邏輯門電路實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。1邏輯門電路：2邏輯門電路的分類：二極管門電路三極管門電路TTL門電路MOS門電路PMOS門CMOS門邏輯門電路分立集成NMOS門TTL--三極管-三極管HTL–高閾值ECL–射極耦合I2L–集成注入概述－構(gòu)成數(shù)字邏輯電路的基本元件3高、低電平產(chǎn)生的原理當(dāng)S閉合，vO=當(dāng)S斷開，vO=概述0V+5V(低電平)(高電平)理想的開關(guān)應(yīng)具有兩個(gè)工作狀態(tài)：接通狀態(tài)：斷開狀態(tài)：要求阻抗越小越好，相當(dāng)于短路（導(dǎo)通）要求阻抗越大越好，相當(dāng)于開路（截止）end概述2.1二極管的開關(guān)特性一、數(shù)字電路中，二極管工作在開關(guān)狀態(tài)：

二極管正向?qū)〞r(shí)：導(dǎo)通電阻很小，兩端相當(dāng)于短路；

二極管反向截止時(shí)：等效電阻很大，兩端相當(dāng)于開路。

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)換速度要在微秒甚至納秒內(nèi)完成。

二極管的開關(guān)特性表現(xiàn)在正向?qū)ê头聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程（即動(dòng)態(tài)特性）：二、二極管的動(dòng)態(tài)特性在0～t1期間，vi＝

VF時(shí)，D導(dǎo)通，電路中有電流流過：RLvii＋－D1.二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程vitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit二、二極管的動(dòng)態(tài)特性RLvii＋－D1.二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程：通常將二極管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止所需的時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間:tre=ts+ttvitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit存儲(chǔ)時(shí)間渡越時(shí)間在t1時(shí)，突然

I

＝

－VR時(shí)，電路中電流i=?反向恢復(fù)時(shí)間一般在納秒數(shù)量級(jí)。1.二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂沟倪^程二、二極管的動(dòng)態(tài)特性正向（飽和）電流愈大，電荷的濃度分布梯度愈大，存儲(chǔ)的電荷愈多，電荷消散所需的時(shí)間也愈長(zhǎng)。產(chǎn)生反向恢復(fù)的過程的原因：存儲(chǔ)電荷消散需要時(shí)間1.二極管從反向截止到正向?qū)ǖ倪^程二、二極管的動(dòng)態(tài)特性結(jié)論：二極管的開通時(shí)間與反向恢復(fù)時(shí)間相比很小，可以忽略不計(jì)。二極管的動(dòng)態(tài)特性主要考慮反向恢復(fù)時(shí)間。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。原因是：PN結(jié)加正偏電壓時(shí)，其正向壓降很小，比VF小得多，故電路中的正向電流IF

VF/

RL。主要由外電路參數(shù)決定。end102.2BJT的開關(guān)特性1.

BJT的開關(guān)作用2.

BJT的開關(guān)時(shí)間112.2BJT的開關(guān)特性1.BJT的開關(guān)作用

IB5

iC

IBS=IB4

IB3

IB2

IB1

A

vCE

VCC

iB=0

VCES

O

ICS

VCC/Rc

CIBS=VCC/

RcICS=VCC/Rc

CE＝VCES≈0.2V

VCC

RC

iC

T

Rb

ib

+

–

v1

-VB1

VCC

RC

iC

T

Rb

ib

+

–

v1

+VB112截止?fàn)顟B(tài)cbe飽和狀態(tài)Vb=0.7v,Vc=0.3vebc1.BJT的開關(guān)作用2.2BJT的開關(guān)特性13iC＝ICS≈工作狀態(tài)截止放大飽和條件iB≈00<iB<iB>工作特點(diǎn)偏置情況

