第二章邏輯門電路Z3新

1、第第二章二章 邏輯門電路邏輯門電路學(xué)會(huì)邏輯電路邏輯功能分析學(xué)會(huì)邏輯電路邏輯功能分析基本要求基本要求了解半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性了解半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性掌握基本邏輯門（與、或、與非、或非、掌握基本邏輯門（與、或、與非、或非、異或門）、三態(tài)門、異或門）、三態(tài)門、OCOC門的邏輯功能門的邏輯功能2-2二極管二極管和三極管和三極管的開關(guān)特性的開關(guān)特性2-3 基本邏輯門電路基本邏輯門電路2-4 三極管三極管三極管邏輯門電路三極管邏輯門電路（TTL）2-5 MOS邏輯門電路邏輯門電路小結(jié)小結(jié)2-1 概述概述第第二章二章 邏輯門電路邏輯門電路2-1 2-1 概述概述一、邏輯門電路：一、邏輯門電路：構(gòu)成數(shù)字邏輯電

2、路的基本元件。構(gòu)成數(shù)字邏輯電路的基本元件。 實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。門電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，門電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，與我們所講過的基本邏輯關(guān)系相對(duì)應(yīng)，門電與我們所講過的基本邏輯關(guān)系相對(duì)應(yīng)，門電路主要有：路主要有：與門與門、或門或門、與非門與非門、或非門或非門、異或門異或門等。等。在數(shù)字電路中，一般用高電平代表在數(shù)字電路中，一般用高電平代表1、低點(diǎn)平代表低點(diǎn)平代表0，即所謂的，即所謂的正邏輯系統(tǒng)正邏輯系統(tǒng)。二、邏輯門電路的分類：二、邏輯門電路的分類：二極管門電路二極管門電路三極管門電路三極管門電路TTLTTL門電

3、路門電路MOSMOS門電路門電路PMOSPMOS門門CMOSCMOS門門邏輯門邏輯門 電路電路分立分立集成集成NMOSNMOS門門TTL- TTL- 三極管三極管- -三極管三極管HTL HTL 高閾值高閾值ECL ECL 射極耦合射極耦合I I2 2L L 集成注入集成注入一、開關(guān)器件的工作狀態(tài)一、開關(guān)器件的工作狀態(tài) ViVoKVccR100VVcc只要能判斷高只要能判斷高低電平即可低電平即可K開開-Vo=1, 輸出高電平輸出高電平K合合-Vo=0, 輸出低電平輸出低電平可用三極可用三極管代替管代替2-2二極管和三極管的開關(guān)特性二極管和三極管的開關(guān)特性(1)(1)截止條件及特點(diǎn)：截止條件及特

4、點(diǎn)：VFVth，ID=IDSS0 等效電阻很大，兩端相當(dāng)于開路，等效電阻很大，兩端相當(dāng)于開路，相當(dāng)于開關(guān)斷開。相當(dāng)于開關(guān)斷開。Si管管:Vth=0.50.6V Ge管管:Vth=0.20.3V (2)(2)導(dǎo)通條件及特點(diǎn)導(dǎo)通條件及特點(diǎn): VFVth， VDVD+ 導(dǎo)通電阻很小，兩端相當(dāng)于短路，導(dǎo)通電阻很小，兩端相當(dāng)于短路，相當(dāng)于開關(guān)閉合。相當(dāng)于開關(guān)閉合。二、二極管的開關(guān)作用二、二極管的開關(guān)作用 所謂開關(guān)特性，是指器件從開通到關(guān)斷，或從關(guān)所謂開關(guān)特性，是指器件從開通到關(guān)斷，或從關(guān)斷到開通的斷到開通的。（即動(dòng)態(tài)特性）（即動(dòng)態(tài)特性）理想的開關(guān)特性是：狀態(tài)的轉(zhuǎn)換在瞬間完成。理想的開關(guān)特性是：狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

