第45講TTL與MOS電路ppt課件

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（4-54-5）主主 講：吳玉新講：吳玉新手手 機(jī)機(jī):時(shí) 間：間：2019-9-302019-9-30、10-1210-12T知識(shí)回顧1 1、二極管的開(kāi)關(guān)特性、二極管的開(kāi)關(guān)特性1 1輸入高，截止，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸出高輸入高，截止，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸出高2 2輸入低，導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)閉合，輸出低輸入低，導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)閉合，輸出低2 2、三極管的開(kāi)關(guān)特性、三極管的開(kāi)關(guān)特性1 1輸入低，輸入低，vIVONvIIBS=VCC/RCiBIBS=VCC/RC，飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通( (都正偏都正偏) ) ，開(kāi)關(guān)閉合，開(kāi)關(guān)閉合，輸出低輸出低VCC

2、0.2V很小很小數(shù)百歐數(shù)百歐2 2第三章 邏輯門電路3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 二極管和三極管的開(kāi)關(guān)特性二極管和三極管的開(kāi)關(guān)特性3.3 TTL3.3 TTL門電路的工作原理及電器特性門電路的工作原理及電器特性3.4 MOS3.4 MOS門電路的工作原理及電器特性門電路的工作原理及電器特性3 31 1 、門電路、門電路: :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, ,常用的門電路有與門、或門、非門、與非門、或非門、異或常用的門電路有與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、與或非門等。門、與或非門等。2 2、 邏輯門電路的分類邏輯門電路的分類

3、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門電路門電路MOSMOS門電路門電路PMOSPMOS門門CMOSCMOS門門邏輯門電路邏輯門電路分立門電路分立門電路集成門電路集成門電路NMOSNMOS門門3.1 概述一、 數(shù)字集成電路簡(jiǎn)介4 4數(shù)字集成電路按規(guī)模分為數(shù)字集成電路按規(guī)模分為）nIntegratio Scale LargeVery VLSI超大規(guī)n)Integratio Scale LargeLSI大規(guī)n)Integratio Scale Medium-MSI中規(guī)）nIntegratio Scale SmallSSI小規(guī)所含元器件數(shù)）IC模模模（每片按規(guī)模分100/片片

4、（1001000）/片片103 105 /片片105 以上以上/片片按導(dǎo)電類型可分為按導(dǎo)電類型可分為）兼容型（）雙極型（）單極型（按導(dǎo)電類型BJTFETBJTFET3.1 概述5 51CMOS集成電路集成電路:廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路 4000 4000系列系列74HC 74HCT74VHC 74VHCT速度慢速度慢與與TTL不兼容不兼容抗干擾抗干擾功耗低功耗低74LVC 74AUC速度加快速度加快與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾抗干擾功耗低功耗低速度兩倍于速度兩倍于74HC與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾抗干擾功耗低功耗

5、低低低(超低超低)電壓電壓速度更加快速度更加快與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾功耗低抗干擾功耗低 74 74系列系列74LS系列系列74AS系列系列 74ALS2TTL 集成電路集成電路:廣泛應(yīng)用于中大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于中大規(guī)模集成電路3、CMOS和TTL介紹3.1 概述6 6四、理想的開(kāi)關(guān)元件四、理想的開(kāi)關(guān)元件接通狀態(tài)：電阻為接通狀態(tài)：電阻為0 0 流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流完全由外電路決定流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流完全由外電路決定斷開(kāi)狀態(tài)：阻抗無(wú)窮大斷開(kāi)狀態(tài)：阻抗無(wú)窮大 流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流為流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流為0 0斷開(kāi)與接通之間的轉(zhuǎn)換在瞬間完成斷開(kāi)與接通之間的轉(zhuǎn)換在瞬間完成3.1 概述概述7 73.2