發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏

發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏集電極電流iC≈0ic

≈

iB

且不隨iB增加而增加管壓降VCEO≈VCCVCE＝VCC－iCRcVCES≈0.2~0.3Vc、e間等效內(nèi)阻

很大，約為數(shù)百千歐，相當(dāng)于開關(guān)斷開可變很小，約為數(shù)百歐，相當(dāng)于開關(guān)閉合2.NPN型BJT截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)14

v1

+VB2

–VB2

O

t

iC

ICS

0.9ICS

0.1ICS

O

tr

ts

t

tf

td

3.BJT的開關(guān)時(shí)間開通時(shí)間ton=td+trtd–延遲時(shí)間tr–上升時(shí)間關(guān)閉時(shí)間toFF=ts+tfts–存儲(chǔ)時(shí)間

tf-下降時(shí)間

開關(guān)時(shí)間隨管子類型的不同而不同，一般為幾十～幾百納秒。開關(guān)時(shí)間越短，開關(guān)速度越高。一般可用改進(jìn)管子內(nèi)部構(gòu)造和外電路的方法來提高三極管的開關(guān)速度。end152.3基本邏輯門電路2.3.1二極管與門電路2.3.2二極管或門電路2.3.3非門電路─三極管反相器162.3.1二極管與門電路二極管與門電路與邏輯符號(hào)

VCC+(5V)

R

3kW

L

D1

D2

D3

A

B

C

17VCC+(5V)

R

3kW

L

D1

D2

D3

A

B

C

0v若輸入端中有任意一個(gè)為0V,另兩個(gè)為+5V輸入與輸出電壓關(guān)系0V5V5V2.3.1二極管與門電路

輸入輸出VAVBVCVL000000+5V00+5V000+5V+5V0+5V0+5V0+5V0+5V0+5V+5V00+5V+5V+5V+5V18

輸入輸出VAVBVCVL000000+5V00+5V000+5V+5V0+5V0+5V0+5V0+5V0+5V+5V00+5V+5V+5V+5V

輸入輸出ABCLLLLLLLHLLHLLLHHLHLLLHLHLHHLLHHHHVCC+(5V)

R

3kW

L

D1

D2

D3

A

B

C

＋5vA、B、C三個(gè)都輸入高電平+5V5V5V5V

輸入輸出ABCL000000100100011010001010110011112.3.1二極管與門電路

真值表19

2.3.2

二極管或門電路二極管或門電路或邏輯符號(hào)>120輸入端A、B、C都為0V0V或邏輯真值表輸入輸出ABCL00000011010101111001101111011111

2.3.2

二極管或門電路輸入輸出ABCL000000110101011110011011110111110V0V0V21輸入端中有任意一個(gè)為+5V＋5V或邏輯真值表輸入輸出ABCL00000011010101111001101111011111輸入輸出ABCL000000110101011110011011110111110V5V0V

2.3.2

二極管或門電路22三極管反相電路非邏輯符號(hào)2.3.3非門電路─三極管反相器反相器傳輸特性23當(dāng)輸入為邏輯0時(shí):0

vcc1

非邏輯真值表輸入A輸出L非邏輯真值表2.3.3非門電路─三極管反相器0124當(dāng)輸入為邏輯1時(shí):1

0.3v0輸入A輸出L非邏輯真值表2.3.3非門電路─三極管反相器end0110252.4TTL邏輯門電路2.4.7改進(jìn)型TTL門電路

抗飽和TTL電路2.4.1基本的BJT反相器的動(dòng)態(tài)性能2.4.2TTL反相器的基本電路2.4.3TTL反相器的傳輸特性2.4.4TTL與非門電路2.4.5TTL與非門的技術(shù)參數(shù)2.4.6TTL或非門、集電極開路門和三態(tài)門電路262.4.1基本的BJT反相器的動(dòng)態(tài)性能TTL反相器的產(chǎn)生:

若考慮基本反相器負(fù)載電容CL的影響，在反相器輸出電壓

O由低向高過渡時(shí)，電路由VCC通過Rc對(duì)CL充電。

vccRcTCL

反之，當(dāng)