5、在瞬間完成。二、二極管的開關(guān)特性二、二極管的開關(guān)特性 當(dāng)脈沖信號(hào)的頻率很高時(shí)，開關(guān)狀態(tài)的變化速當(dāng)脈沖信號(hào)的頻率很高時(shí)，開關(guān)狀態(tài)的變化速度很快，每秒可達(dá)百萬次，這就要求器件的開關(guān)轉(zhuǎn)度很快，每秒可達(dá)百萬次，這就要求器件的開關(guān)轉(zhuǎn)換速度要在微秒甚至納秒內(nèi)完成。換速度要在微秒甚至納秒內(nèi)完成。DRLivI+-tiIFOtiIF-IRO0.1IRtstt反向電流反向電流 IR=VR/RL存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間 ts渡越時(shí)間渡越時(shí)間 tt反向恢復(fù)時(shí)間反向恢復(fù)時(shí)間 tre=ts+tt理想電流波形理想電流波形(1)(1)二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程tvIVF-VROt1 二極管從截止

6、轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄋ璧臅r(shí)間稱為二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄋ璧臅r(shí)間稱為開通時(shí)間開通時(shí)間。即即:二極管的二極管的開關(guān)速度開關(guān)速度主要由主要由反向恢復(fù)反向恢復(fù)時(shí)間決定。時(shí)間決定。tre一般為一般為nS級(jí)級(jí) 與反向恢復(fù)時(shí)間相比很短，因?yàn)樵谡蚱脮r(shí)，與反向恢復(fù)時(shí)間相比很短，因?yàn)樵谡蚱脮r(shí)，勢壘區(qū)迅速變窄，呈現(xiàn)低阻，正向電流幾乎立即達(dá)到勢壘區(qū)迅速變窄，呈現(xiàn)低阻，正向電流幾乎立即達(dá)到VF/RL，對(duì)開關(guān)速度的影響很小，一般忽略不計(jì)，對(duì)開關(guān)速度的影響很小，一般忽略不計(jì)。返回返回(3)(3)二極管的開通時(shí)間二極管的開通時(shí)間截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)cbe飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)Vb=0.7v, Vc=0.3vebc 在數(shù)字電路中，

7、在數(shù)字電路中， BJT一般工作在開關(guān)狀態(tài)，即一般工作在開關(guān)狀態(tài)，即只有只有截止和飽和兩種狀態(tài)，分別相當(dāng)于開關(guān)斷開和閉合。截止和飽和兩種狀態(tài)，分別相當(dāng)于開關(guān)斷開和閉合。二、二、BJT的動(dòng)態(tài)開關(guān)特性的動(dòng)態(tài)開關(guān)特性tOvI+VB2-VB1tOiCICS0.1ICS0.9ICStrtdtstf 由于開通時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間的存由于開通時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間的存在在,使使BJT的開關(guān)速度受到限制。的開關(guān)速度受到限制。延遲時(shí)間延遲時(shí)間 td上升時(shí)間上升時(shí)間 tr存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間 ts下降時(shí)間下降時(shí)間 tf開通時(shí)間開通時(shí)間ton關(guān)閉時(shí)間關(guān)閉時(shí)間toffBJT的的截止截止與與飽和飽和兩種狀態(tài)兩種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換，也需要一定時(shí)

8、的相互轉(zhuǎn)換，也需要一定時(shí)間，即間，即BJT內(nèi)部內(nèi)部電荷的電荷的“建建立立”與與“消散消散” 所需的時(shí)所需的時(shí)間間。所以集電極電流和輸出。所以集電極電流和輸出電壓的變化總是滯后于輸入電壓的變化總是滯后于輸入電壓的變化，導(dǎo)致上升沿和電壓的變化，導(dǎo)致上升沿和下降沿變得緩慢。下降沿變得緩慢。返回返回VCCv vIi iCRbRcbecvoR1R2AF+uccuAtuFt+ucc0.3V三極管的開關(guān)特性：三極管的開關(guān)特性：二極管二極管“與與”門電門電路路非門電路非門電路BJTBJT反相器反相器二極管二極管“或或”門電路門電路門電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路。與基本門電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路。與