6、半導(dǎo)體二極管門電路半導(dǎo)體二極管門電路3.2.1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1. 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 圖圖3 二極管的開(kāi)關(guān)電路二極管的開(kāi)關(guān)電路 圖圖1高低電平實(shí)現(xiàn)原理電路高低電平實(shí)現(xiàn)原理電路 將圖將圖1中的開(kāi)關(guān)用二極管代替，則可得到圖中的開(kāi)關(guān)用二極管代替，則可得到圖3所示的半導(dǎo)體所示的半導(dǎo)體二極管開(kāi)關(guān)電路二極管開(kāi)關(guān)電路 8 8二極管的靜態(tài)特性：二極管的靜態(tài)特性：反向反向擊穿擊穿反向飽反向飽和電流和電流門限電壓門限電壓Si:0.60.7VGe:0.2 0.3V3.2.1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 圖圖3 二極管的開(kāi)關(guān)電路二極管的開(kāi)關(guān)電路9 9導(dǎo)通區(qū)導(dǎo)通區(qū)正向?qū)▔航?/p>

7、不能忽正向?qū)▔航挡荒芎雎裕珒?nèi)阻和外接電略，但內(nèi)阻和外接電阻相比可忽略阻相比可忽略二極管是理想開(kāi)二極管是理想開(kāi)關(guān)正向?qū)▔航店P(guān)正向?qū)▔航岛蛢?nèi)阻均可忽略和內(nèi)阻均可忽略外電路等效電源和電阻都外電路等效電源和電阻都很小，不能忽略二極管正很小，不能忽略二極管正向?qū)▔航岛蛢?nèi)阻向?qū)▔航岛蛢?nèi)阻3.2.1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1010截止區(qū)截止區(qū)反向電阻反向電阻rRRL可忽略，反向飽和電流可忽略，反向飽和電流Is可忽略可忽略為保證可靠截止，通常在二極管兩端加負(fù)偏壓為保證可靠截止，通常在二極管兩端加負(fù)偏壓3.2.1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1111 對(duì)于圖對(duì)于圖3

8、所示二極管開(kāi)關(guān)電路，由所示二極管開(kāi)關(guān)電路，由于二極管具有單向?qū)щ娦裕仕上喈?dāng)于二極管具有單向?qū)щ娦?，故它可相?dāng)于受外加電壓控制的開(kāi)關(guān)。于受外加電壓控制的開(kāi)關(guān)。設(shè)設(shè)vi的高電平為的高電平為VIHVCC， vi的低電平為的低電平為VIL0，且，且D為理想為理想元件，即正向?qū)娮铻樵凑驅(qū)娮铻?，反向電阻無(wú)窮大，則穩(wěn)態(tài)時(shí)當(dāng)，反向電阻無(wú)窮大，則穩(wěn)態(tài)時(shí)當(dāng)vIVIHVCC時(shí)，時(shí)，D截止，輸出電壓截止，輸出電壓vDVOH VCC 將電路處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下，將電路處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下，晶體二極管所呈現(xiàn)的開(kāi)關(guān)特性稱為晶體二極管所呈現(xiàn)的開(kāi)關(guān)特性稱為穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)特性。穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)特性。 圖圖3 二極管的開(kāi)關(guān)電路

9、二極管的開(kāi)關(guān)電路3.2.1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1212 當(dāng)當(dāng)vIVIL0時(shí)，時(shí)，D導(dǎo)通，輸出電導(dǎo)通，輸出電壓壓vo VOL 0 圖圖3 二極管的開(kāi)關(guān)電路二極管的開(kāi)關(guān)電路 即可以用輸入電壓即可以用輸入電壓vi的高低電平控的高低電平控制二極管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并在輸出端得到制二極管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并在輸出端得到相應(yīng)的高低電平相應(yīng)的高低電平3.2.1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2.二極管動(dòng)態(tài)特性：二極管動(dòng)態(tài)特性： 當(dāng)電路處于動(dòng)態(tài)狀態(tài)，即二極管兩端電壓突然反向時(shí)，半當(dāng)電路處于動(dòng)態(tài)狀態(tài)，即二極管兩端電壓突然反向時(shí)，半導(dǎo)體二極管所呈現(xiàn)的開(kāi)關(guān)特性稱為動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)特導(dǎo)體二