O由高向低過渡時(shí)，CL又將通過BJT放電。CL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

O波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間，導(dǎo)致基本的BJT反相器的開關(guān)速度不高。故需尋求更為實(shí)用的TTL電路結(jié)構(gòu)。271.TTL反相器的基本電路2.TTL反相器的工作原理3.采用輸入級(jí)以提高工作速度4.采用推拉式輸出級(jí)以提高開關(guān)速度和帶負(fù)載能力2.4.2TTL反相器281.TTL反相器的基本電路

Rb1

4kW

Rc2

1.6kW

Rc4

130W

T4

D

T2

T1

+

–

vI

T3

+

–

vO

負(fù)載

Re2

1KW

VCC(5V)

輸入級(jí)

中間級(jí)

輸出級(jí)

2.4.2TTL反相器292.TTL反相器的工作原理

（1）當(dāng)輸入為低電平（

I=0.2V）0.9V0.2V

O≈VCC－VBE4－VD

＝5－0.7－0.7=3.6V

I低電平(0.2V)T1深飽和T2截止T3截止T4放大

O高電平（3.6V）2.4.2TTL反相器302.TTL反相器的工作原理當(dāng)輸入為高電平（

I=3.6V）3.6V4.3V2.1V1.4V0.2V

I全為高電平(3.6V)T1倒置放大T2飽和T3飽和T4截止

O低電平0.2V）2.4.2TTL反相器313.采用輸入級(jí)以提高工作速度

（1）當(dāng)TTL反相器

I由3.6V變0.2V的瞬間0.9V1.4VT1管的變化先于T2、T3管的變化；T1管Je正偏、Jc反偏，T1工作在放大狀態(tài)。T1管射極電流

1

iB1很快地從T2的基區(qū)抽走多余的存儲(chǔ)電荷,從而加速了狀態(tài)轉(zhuǎn)換。2.4.2TTL反相器324.采用推拉式輸出級(jí)以提高開關(guān)速度和帶負(fù)載能力當(dāng)輸出為低電平時(shí)，T3處于深度飽和狀態(tài)，T4截止，T3的集電極電流可以全部用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。輸出為高電平時(shí)，T3截止，T4組成的電壓跟隨器的輸出電阻很小，所以輸出高電平穩(wěn)定，帶負(fù)載能力也較強(qiáng)。3.6V

2.1V1.4V

0.2V

0.9V

0.2V

3.6V2.4.2TTL反相器波形上升沿陡直。而當(dāng)輸出電壓由高變低后，CL很快放電，輸出波形的上升沿和下降沿都很好。輸出端接有負(fù)載電容CL時(shí)，在輸出由低到高跳變的瞬間，CL充電，其時(shí)間常數(shù)很小，使輸出33

2vO/V

5

4

3

2

1

0

3.6V

.48V

0.2V

1

2

E

D

C

B

A

0.4V

1.1V

1.2V

vI/V

I很低，T1的發(fā)射結(jié)為正向偏置。T1飽和使T2、T3截止，同時(shí)T4和D導(dǎo)通。

O=3.6V。

I=

B

，T1仍維持飽和。但

B2=

C1增大使T2的發(fā)射結(jié)剛好正偏。

B2=

I+VCES

，

I(B)=VF－VCES=0.6V－0.2V≈0.4VCD段：當(dāng)

I的值繼續(xù)增加C點(diǎn)后，使T3飽和導(dǎo)通，

O

0.2V

I(D)=

BE3+

BE2－

CES1=(0.7+0.7－0.2)V=1.2V當(dāng)

I的值從D點(diǎn)再繼續(xù)增加時(shí)，T1將進(jìn)入倒置放大狀態(tài)，保持

O=0.2V

△

B2=△

I，BC段的斜率為d

O/d

I=

Rc2/Re2=

1.6。

I>

B時(shí)，由T1的集電極供給T2的基極電流，但T1仍保持為飽和狀態(tài)。在BC段內(nèi)，T2對(duì)