9、基本邏輯關(guān)系相對(duì)應(yīng)的基本邏輯門電路有：邏輯關(guān)系相對(duì)應(yīng)的基本邏輯門電路有：與門、或門、與門、或門、非門非門及及與非門、或非門、與或非門、異或門與非門、或非門、與或非門、異或門等。等。一、二級(jí)管一、二級(jí)管“與與”門門ABC&L=ABC 符號(hào)符號(hào) +Vcc(5V) R3k W W LD1D2 D3 A B C ABCR+VCC (5V)L3V3V3V均導(dǎo)通均導(dǎo)通=3V+0.7V=3.7V限流電阻限流電阻規(guī)定規(guī)定3V為高電平，為高電平，0V為低電平，為低電平，D正向?qū)д驅(qū)▔航禐橥▔航禐?.7V。1.1.輸入均為高電平輸入均為高電平優(yōu)先導(dǎo)通并優(yōu)先導(dǎo)通并箝位在箝位在0.7V受反壓截止受反壓截止

10、VCC (5V)ABCRL0V3V3V=0.7V 當(dāng)輸入均為高電平時(shí)，輸出為高電平，否則當(dāng)輸入均為高電平時(shí)，輸出為高電平，否則輸出為低電平。輸出為低電平?！坝杏?出出0，全，全1出出1” “與門與門”2.2.輸入有低電平輸入有低電平0V0V0V均截止均截止1.1.輸入均為低電平輸入均為低電平LABC=0VR二、或門電路二、或門電路輸入均為低電平，輸出就為低電平。輸入均為低電平，輸出就為低電平。3V0V0V導(dǎo)通導(dǎo)通=3-0.7=2.3V截止截止壓降壓降0.7VABCLR2.輸入有高電平輸入有高電平只要有一個(gè)輸入為高電只要有一個(gè)輸入為高電平，輸出就為高電平。平，輸出就為高電平?！坝杏?出出1，全，

11、全0出出0” “或或”門。門。ABC1L=A+B+C 符號(hào)符號(hào)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：有電壓偏移。有電壓偏移。 與門與門引起電壓升高，引起電壓升高，或門或門引起電壓下降。引起電壓下降。所以二極管邏輯門電路只用于集成電路的內(nèi)部邏輯。所以二極管邏輯門電路只用于集成電路的內(nèi)部邏輯。ABCRVCC (5V)L0V5V5V優(yōu)先導(dǎo)通并優(yōu)先導(dǎo)通并箝位在箝位在0.7V受反壓截止受反壓截止=0.7V例：與門電路例：與門電路三、三、二極管門電路的優(yōu)缺點(diǎn)二極管門電路的優(yōu)缺點(diǎn)截止截止放大放大飽和飽和V1V2vOOvI邏輯邏輯0邏輯邏輯1電壓傳輸特性電壓傳輸特性輸出與輸入反相輸出

12、與輸入反相非門非門RbViLVccRcTVo四、非門電路四、非門電路-BJT-BJT反向器反向器1AL= A_ 符號(hào)符號(hào)1、體積大、工作不可靠。、體積大、工作不可靠。2、需要不同電源。、需要不同電源。3、各種門的輸入、輸出電平不匹配。、各種門的輸入、輸出電平不匹配。TTLTTL反相器反相器TTLTTL與非門與非門TTLTTL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)其它類型的其它類型的TTLTTL門電路門電路返回返回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(gè)等效

13、門）個(gè)等效門）MSI（10103 3個(gè)等效門）個(gè)等效門）LSI （10104 4個(gè)等效門）個(gè)等效門）VLSI（10104 4個(gè)以上等效門）個(gè)以上等效門）TTL、ECLI2L、HTL內(nèi)容概述內(nèi)容概述一、一、TTL反相器反相器1.TTL1.TTL反相器的產(chǎn)生反相器的產(chǎn)生: :若考慮基本反相器負(fù)載電容若考慮基本反相器負(fù)載電容C CL L的影響，在反相器輸出電的影響，在反相器輸出電壓壓 O O由低向高過渡時(shí)，電路由低向高過渡時(shí)，電路由由V VCCCC通過通過RcRc對(duì)對(duì)C CL L充電。充電。 vccRcTCL 反之，當(dāng)反之，當(dāng) O O由高向低過渡時(shí)，由高向低過渡時(shí)，C CL L又將通過又將通過BJT