10、極管所呈現(xiàn)的開(kāi)關(guān)特性稱為動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)特性）性）1313二極管的動(dòng)態(tài)電流波形如圖二極管的動(dòng)態(tài)電流波形如圖4所示所示3.2.1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 圖圖4 二極管動(dòng)態(tài)電流波形二極管動(dòng)態(tài)電流波形 這是由于在輸入電壓轉(zhuǎn)換狀這是由于在輸入電壓轉(zhuǎn)換狀態(tài)的瞬間，二極管由反向截止到態(tài)的瞬間，二極管由反向截止到正向?qū)〞r(shí)，內(nèi)電場(chǎng)的建立需要正向?qū)〞r(shí)，內(nèi)電場(chǎng)的建立需要一定的時(shí)間，所以二極管電流的一定的時(shí)間，所以二極管電流的上升是緩慢的；當(dāng)二極管由正向上升是緩慢的；當(dāng)二極管由正向?qū)ǖ椒聪蚪刂箷r(shí)，二極管的電導(dǎo)通到反向截止時(shí)，二極管的電流迅速衰減并趨向飽和電流也需流迅速衰減并趨向飽和電

11、流也需要一定的時(shí)間。由于時(shí)間很短，要一定的時(shí)間。由于時(shí)間很短，在示波器是無(wú)法看到的在示波器是無(wú)法看到的 在輸入信號(hào)頻率較低時(shí)，二極在輸入信號(hào)頻率較低時(shí)，二極管的導(dǎo)通和截止的轉(zhuǎn)換時(shí)間可以認(rèn)管的導(dǎo)通和截止的轉(zhuǎn)換時(shí)間可以認(rèn)為是瞬間完成的。但在輸入信號(hào)頻為是瞬間完成的。但在輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，此時(shí)間就不能忽略了。率較高時(shí)，此時(shí)間就不能忽略了。1414一、一、 雙極型三極管的結(jié)構(gòu)雙極型三極管的結(jié)構(gòu)3.2.2 雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性 三極管由管芯、三個(gè)電極和外殼組成，管芯由三層三極管由管芯、三個(gè)電極和外殼組成，管芯由三層P型和型和N型半導(dǎo)體構(gòu)成，有型半導(dǎo)體構(gòu)成，有NPN和和PNP型兩

12、種，如圖型兩種，如圖7所示。所示。 因工作時(shí)電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過(guò)程，故稱為因工作時(shí)電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過(guò)程，故稱為雙極型三極管。雙極型三極管。集電極集電極 c發(fā)射極發(fā)射極 e基極基極 bcbe符號(hào)符號(hào)NNPPNecb符號(hào)符號(hào)集電區(qū)集電區(qū)集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電極集電極 c基極基極 b發(fā)射極發(fā)射極 eNNP圖圖 7 三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)(a)NPN型型 (b)PNP 型型1515圖圖8 三極管共射特性曲線測(cè)試電路三極管共射特性曲線測(cè)試電路IC輸出輸出回路回路輸入輸入回路回路+UCE-IBUCEVCCRbVBBcebRcV + +V

13、 + + A + + + mA+UCE-+UCE-IBIBIBUBE3.2.2 雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性二、二、 雙極型三極管的輸入特性和輸出特性雙極型三極管的輸入特性和輸出特性1、輸入特性曲線：以基極、輸入特性曲線：以基極b和發(fā)射極和發(fā)射極e之間的發(fā)射結(jié)作為輸之間的發(fā)射結(jié)作為輸入回路，可測(cè)出輸入電壓入回路，可測(cè)出輸入電壓vBE和輸入電流和輸入電流iB之間關(guān)系的特性之間關(guān)系的特性曲線，即輸入特性曲線。曲線，即輸入特性曲線。iB/AV/BEvO0CEUVON16162、輸出特性曲線、輸出特性曲線圖圖 9NPN 三極管的輸出特性曲線三極管的輸出特性曲線iC / mAvCE /V