I的增量作線性放大:

*2.4.3TTL反相器的傳輸特性342.4.4TTL與非門1.TTL與非門電路多發(fā)射極BJT

A

B

&

BAL=

T1

e

e

e

e

b

b

c

c

352.TTL與非門電路的工作原理

任一輸入端為低電平時(shí):T1的發(fā)射結(jié)正向偏置而導(dǎo)通，T2截止。輸出為高電平。TTL與非門各級(jí)工作狀態(tài)

VCC(5V)

Rc4

130W

Rc2

1.6kW

Rb2

1.6kW

T4

T2

T3

T1

A

B

Re2

1kW

D

IT1T2T3T4

O輸入全為高電平(3.6V)倒置使用的放大狀態(tài)飽和飽和截止低電平（0.2V）輸入有低電平(0.2V)深飽和截止截止放大高電平（3.6V）只有當(dāng)全部輸入端為高電平時(shí)：

T1將轉(zhuǎn)入倒置放大狀態(tài)，T2和T3均飽和，輸出為低電平。2.4.4TTL與非門36

vO/V

5

4

3

2

1

0

3.6V

2.48V

0.2V

1

2

E

D

CB

A

0.4V

1.1V

1.2V

vI/V

各種類型的TTL門電路，其傳輸特性大同小異。VOH≈VO(A)＝3.6VVOL＝VCES

＝0.2VVIL

＝VI(B)＝0.4VVIH

＝VI(D)＝1.2V1、TTL與非門傳輸特性2、輸入、輸出的高、低電壓2.4.5TTL與非門的技術(shù)參數(shù)373.TTL與非門噪聲容限

輸入噪聲容限:輸入高電平的噪聲容限為

VNH=VOH(min)–VIH(min)

1

驅(qū)動(dòng)門

vo

1

負(fù)載門

vI

噪聲

1輸出

1輸入

0輸入

0輸出

vo

vI

+VDD

0

VNH

VOH(min)

VIH(min)

VNL

VOL(max)

VIL(max)

+VDD

0

輸入低電平的噪聲容限為VNL=VIL(max)–VOL(max)

當(dāng)電路受到干擾時(shí)，在保證輸出高、低電平基本不變的條件下，輸入電平的允許波動(dòng)范圍。2.4.5TTL與非門的技術(shù)參數(shù)384.扇入與扇出系數(shù)

扇入數(shù):取決于門的輸入端的個(gè)數(shù)扇出數(shù):帶同類門的個(gè)數(shù)。有帶灌電流負(fù)載和拉電流負(fù)載兩種情況:負(fù)載門驅(qū)動(dòng)門0

VCC(5V)

Rb1

4kW

T1

IIL

T4

T3

Rc4

130W

D

當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增加時(shí)，總的灌電流IIL將增加,引起輸出低電壓VOL的升高。帶灌電流負(fù)載：輸出低電平時(shí)。IILIOL2.4.5TTL與非門的技術(shù)參數(shù)101&391&4.扇入與扇出系數(shù)

扇入數(shù):取決于門的輸入端的個(gè)數(shù)扇出數(shù):帶同類門的個(gè)數(shù)。有帶灌電流負(fù)載和拉電流負(fù)載兩種情況:負(fù)載門驅(qū)動(dòng)門1

VCC(5V)

Rb1

4kW

T1

IIL

T4

T3

Rc4

130W

D

2.4.5TTL與非門的技術(shù)參數(shù)01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)，必將引起輸出高電壓的降低。IIHIOH40例查得基本的TTL與非門7410的參數(shù)如下：IOL＝16mA，IIL＝－1.6mA，IOH＝0.4mA，IIH＝0.04mA.試計(jì)算其帶同類門時(shí)的扇出數(shù)。解：(1)低電平輸出時(shí)的扇出數(shù) (2)高電平輸出時(shí)的扇出數(shù)若NOL≠NOH，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2.4.5TTL與非門的技術(shù)參數(shù)41