14、BJT放電。放電。C CL L的充、放電過程均需經(jīng)歷一定的時(shí)間，必然會(huì)增加輸出電的充、放電過程均需經(jīng)歷一定的時(shí)間，必然會(huì)增加輸出電壓壓 O O波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間，導(dǎo)致基本的波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間，導(dǎo)致基本的BJTBJT反相器的反相器的開關(guān)速度不高。故需尋求更為實(shí)用的開關(guān)速度不高。故需尋求更為實(shí)用的TTLTTL電路結(jié)構(gòu)。電路結(jié)構(gòu)。 2.TTL2.TTL反相器的基本電路反相器的基本電路 Rb1 4k W Rc2 1.6k W Rc4 130 W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1K W VCC(5V) 輸入級(jí)輸入級(jí) 中間級(jí)中間級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí) 3.TTL3.T

15、TL反相器的工作原理反相器的工作原理 （1 1）當(dāng)輸入為低電平）當(dāng)輸入為低電平（ I I = 0.2 V = 0.2 V） Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)負(fù) 載載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 0.9V 0.2V OVCCVBE4VD 50.70.7 =3.6V I低電平低電平(0.2V)T1深飽和深飽和T2截止截止T3截止截止T4放大放大 O高電平高電平（3.6V）3.TTL3.TTL反相器的工作原理反相器的工作原理 （2 2）當(dāng)輸入為高電平（）當(dāng)輸入為高電平（ I I = 3.6V= 3.6V） I全為高電

16、全為高電平平(3.6V)T1倒置放大倒置放大T2飽和飽和T3飽和飽和T4截止截止 O低電平低電平0.2V） Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 3.6V 4.3V 2.1V 1.4V 0.2V Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 4.4.采用輸入級(jí)以提高工作速度采用輸入級(jí)以提高工作速度 （1 1）當(dāng)）當(dāng)TTLTTL反相器反相器 I I由由3.6V3.6V變變0.2V0.2V

17、的瞬間的瞬間 0.9V1.4V T T1 1管的變化先于管的變化先于T T2 2、 T T3 3管的變化；管的變化；T T1 1管管JeJe正偏、正偏、JcJc反偏，反偏， T T1 1工作在工作在放大狀態(tài)。放大狀態(tài)。T T1 1管射極電流管射極電流 1 1 i iB1B1很快地從很快地從T T2 2的基區(qū)抽走多余的的基區(qū)抽走多余的存儲(chǔ)電荷存儲(chǔ)電荷, ,從而加速了狀態(tài)轉(zhuǎn)換。從而加速了狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 +5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCTTLTTL與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)CBAF 二、二、TTLTTL與非門與非門Tee eeb b cc +5VFR4R2R13k

18、T2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC1.1.任一輸入為低電平任一輸入為低電平（0.3V0.3V）時(shí)）時(shí)“0”1V不足以讓不足以讓T2、T5導(dǎo)通導(dǎo)通三個(gè)三個(gè)PN結(jié)結(jié)導(dǎo)通需導(dǎo)通需2.1V二、二、TTLTTL與非門工作原理與非門工作原理+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC1.1.任一輸入為低電平（任一輸入為低電平（0.3V0.3V）時(shí)）時(shí)“0”1Vuouo=5-uR2-ube3-ube4 3.4V高電平！高電平！+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC2.2.輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.4V3.4V）時(shí)）時(shí)“1”全導(dǎo)通全導(dǎo)通電位被嵌電位被嵌在