14、100 A80A60 A40 A20 AIB = 0O 5 10 154321劃分三個(gè)區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和劃分三個(gè)區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。飽和區(qū)。截止區(qū)截止區(qū)放放大大區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)放放大大區(qū)區(qū)1. 截止區(qū)：截止區(qū)：IB 0的區(qū)域。的區(qū)域。條件：兩個(gè)結(jié)都反偏條件：兩個(gè)結(jié)都反偏I(xiàn)B=0 時(shí)，時(shí)，IC = ICEO。 硅管約硅管約1A，鍺管約幾十，鍺管約幾十-幾百幾百A 。截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)2. 放大區(qū)：放大區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏特點(diǎn)：各條輸出特性曲線比較平特點(diǎn)：各條輸出特性曲線比較平坦，近似為水平線，且等間隔。坦，近似為水平線，且等間隔。集電極電流

15、和基極電流體現(xiàn)放大集電極電流和基極電流體現(xiàn)放大作用，即作用，即對(duì)對(duì) NPN 管管 UBE 0，UBC 0 UBC0 。特點(diǎn)特點(diǎn):IC基本上不隨基本上不隨IB而變化在而變化在飽和區(qū)三極管失去放大作用。飽和區(qū)三極管失去放大作用。IC IB。當(dāng)當(dāng)UCE =UBE，即，即UCB =0時(shí) ， 稱 臨 界 飽 和 ，時(shí) ， 稱 臨 界 飽 和 ，UCEUBE時(shí)稱為深度飽和。時(shí)稱為深度飽和。飽和管壓降飽和管壓降 UCES 0.4 V(硅管硅管)，UCESIBS=VCC /RC，三極管處于飽，三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，輸出和導(dǎo)通狀態(tài)，輸出vo VOL Vces0,為低電平；為低電平；3.2.2 雙極型三極管的開(kāi)

16、關(guān)特性雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性圖圖10 晶體三極管開(kāi)關(guān)電路晶體三極管開(kāi)關(guān)電路T當(dāng)當(dāng)vI=VILVON后，三極管進(jìn)入放大區(qū)，后，三極管進(jìn)入放大區(qū)，vI，iB ，iC ，vo。2020例例1 電路如圖電路如圖11所示，知所示，知 VIH=5V，VIL=0V，=20，VCE(sat) = 0.1V，試計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理，試計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理3.2.2 雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性5V-8V-8V3.3K10K1K圖圖11 例例1的電路的電路2121三極管開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的等效電路如圖三極管開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的等效電路如圖3.5.6所示所示3.2.2 雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性四

17、、雙極型三極管的開(kāi)關(guān)等效電路四、雙極型三極管的開(kāi)關(guān)等效電路當(dāng)三極管截止時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，當(dāng)三極管截止時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，iC0 ，相當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；當(dāng)三極管，相當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；當(dāng)三極管飽和時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，飽和時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，vCEVCEsat）0 ，相當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合。，相當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合。截止截止飽和飽和(c)飽和時(shí)的等效電路飽和時(shí)的等效電路阻值很小，忽略阻值很小，忽略2222五、雙極型三極管的動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性五、雙極型三極管的動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性 在動(dòng)態(tài)情況下，在動(dòng)態(tài)情況下，三極管在截止和飽三極管在截止和飽和導(dǎo)通兩種狀態(tài)迅和導(dǎo)通兩種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換時(shí)，三極管速轉(zhuǎn)換時(shí)，三極管內(nèi)部電荷的建立與內(nèi)部電荷的建立與消失都需要一定的消失都需要