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(zhǎng)的時(shí)間。5.傳輸延遲時(shí)間

輸入

同相

輸出

反相

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tPd＝tPLH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。(tPLH＋tPHL)/2——

表征門電路開關(guān)速度的參數(shù)426.功耗與延時(shí)

功耗積1、功耗分為:靜態(tài)功耗：動(dòng)態(tài)功耗：對(duì)于TTL門電路來說，靜態(tài)功耗是主要的。2、延時(shí)功耗積DP=tpdPD2.4.5TTL與非門的技術(shù)參數(shù)指的是當(dāng)電路沒有狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的功耗是在門的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的瞬間的功耗。是一綜合性的指標(biāo)，用DP表示，其單位為焦耳。DP的值愈小，表明它的特性愈接于理想情況。431.TTL或非門

2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路R1A

R1

R1B

R4

VCC

T1A

T2A

T2B

B

D

T3

R3

T4

AT1BL44

R1A

R1

R1B

R4

VCC

A

T1A

T2A

T2B

T1B

B

D

L

T3

R3

T4

1.TTL或非門

TTL或非門的邏輯電路若二輸入端為低電平

0.9v0.2v0.2v0.9v3.6V

2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路451.TTL或非門

若A、B兩輸入端都為高電平

R1A

R1

R1B

R4

VCC

A

T1A

T2A

T2B

T1B

B

D

L

T3

R3

T4

2.1v3.6v3.6v2.1v0.3V

問題：若A、B兩輸入端中有一個(gè)為高電平，輸出L=?2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路462.集電極開路門(OpenCollectorGate)

vOHvOLX2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路472.集電極開路門

TTL

電路

TTL

電路

D

C

B

A

T1

T2

VCC

RP

L

A

B

C

D

&

)()(CDABL=

VCC(5V)

Rc4

130W

Rc2

1.6kW

Rb2

1.6kW

T4

T2

T3

T1

A

B

Re2

1kW

D

2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路48

集電極開路門上拉電阻Rp的計(jì)算

TTL

電路

TTL

電路

D

C

B

A

T1

T2

VCCL

RP

在極限情況，上拉電阻Rp具有限制電流的作用。以保證IOL不超過額定值IOL(max)，故必須合理選用Rp的值。

另一方面，Rp的大小影響OC門的開關(guān)速度，Rp的值愈大，因而開關(guān)速度愈慢Rp(min)

2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路49集電極開路門上拉電阻Rp的計(jì)算舉例

例2.4.2設(shè)TTL與非門74LS01(OC)驅(qū)動(dòng)八個(gè)74LS04(反相器)，試確定一合適大小的上拉電阻Rp，設(shè)VCC＝5V。解：從器件手冊(cè)查出得：VCC=5V，VOL(max)=0.4V，IOL(max)=8mA，IIL=400

A，VIH(min)=2V，IIH=20

A。IIL(total)=400

A×8=3.2mA得

VCC=5V，IIH(total)=20

A×8=0.16mA。

Rp的值可在985

至18.75k,之間選擇,可選1k的電阻器為宜。所以2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路50集電極開路門的缺點(diǎn)：由于OC門輸出不是推拉式(Totem)結(jié)構(gòu)，電路的上升延遲很大，這是因?yàn)椋篢3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RL來提供。因此，輸出波形的上升沿時(shí)間很大。2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路51

3.三態(tài)與非門(TSL)三態(tài)鉗位電路

R1

R2

R4

VCC

T4L

T3

R3T1與非門A

B

CS

T5

T6

T7

R5

R66

VCC

D3.6V1.4V0.7V當(dāng)CS=1時(shí)CS數(shù)據(jù)輸入端輸出端LAB10010111011100三態(tài)與非門真值表=AB2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路52