19、在2.1V全反偏全反偏 1V截止截止2.2.輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.4V3.4V）時(shí)）時(shí)+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏全反偏“1”飽和飽和uF=0.3VABCF 此電路此電路一、電壓傳輸特性一、電壓傳輸特性2.3.2 TTL與非門的特性和技術(shù)參數(shù)與非門的特性和技術(shù)參數(shù)測試電路測試電路&+5Vuiu0u0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)傳輸特性曲線傳輸特性曲線u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)閾值閾值UT=1.4V理想的傳輸特性理想的傳輸特性輸出高電平輸出高電平輸出低點(diǎn)平輸出低點(diǎn)平1、輸出高電平、輸出高

20、電平UOH、輸出低電平、輸出低電平UOL UOH 2.4V UOL 0.4V 便認(rèn)為合格。便認(rèn)為合格。 典型值典型值UOH=3.4V UOL 0.3V 。 2、閾值電壓、閾值電壓UTuiUT時(shí)，認(rèn)為時(shí)，認(rèn)為ui是高電平。是高電平。UT=1.4V3、開門電平和關(guān)門電平、開門電平和關(guān)門電平開門電平開門電平UON是指輸出電平是指輸出電平UOL = 0.3V時(shí)允時(shí)允許輸入高電平的最小值。只有當(dāng)許輸入高電平的最小值。只有當(dāng)ui UON時(shí)時(shí)輸出才為低電平。典型值為輸出才為低電平。典型值為1.4V。關(guān)門電平關(guān)門電平UOFF是指在保證輸出為額定高電平是指在保證輸出為額定高電平UOH的的90%時(shí)允許輸入的低電平

21、的最大值。時(shí)允許輸入的低電平的最大值。只有當(dāng)只有當(dāng)uiUOFF時(shí)輸出才為高電平。時(shí)輸出才為高電平。TTL與非門的額定高電平為與非門的額定高電平為UON = 3V，額定，額定低電平低電平UOL = 0.3V。101&4.扇入系數(shù)扇入系數(shù)Ni和扇出系數(shù)和扇出系數(shù)NO 扇入數(shù)扇入數(shù): : 取決于門的輸入端取決于門的輸入端 的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù) 扇出數(shù)扇出數(shù): : 帶同類門的個(gè)數(shù)。帶同類門的個(gè)數(shù)。 灌電流負(fù)載：輸出低電平時(shí)。灌電流負(fù)載：輸出低電平時(shí)。當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增加時(shí)，總當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增加時(shí)，總的灌電流的灌電流I IILIL將增加將增加, ,引起輸引起輸出低電壓出低電壓V VOLOL的升高。的升高。

22、 （負(fù)載門）（驅(qū)動(dòng)門）ILOLOLIIN負(fù)載門負(fù)載門驅(qū)動(dòng)門驅(qū)動(dòng)門0 VCC(5V) Rb1 4kW T1 IIL T4 T3 Rc4 130W D IILIOL帶拉電流負(fù)載：門輸出高電平時(shí)帶拉電流負(fù)載：門輸出高電平時(shí)當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增多時(shí)，必當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增多時(shí)，必將引起輸出高電壓的降低。將引起輸出高電壓的降低。 （負(fù)載門）（驅(qū)動(dòng)門）IHOHOHIIN1&01負(fù)載門負(fù)載門驅(qū)動(dòng)門驅(qū)動(dòng)門1 VCC(5V) Rb1 4kW T1 IIL T4 T3 Rc4 130W D IIHIOH例例 查得基本的查得基本的TTL與非門與非門7410的參數(shù)如下：的參數(shù)如下： IOL16mA，IIL1.6mA，