18、一定的時(shí)間，故集電極電時(shí)間，故集電極電流的變化要滯后于流的變化要滯后于輸入電壓的變化。輸入電壓的變化。3.2.2 雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性雙極型三極管的開(kāi)關(guān)特性即在開(kāi)關(guān)電路中，輸出電壓的變化滯后于輸入電壓的變化，如圖即在開(kāi)關(guān)電路中，輸出電壓的變化滯后于輸入電壓的變化，如圖13所示。所示。圖圖1323233.3 TTL門電路Transistor-Transistor Logic）3.3.1 TTL3.3.1 TTL反相器反相器3.3.2 TTL3.3.2 TTL與非門與非門3.3.3 TTL3.3.3 TTL或非門或非門3.3.4 3.3.4 集電極開(kāi)路門集電極開(kāi)路門OCOC門）門）3.3.5 3

19、.3.5 三態(tài)門電路三態(tài)門電路3.3.6 BiCMOS3.3.6 BiCMOS門電路自學(xué)）門電路自學(xué)）3.3.7 3.3.7 抗飽和門電路自學(xué)）抗飽和門電路自學(xué)） 3.3.8 TTL3.3.8 TTL門電路參數(shù)門電路參數(shù)3.3.9 TTL3.3.9 TTL門電路多余輸入端的處理門電路多余輸入端的處理24243.3.1 TTL反相器構(gòu)造電源電壓：電源電壓：VCC=5VVCC=5VVIH=3.6VVIH=3.6VVIL=0.2VVIL=0.2V開(kāi)啟電壓：開(kāi)啟電壓：VON=0.7VVON=0.7VVCES=0.2VVCES=0.2V Rb1 4k W Rc2 1.6k W Rc4 130 W T4

20、D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1K W VCC(5V) 輸入級(jí)輸入級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí) 倒相級(jí)倒相級(jí)25253.3.1 TTL反相器工作原理vi=VIL，T1發(fā)射結(jié)導(dǎo)通發(fā)射結(jié)導(dǎo)通vB1=VIL+VON=0.9ViB1iBS1=0，T1 深度飽深度飽和和vCES0.2V，v120.4VT2截止，截止， T3截止截止 T4導(dǎo)通，導(dǎo)通，D導(dǎo)通導(dǎo)通輸出為高電平輸出為高電平VOHvo=vB4-vBE4-vD=3.6V0.2V0.9V1mA3.6V5V0.4ViB126263.3.1 TTL反相器工作原理vi=VIH， vB1=4.3VT2和和T3發(fā)射結(jié)同時(shí)導(dǎo)通發(fā)射結(jié)同時(shí)導(dǎo)通 vB1被

21、鉗位在被鉗位在2.1VT1倒置放大狀態(tài)倒置放大狀態(tài)T2和和T3導(dǎo)通，使導(dǎo)通，使 vC2= vBE3 + vCES2 =0.9V導(dǎo)致導(dǎo)致T4和和D截止截止輸出為低電平輸出為低電平 vO=VOL =0.2V3.6V2.1V0.7V1.4V0.9V0.2V27273.3.1 TTL反相器工作原理T2T2的的c c、e e極輸出電壓信號(hào)變極輸出電壓信號(hào)變化方向相反化方向相反倒相級(jí)倒相級(jí)推拉式輸出，有效降低輸出推拉式輸出，有效降低輸出級(jí)的靜態(tài)功耗并提高驅(qū)動(dòng)負(fù)級(jí)的靜態(tài)功耗并提高驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力載的能力輸入端鉗位二極管輸入端鉗位二極管D1D1，抑制，抑制輸入端可能出現(xiàn)的負(fù)極性干輸入端可能出現(xiàn)的負(fù)極性干擾脈沖，

22、防止輸入電壓為負(fù)擾脈沖，防止輸入電壓為負(fù)時(shí)，時(shí)，T1T1發(fā)射極電流過(guò)大，起發(fā)射極電流過(guò)大，起保護(hù)作用。保護(hù)作用。D128283.3.1 TTL反相器電壓傳輸特性vi0.6V,T1飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通， T2和和T3截止，截止，T4和和D導(dǎo)導(dǎo)通，通，vo3.6V，截止區(qū)，截止區(qū)0.7Vvi1.3VT2在放大區(qū)在放大區(qū)線性區(qū)線性區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)閾值電壓閾值電壓VTHT2和和T3飽和，飽和， vo0.2V, 飽和區(qū)飽和區(qū)VV29293.3.2 TTL與非門A& BALB2 2任一輸入端為低電平時(shí)任一輸入端為低電平時(shí): :輸出高電平輸出高電平 1 1當(dāng)全部輸入端為高電平時(shí)：輸出低電平當(dāng)全部輸入端為

