。 V00V 低電平低電平電路起到反相器的作用電路起到反相器的作用故故 Vo=Vo=Rof

7、fRoff+Ron VDD VDD 高電平高電平VDDVoTNDTPSDSGViG數字電子電路23電路特點電路特點（2）靜態(tài)功耗極低；）靜態(tài)功耗極低；（3）抗干擾能力較強；）抗干擾能力較強；（4）電源利用率高；）電源利用率高；（5）輸入阻抗高，帶負載能力強。）輸入阻抗高，帶負載能力強。（1）集成度高；）集成度高；電壓傳輸特性電壓傳輸特性ViVo數字電子電路21CMOS與非門與非門2CMOS或非門或非門ABYVDDTPTPTNTNT1T2T3T4ABYVDDT3T1T4T2 CMOS邏輯門電路邏輯門電路數字電子電路23帶緩沖級的與非門電路帶緩沖級的與非門電路它是由它是由PMOS和和NMOS管并聯

8、互補組成管并聯互補組成BAYVDD=ABABA+B CMOS傳輸門電路傳輸門電路數字電子電路21電路結構電路結構NMOS 管柵極接管柵極接 CPMOS 管柵極接管柵極接 CVDDVo/ViTPVi/VoCCTN V0 Vi Vi 不能傳輸過去不能傳輸過去當當 C VDD “1” 、C “0” 時，時，當當 C “0” 、C “1” 時，時，TP、TN均導通均導通TP、TN均截止均截止2邏輯符號邏輯符號Vi/VoCVo/ViCCVo / ViVi /VoCTG數字電子電路2（1）三態(tài)輸出）三態(tài)輸出 CMOS 門結構之一門結構之一 (P 103)1電路結構電路結構當當 EN =“0”時，時，當當E

9、N =“1”時，時， Y = A Y = 高阻態(tài)高阻態(tài)TP，TN均導通均導通TP，TN均截止均截止“0”=A= 高阻態(tài)高阻態(tài)“1”TNTPTPTNAYVDDEN1VDDCMOS三態(tài)門三態(tài)門數字電子電路2( a )TPVDDTPENATNY1（2）三態(tài)輸出）三態(tài)輸出 CMOS 門結構之二門結構之二 Y = A Y = A Y Y呈高阻態(tài)呈高阻態(tài)當當 EN=“0”EN=“0”時，時，當當 EN=“1”EN=“1”時，時，“0”A=A“1”A=A“1”= =高阻態(tài)高阻態(tài)“0”“0”“1”= =高阻態(tài)高阻態(tài)當當 EN=“1”EN=“1”時，時， Y = A Y = A當當 EN=“0”EN=“0”時，時， Y Y呈高阻態(tài)呈高阻態(tài)( b )TNYTNVDDTPENA&數字電子電路2ENYVDDTG1A傳輸門導通傳輸門導通傳輸門截止傳輸門截止 Y Y呈高阻態(tài)呈高阻態(tài)“0” Y = A Y = A= A（3）三態(tài)輸出）三態(tài)輸出 CMOS 門結構之三門結構之三當當 EN =“0”EN =“0”時，時，當當 EN =