23、IOH0.4mA，IIH0.04mA.試試計(jì)算其帶同類門時(shí)的扇出數(shù)。計(jì)算其帶同類門時(shí)的扇出數(shù)。解：解： (1)低電平輸出時(shí)的扇出數(shù)低電平輸出時(shí)的扇出數(shù)OL16mA101.6mAN (2)高電平輸出時(shí)的扇出數(shù)高電平輸出時(shí)的扇出數(shù)OH0.4mA100.04mAN若若N NOLOLNNOHOH，則取較小的作為電路的扇出數(shù)。，則取較小的作為電路的扇出數(shù)。例題：扇出數(shù)計(jì)算舉例例題：扇出數(shù)計(jì)算舉例5. 傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間 表征門電路開關(guān)速度的參數(shù)表征門電路開關(guān)速度的參數(shù) 電路在輸入脈沖波形的作用下，其輸出波形相對(duì)于電路在輸入脈沖波形的作用下，其輸出波形相對(duì)于輸入波形延遲了多長的時(shí)間。輸入波形延遲了多

24、長的時(shí)間。 輸入輸入 同相同相 輸出輸出 反相反相 輸出輸出 50% tPLH 50% 90% 10% tr tPLH 90% 50% 10% tf 50% tPLH tPLH 90% 50% 10% tf 90% 50% 10% tr VOL VOH VOL VOH 0V VCC 平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間 tPdtPLH 為門電路輸出由低電平轉(zhuǎn)換到高電平所經(jīng)歷的時(shí)間為門電路輸出由低電平轉(zhuǎn)換到高電平所經(jīng)歷的時(shí)間; tPHL為由高電平轉(zhuǎn)換到低電平所經(jīng)歷的時(shí)間。為由高電平轉(zhuǎn)換到低電平所經(jīng)歷的時(shí)間。(tPLHtPHL)/2線與線與: :將門電路的將門電路的輸出端并聯(lián)輸出端并聯(lián)，以，以實(shí)現(xiàn)與邏

25、輯實(shí)現(xiàn)與邏輯功能功能的方法。的方法。TTLTTL與非門能實(shí)現(xiàn)與非門能實(shí)現(xiàn)“線與線與”嗎嗎? ?輸出輸出電阻電阻多發(fā)射多發(fā)射極極三極管三極管Av vOVCC(+5V)T1T2T4T3D負(fù)載負(fù)載Rb1Rc2Rc4Re2BCRO問題問題四、其它類型四、其它類型TTLTTL門電路門電路 VCC(5V) Rc4 130W W Rc2 1.6kW W Rb2 1.6kW W T4 T2 T3 T1 A B Re2 1kW W D VC C(5 V ) Rc4 1 3 0 W W Rc2 1 .6 k W W Rb 2 1 .6 k W W T4 T2 T3 T1 A B Re2 1 k W W D vOH

26、vOLXAv vOVCC(+5V)T1T2T4T3D負(fù)載負(fù)載Rb1Rc2Rc4Re2BCRO集電極開路集電極開路TTL“TTL“與非與非”門（門（OCOC門）門）+5VFRc2R13kT2R3T1T3b1c1ABCRLUCC以外接上拉電阻以外接上拉電阻RL代替原代替原TTL與非門中的與非門中的T4。1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) TTL 電路電路 TTL 電路電路 D C B A T3 T3 VCC RP L A B C D&)()(CDABL2、OC門可以實(shí)現(xiàn)門可以實(shí)現(xiàn)“線與線與”功能功能UCCF1F2F3FF=F1F2F3RL輸出級(jí)輸出級(jí)UCCRLT3T3T3F=F1F2F3?UCCRLF1F2F

27、3F任一導(dǎo)通任一導(dǎo)通F=0UCCRLF1F2F3F全部截止全部截止F=1F=F1F2F3?所以：所以：F=F1F2F3!集電極開路門的缺點(diǎn)：集電極開路門的缺點(diǎn)：l 由于由于OC門輸出不是推拉式門輸出不是推拉式(Totem)結(jié)構(gòu)，電路的上結(jié)構(gòu)，電路的上升延遲很大，這是因?yàn)椋荷舆t很大，這是因?yàn)椋?T3退出飽和狀態(tài)很慢；退出飽和狀態(tài)很慢； 對(duì)輸出負(fù)載電容的充電電流只能通過外接的對(duì)輸出負(fù)載電容的充電電流只能通過外接的RL來提供。因此，輸出波形的上升沿時(shí)間很大。來提供。因此，輸出波形的上升沿時(shí)間很大。 Rc的選擇受到一定的限制的選擇受到一定的限制三態(tài)指輸出除了有高、三態(tài)指輸出除了有高、低電平狀態(tài)以外，