23、高電平時(shí)：輸出低電平3多發(fā)射極三極管實(shí)現(xiàn)與邏輯關(guān)系多發(fā)射極三極管實(shí)現(xiàn)與邏輯關(guān)系30303.3.3 TTL或非門或邏輯關(guān)系是通過(guò)將或邏輯關(guān)系是通過(guò)將T2AT2A和和T2BT2B兩個(gè)三極管的輸出端并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。兩個(gè)三極管的輸出端并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2)若有一個(gè)為高電平若有一個(gè)為高電平:1)若若A、B均為低電平均為低電平:T2A和和T2B均將截止，均將截止，T3截止。截止。 T4和和D飽和，飽和，輸出為高電平。輸出為高電平。T2A或或T2B將飽和，將飽和，T3飽和，飽和，T4截止，輸截止，輸出為低電平。出為低電平。BAY+31313.3.4 集電極開(kāi)路(OC)門推拉式輸出具有輸出阻抗低的優(yōu)點(diǎn)推拉式輸出具有

24、輸出阻抗低的優(yōu)點(diǎn)但不能將他們的輸出端并聯(lián)使用但不能將他們的輸出端并聯(lián)使用很大的負(fù)載電流同時(shí)流過(guò)輸出級(jí)，很大的負(fù)載電流同時(shí)流過(guò)輸出級(jí)，可能使門電路損壞可能使門電路損壞無(wú)法滿足對(duì)不同輸出高低電平的需無(wú)法滿足對(duì)不同輸出高低電平的需要要不能滿足驅(qū)動(dòng)較大電流，較高電壓不能滿足驅(qū)動(dòng)較大電流，較高電壓的負(fù)載的要求的負(fù)載的要求3232L = A BVCC T1 Re2 Rc2 Rc4 Rb1 T2 T3 T4 D A B L VCC T1 Re2 Rc2 Rb1 T2 T3 A B L VCC3.3.4 集電極開(kāi)路與非門 OC OC門工作時(shí)需要外接電阻和電源，阻值和電源電壓要選擇得當(dāng)，門工作時(shí)需要外接電阻和電

25、源，阻值和電源電壓要選擇得當(dāng)，做到既保證輸出的高低電平符合要求，輸出端三極管的負(fù)載電流又不過(guò)做到既保證輸出的高低電平符合要求，輸出端三極管的負(fù)載電流又不過(guò)大。大。 AB& L3.3.4 集電極開(kāi)路與非門線與CDABCDABLLL21+VCC1 T1 Re2 Rc2 Rb1 T2 T3 A B L1 VCC T1 Re2 Rc2 Rb1 T2 T3 C D L2 VCC2RLLC D RL VCC2CD L A B & & 34343.3.4 集電極開(kāi)路與非門線與兩兩OCOC門結(jié)構(gòu)的與非門線與門結(jié)構(gòu)的與非門線與可得與或非邏輯可得與或非邏輯T3T3和和T3T3同時(shí)截止時(shí)，同

26、時(shí)截止時(shí)，VOH=VCC2VOH=VCC2可根據(jù)需要選擇可根據(jù)需要選擇VCC2VCC2的大的大小，得到所需的小，得到所需的VOHVOHCDABCDABLLL21+VCC T1 Re2 Rc2 Rb1 T2 T3 A B L1 VCC T1 Re2 Rc2 Rb1 T2 T3 C D L2 VCC2RLL35353.3.4 集電極開(kāi)路門應(yīng)用1 1、實(shí)現(xiàn)線與、實(shí)現(xiàn)線與C D RL VCC2CD L A B & & L&ABCDCDABCDABL36362 2、電平轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)0.3V0.3V3.6V3.6V邏輯電平到邏輯電平到0.3V0.3V12V12V邏輯電平的