R1

R2

R4

VCC

T4L

T3

R3T1與非門A

B

CS

T5

T6

T7

R5

R66

VCC

D當(dāng)CS=0時(shí)0.2V0.9V低電平0.9V開路CS數(shù)據(jù)輸入端輸出端LAB10010111011100××高阻

3.三態(tài)與非門(TSL)三態(tài)與非門真值表

AB

CS

&

L

高電平使能==高阻狀態(tài)與非功能

ZL

ABLCS=0____CS=12.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路53另一種形式的三態(tài)與非門：CS數(shù)據(jù)輸入端輸出端LAB00010111011101××高阻

3.三態(tài)與非門(TSL)三態(tài)與非門真值表低電平使能==高阻狀態(tài)與非功能

ZL

ABLCS=1____CS=0

AB

CS

&

L

2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路54三態(tài)與非門的應(yīng)用：兩個(gè)三態(tài)門和總線相連電路1、2只能有一個(gè)處于正常態(tài)若要求D1向BUS傳送，則應(yīng)有：若要求D2向BUS傳送，則應(yīng)有：1BUS22.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路55三態(tài)與非門的應(yīng)用：雙向傳輸當(dāng)CS=0時(shí)，門1工作，門2禁止，數(shù)據(jù)從A送到B；當(dāng)CS=1時(shí)，門1禁止，門2工作，數(shù)據(jù)從B送到A。2.4.6TTL或非門、OC門和三態(tài)門電路562.6CMOS邏輯門電路

2.6.1CMOS反相器2.6.2CMOS門電路2.6.3BiCMOS門電路2.6.4CMOS傳輸門2.6.5CMOS邏輯門電路的技術(shù)參數(shù)2.6.0復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)572.6.0復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)

大規(guī)模集成芯片集成度高，所以要求體積小，而TTL系列不可能做得很小，但MOS管的結(jié)構(gòu)和制造工藝對(duì)高密度制作較之TTL相對(duì)容易，下面我們介紹MOS器件。

與雙極性電路比較，MOS管的優(yōu)點(diǎn)是功耗低，可達(dá)0.01mw，缺點(diǎn)是開關(guān)速度稍低。在大規(guī)模的集成電路中，主要采用的CMOS電路。582.6.0復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)1.N溝道MOS管的結(jié)構(gòu)P型襯底溝道區(qū)域絕緣層金屬鋁59VGS=0時(shí)，則D、S之間相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)背向的串聯(lián)，D、S之間不通，iD＝0。2.6.0復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)2.工作原理反型層（導(dǎo)電溝道）

當(dāng)G、S間加上正電壓，且VGS>VT時(shí)，柵極與襯底之間形成電場(chǎng)，吸引襯底中的電子到柵極下面的襯底表面，形成一個(gè)N型的反型層－－構(gòu)成D、S之間的導(dǎo)電溝道。VT被稱為MOS管的開啟電壓。由于VGS

＝0時(shí)，無導(dǎo)電溝道，在增強(qiáng)VGS

電壓后形成導(dǎo)電溝道，所以稱這類MOS管為增強(qiáng)型MOS管。P型襯底602.6.0復(fù)習(xí)MOS管的有關(guān)知識(shí)2.工作原理反型層（導(dǎo)電溝道）P型襯底N溝道增強(qiáng)型MOS管具有以下特點(diǎn)：當(dāng)VGS>VT

時(shí)，管子導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于開關(guān)閉合。當(dāng)VGS<VT

時(shí)，管子截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開；

同樣，對(duì)P溝道增強(qiáng)型MOS管來說：當(dāng)|VGS|

<|VT|時(shí)，管子截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開；當(dāng)|VGS|

>|VT|時(shí)，管子導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于開關(guān)閉合。612.6.1CMOS反相器1.CMOS反相器的工作原理2.CMOS反相器的特點(diǎn)3.CMOS反相器的傳輸特性4.CMOS反相器的工作速度621.CMOS反相器的工作原理