28、還有低電平狀態(tài)以外，還有一個(gè)一個(gè)高阻態(tài)。高阻態(tài)。在普通在普通TTL門電路上加一門電路上加一個(gè)個(gè)三態(tài)鉗位電路，三態(tài)鉗位電路，并將一并將一個(gè)輸入端作為個(gè)輸入端作為使能端使能端CS。1.1.電路組成電路組成三態(tài)邏輯門（三態(tài)邏輯門（TSL） R1 R2 R4 VCC T4L T3 R3T1與非門A B CS T5 T6 T7 R5 R66 VCC D3.6V1.4V0.7V=AB當(dāng)當(dāng)CS= 1CS= 1時(shí)時(shí) R1 R2 R4 VCC T4L T3 R3T1與非門與非門A B CS T5 T6 T7 R5 R66 VCC D當(dāng)當(dāng)CS=0CS=0時(shí)時(shí)0.2V0.2V0.9V低電平低電平0.9V開路開路CS

29、數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端LAB10010111011100高阻高阻三態(tài)與非門真值表三態(tài)與非門真值表 &ABFE符號(hào)符號(hào)輸輸出出高高阻阻功能表功能表高電平起作用高電平起作用1E 0E ABF &ABFE符號(hào)符號(hào)輸輸出出高高阻阻0E 1E ABF 功能表功能表低電平起作用低電平起作用另一種形式的三態(tài)與非門：另一種形式的三態(tài)與非門：多路數(shù)據(jù)傳輸多路數(shù)據(jù)傳輸 多個(gè)部件以多個(gè)部件以TSL門作為輸出，并以線與的方式連門作為輸出，并以線與的方式連接，構(gòu)成接，構(gòu)成總線形式總線形式的電路。的電路。方法：方法：分時(shí)控制各個(gè)門的分時(shí)控制各個(gè)門的CSCS端，端，使相應(yīng)的使相應(yīng)的TSLTSL門的

30、門的CS =1CS =1，其它，其它TSLTSL門的門的CS =0CS =0。要求：要求：同一時(shí)刻，只允許一個(gè)部同一時(shí)刻，只允許一個(gè)部件的數(shù)據(jù)進(jìn)入總線，其它應(yīng)與總件的數(shù)據(jù)進(jìn)入總線，其它應(yīng)與總線斷路。線斷路。&ABCS&ABCS&ABCS總線總線&ABCS4.4.三態(tài)門的應(yīng)用：三態(tài)門的應(yīng)用：E=0，門門1導(dǎo)通，門導(dǎo)通，門2禁止，禁止，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)從ABE=1E=1，門門2 2導(dǎo)通，門導(dǎo)通，門1 1禁止，禁止，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)從B BA A兩個(gè)三態(tài)門組成的電路，兩個(gè)三態(tài)門組成的電路，門門1為為低低電平使能電平使能門門2為為高高電平使能電平使能&三態(tài)門可以用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)

31、的三態(tài)門可以用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸雙向傳輸：NMOSNMOS反相器反相器CMOSCMOS門電路門電路CMOSCMOS電路電路返回返回MOS集成電路包括：集成電路包括：CMOSCMOS電路電路NMOSNMOS管管PMOSPMOS電路電路NMOSNMOS電路電路PMOSPMOS管管互補(bǔ)電路互補(bǔ)電路PMOS與與NMOS電路的原電路的原理相同，電源極性相反。理相同，電源極性相反。NMOS管PMOS管MOS管的符號(hào)管的符號(hào)MOS集成電路特點(diǎn)：集成電路特點(diǎn)：制造工藝簡單、成品率較高、功耗制造工藝簡單、成品率較高、功耗低、速度快、組成的邏輯電路比較低、速度快、組成的邏輯電路比較簡單，集成度高、抗干擾能力強(qiáng)，