27、轉(zhuǎn)換邏輯電平的轉(zhuǎn)換& LTTLCMOSRL12V3.3.4 集電極開(kāi)路門應(yīng)用37373 3、驅(qū)動(dòng)顯示器件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)顯示器件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)VCCVCC和和RLRL的值要根據(jù)的值要根據(jù)OCOC門和門和LEDLED的正常工作電流來(lái)的正常工作電流來(lái)選擇。選擇。AB& JJ+30V220VA& LVCCLEDRL3.3.4 集電極開(kāi)路門應(yīng)用38383.3.5 三態(tài)輸出門電路TS門）EN=1EN=1，T7T7截止截止 L=AB L=AB，正常工作狀態(tài)，正常工作狀態(tài)EN=0EN=0，T7T7導(dǎo)通，導(dǎo)通， VB4=0.2V VB4=0.2V，T4T4截止截止 T3 T3截止截止 輸出

28、為高阻狀態(tài)輸出為高阻狀態(tài)輸出端有三種狀態(tài)：輸出端有三種狀態(tài)： 高電平、低電平、高電阻高電平、低電平、高電阻使能控制電路使能控制電路使能端控制端）使能端控制端）3.3.5 三態(tài)輸出門電路TS門）EN=1EN=1時(shí)為工作狀態(tài)稱控時(shí)為工作狀態(tài)稱控制端高電平有效制端高電平有效AB&LENENAB&LENENEN=0時(shí)為工作狀態(tài)稱控制時(shí)為工作狀態(tài)稱控制端低電平有效端低電平有效ENABLENABL40403.3.5 三態(tài)輸出門的應(yīng)用總線結(jié)構(gòu) 工作時(shí)控制各個(gè)門的工作時(shí)控制各個(gè)門的ENEN端輪流為端輪流為1 1，而且任何時(shí)，而且任何時(shí)候只有一個(gè)為候只有一個(gè)為1 1，就可以把，就可以把各個(gè)門的輸

29、出信號(hào)輪流送到各個(gè)門的輸出信號(hào)輪流送到公共傳輸線總線上而互公共傳輸線總線上而互不干擾。不干擾。41413.3.5 三態(tài)輸出門的應(yīng)用數(shù)據(jù)的雙向傳輸ENEN為為1 1時(shí)，時(shí)，G1G1工作，工作，G2G2高阻，數(shù)據(jù)高阻，數(shù)據(jù)D0D0經(jīng)經(jīng)G1G1反相后送到總線。反相后送到總線。ENEN為為0 0時(shí)，時(shí)，G2G2工作，工作，G1G1高阻，來(lái)自總線的數(shù)高阻，來(lái)自總線的數(shù)據(jù)經(jīng)據(jù)經(jīng)G2G2反相后由反相后由D1D1送送出。出。42423.3.8 TTL與非門的主要參數(shù) 對(duì)于集成電路，只要從手冊(cè)中查出該電路的真值表、對(duì)于集成電路，只要從手冊(cè)中查出該電路的真值表、引腳功能圖和電參數(shù)就能合理的使用該集成電路。（以引腳

30、功能圖和電參數(shù)就能合理的使用該集成電路。（以74007400系列與非門為例）系列與非門為例）123456714131211109874LS00UCCGND&4343二、電壓傳輸特性二、電壓傳輸特性三、負(fù)載能力三、負(fù)載能力3.3.8 TTL與非門的主要參數(shù)&輸出為輸出為1輸出為輸出為0拉電流拉電流灌電流灌電流44443.3.8 TTL與非門的主要參數(shù)輸入為高電平時(shí)輸入為高電平時(shí)VNH=VOH-VIH 輸入為低電平時(shí)輸入為低電平時(shí)VNL=VIL-VOL四、輸入端噪聲容限四、輸入端噪聲容限: : 保證輸出高低電保證輸出高低電平基本不變的條件下，平基本不變的條件下，輸入電平的允許波動(dòng)輸