VDD

TP

TN

vO

vI

63

VDD

TP

TN

vO

vI

當(dāng)vI=0V時(shí)VDD

1.CMOS反相器的工作原理VGSN=0＜

VTNTN管截止；|VGSP|=VDD＞VTP

電路中電流近似為零（忽略TN的截止漏電流）,VDD主要降落在TN上，輸出為高電平VOHTP管導(dǎo)通?！諺DD64VDD

TP

TN

vO

vI

當(dāng)vI=VOH=VDD時(shí)1.CMOS反相器的工作原理VGSN=VDD>

VTNTN管導(dǎo)通；|VGSP|=0<VTP

TP管截止。此時(shí)，VDD主要降在TP管上，輸出為高電平VOL:652.CMOS反相器的特點(diǎn)

VDD

TP

+

vSGP

vO

vI

+

–

–

TN

iD

因而CMOS反相器的靜態(tài)功耗極?。ㄎ⑼邤?shù)量級(jí)）。T1和T2只有一個(gè)是工作的，663.CMOS反相器的工作速度

在電容負(fù)載情況下，它的開通時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間是相等的，這是因?yàn)殡娐肪哂谢パa(bǔ)對(duì)稱的性質(zhì)。平均延遲時(shí)間：10ns小小672.6.2

CMOS門電路1、與非門二輸入“與非”門電路結(jié)構(gòu)如圖每個(gè)輸入端與一個(gè)NMOS管和一個(gè)PMOS管的柵極相連當(dāng)A和B為高電平時(shí):1兩個(gè)并聯(lián)的PMOS管T3、T4兩個(gè)串聯(lián)的NMOST1、T2通通止止0101通止通1止當(dāng)A和B有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平時(shí):電路輸出高電平輸出低電平

電路實(shí)現(xiàn)“與非”邏輯功能682.或非門電路

TP2

B

A

TN2

TN1

VDD

L

1當(dāng)A、B全為低電平時(shí)2.6.2CMOS門電路00輸出為高電平時(shí)692.或非門電路當(dāng)輸入端A、B都為高電平時(shí)，當(dāng)A、B全為低電平時(shí)，2.6.2CMOS門電路當(dāng)A、B中有一個(gè)為高電平時(shí)

TP2

B

A

TN2

TN1

VDD

L

011輸出為高電平時(shí)輸出為低電平時(shí)輸出必為低電平時(shí)703.異或門電路

VDD

B

A

L=A?

B

X

由或非門和與或非門組成同或門？712.4.4CMOS傳輸門

1.CMOS傳輸門電路(TG)

是一種傳輸信號(hào)的可控開關(guān)，截止電阻>107Ω，導(dǎo)通電阻<幾百Ω，所以是一個(gè)理想的開關(guān)。結(jié)構(gòu)對(duì)稱，其漏極和源極可互換，它們的開啟電壓|VT|=2V。

它廣泛地用于采樣

保持電路、斬波電路、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路等。

由互補(bǔ)的信號(hào)電壓來控制，分別用C和C

表示。722、CMOS傳輸門電路的工作原理

設(shè)TP和TN的開啟電壓|VT|=2V，且輸入模擬信號(hào)的變化范圍為－5V到+5V。

C

TP

vO/vI

vI/vO

+5V

–5V

TN

C

當(dāng)c端接低電壓

5V時(shí)

5V+5V

5V~+5V開關(guān)斷開

C

TP

vO/vI

vI/vO

+5V

–5V

TN

C

當(dāng)c端接高電壓+5V+5V

5V

I＜3V

I>+3V－3V~+3V一管導(dǎo)通程度愈深，另一管導(dǎo)通愈淺，導(dǎo)通電阻近似為一常數(shù)。733.CMOS邏輯門電路的技術(shù)參數(shù)系列參數(shù)基本的CMOS(4000/4000B系列)高速CMOS(74HC系列)與TTL兼容的高速M(fèi)OS(74HCT系列)與TTL兼容的高速BiCMOS(74BCT)系列tpd/ns(CL=15pF)