32、簡單，集成度高、抗干擾能力強(qiáng)，特別適合于大規(guī)模集成電路特別適合于大規(guī)模集成電路。 概述概述PMOSNMOS襯底與漏源間的襯底與漏源間的PNPN結(jié)始終處于反結(jié)始終處于反偏偏，NMOSNMOS管的襯底總是接到電路管的襯底總是接到電路的的最低電位最低電位，PMOSPMOS管的襯底總是管的襯底總是接到電路的接到電路的最高電位最高電位柵極相連柵極相連做輸入端做輸入端漏極相連漏極相連做輸出端做輸出端電源電壓電源電壓V VDDDDV VT1T1+|V+|VT2T2| |，V VDDDD適用范圍較大可在適用范圍較大可在3 318V18V， V VT1T1-NMOS-NMOS的開啟電壓的開啟電壓V VT2T2-

33、PMOS-PMOS的開啟電壓的開啟電壓工作原理：工作原理：輸入為低電平輸入為低電平V VIL IL = 0V= 0V時(shí)時(shí)V VGS1GS1V VT1T1T T1 1管截止；管截止；|V|VGS2GS2| | V VT2 T2 電路中電流近似為零（忽略電路中電流近似為零（忽略T T1 1的的截止漏電流）截止漏電流）,V,VDDDD主要降落在主要降落在T T1 1上，輸出為高電平上，輸出為高電平V VOHOHVVDDDDT T2 2導(dǎo)通導(dǎo)通輸入為高電平輸入為高電平V VIHIH = V = VDDDD時(shí)，時(shí)，T T1 1通通T T2 2截止，截止，V VDDDD主要降在主要降在T T2 2上，上，

34、輸出為低電平輸出為低電平V VOLOL0V0V。實(shí)現(xiàn)邏輯實(shí)現(xiàn)邏輯“非非”功能功能AF 一、一、CMOSCMOS電路電路1.CMOS反相器反相器VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOvOvIVGS(th)PVGS(th)PAB段，段，T2導(dǎo)通，導(dǎo)通，T1截止。截止。v vO=VOHVDDCD段，段，T1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止。截止。v vO=VOL0如果如果T1,T2參數(shù)相同，參數(shù)相同，v vI為為1/2VDD時(shí)，兩管內(nèi)阻相等，時(shí)，兩管內(nèi)阻相等，則則CMOS反相器反相器閾值電壓閾值電壓1/2VDDCMOS反相器的電壓傳輸特反相器的電壓傳輸特性接近于理想的反相器：性接近于理想的反相器：. 靜

35、態(tài)電流靜態(tài)電流0，功耗小，功耗小;.推拉式輸出級(jí)：帶負(fù)載能推拉式輸出級(jí)：帶負(fù)載能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換速度快。力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換速度快。UCCST2DT1AFCMOS反相器的電壓傳輸特性反相器的電壓傳輸特性1.與非門與非門二輸入二輸入“與非與非”門電路結(jié)構(gòu)如圖門電路結(jié)構(gòu)如圖每 個(gè) 輸 入 端 與 一每 個(gè) 輸 入 端 與 一 個(gè)個(gè) NMOS管和一個(gè)管和一個(gè)PMOS管的柵極相連管的柵極相連當(dāng)當(dāng)A A和和B B為高電平時(shí)為高電平時(shí): :1兩 個(gè) 并 聯(lián) 的兩 個(gè) 并 聯(lián) 的PMOSPMOS管管T T3 3、T T4 4兩個(gè)串聯(lián)的兩個(gè)串聯(lián)的NMOS TNMOS T1 1、T T2 2通通通通止止止止0101通通止止通通1止止當(dāng)當(dāng)A A和和B B有一個(gè)或一個(gè)有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平時(shí)以上為低電平時(shí): :電路輸出高電平電路輸出