31、入電平的允許波動(dòng)范圍。范圍。 45453.3.9 多余輸入端的處理1 1、與非門、與非門2 2、或非門、或非門ABL &AB1&AB&AB懸空懸空&AB0&ABBA1BABABBABABBA+BA0BA+BAL+46463.4 MOS門電路Metal-Oxide-Semiconductor）3.4.1 MOS3.4.1 MOS場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管3.4.2 MOS3.4.2 MOS開(kāi)關(guān)及等效電路開(kāi)關(guān)及等效電路3.4.3 CMOS3.4.3 CMOS反相器反相器3.4.4 CMOS3.4.4 CMOS與非門與非門3.4.5 CMOS3.4.5 CMOS或非門或

32、非門3.4.6 CMOS3.4.6 CMOS異或門自學(xué)）異或門自學(xué)）3.4.7 COMS3.4.7 COMS漏極開(kāi)路門漏極開(kāi)路門ODOD門）門） 3.4.8 3.4.8 三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門3.4.9 CMOS3.4.9 CMOS傳輸門傳輸門3.4.10 NMOS3.4.10 NMOS門電路自學(xué)）門電路自學(xué)）4747只有一種載流子參與導(dǎo)電，且利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流只有一種載流子參與導(dǎo)電，且利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流的三極管，稱為場(chǎng)效應(yīng)管，也稱單極型三極管。的三極管，稱為場(chǎng)效應(yīng)管，也稱單極型三極管。場(chǎng)效應(yīng)管分類場(chǎng)效應(yīng)管分類結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 (MOS)特點(diǎn)特點(diǎn)單

33、極型器件單極型器件(一種載流子導(dǎo)電一種載流子導(dǎo)電)； 輸入電阻高達(dá)輸入電阻高達(dá)107 109 ；工藝簡(jiǎn)單、易集成、功耗小、體積小、成本低。工藝簡(jiǎn)單、易集成、功耗小、體積小、成本低。3.4.1 場(chǎng)效應(yīng)管分類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UGS = 0 時(shí)漏源間存在導(dǎo)電溝道稱耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管；時(shí)漏源間存在導(dǎo)電溝道稱耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管；UGS = 0 時(shí)漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。時(shí)漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。4848P 型襯底型襯底N+N+BGSDSiO2源極源極 S漏極漏極 D襯底引線襯底引線 B柵極柵極 G圖圖1：N 溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型

34、MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖與符號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖與符號(hào)3.4.1 MOS場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)與符號(hào)49493.4.2 MOS開(kāi)關(guān)及其等效電路：MOS管工作在可變電阻區(qū)，輸出低電平管工作在可變電阻區(qū)，輸出低電平: MOS管截止，管截止， 輸出高電平輸出高電平當(dāng)當(dāng)I VT50503)MOS3)MOS管相當(dāng)于一個(gè)由管相當(dāng)于一個(gè)由vGSvGS控制控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。MOSMOS管工作在可變電阻區(qū)，相當(dāng)于管工作在可變電阻區(qū)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)“閉合閉合”，輸出為低電平。，輸出為低電平。MOSMOS管截止，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)管截止，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“斷斷開(kāi)開(kāi)”,”,輸出為高電平。輸出為高電平。1)1)當(dāng)輸入為低電平時(shí)：當(dāng)輸入為低電平時(shí)：2)2)當(dāng)輸入為高電平時(shí)：當(dāng)輸入為高電平時(shí)：輸出電壓的變化滯后于輸入電壓的變化輸出電壓的變化滯后于輸入電壓的變化 3.4.2 MOS開(kāi)關(guān)及其等效電路51513.4.3 CMOS 反相器工作原理AL1+VDD+10VD1S1vivOTNTPD2S20V+10V設(shè)：設(shè)：VTN = 2 V VTP = - 2 VAL 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式)(TPTNDDVVV+5252