第6章门电路.ppt

* 计 算 机 电 路 基 础 上海第二工业大学计算机与信息学院 第六章 门电路 第6章 门电路 6.1 概 述 6.2 分立元件门电路 6.3 CMOS集成门电路 6.4 TTL集成门电路 退出 　　获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。 　　逻辑0和1： 电子电路中用高、低电平来表示。 预备知识： 半导体器件的开关特性 1、二极管的开关特性 　　逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。 　　基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。 二极管符号： 正极 负极 ＋　uD 　－ 1、概述 uo uo ui＝0V时，二极管截止，如同开关断开，uo＝0V。 ui＝5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo＝4.3V。 二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。 Ui0.5V时，二极管截止，iD=0。 Ui0.5V时，二极管导通。 2、三极管的开关特性 ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － 截止状态 饱和状态 iB≥IBS ui=UIL0.5V uo=+VCC ui=UIH uo=0.3V ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － ＋ ＋ － － 0.7V 0.3V 饱和区 截止区 放 大 区 ②ui=0.3V时，因为uBE0.5V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压： ①ui=1V时，三极管导通，基极电流： 因为0iBIBS，三极管工作在放大状态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA，输出电压： 三极管临界饱和时的基极电流： uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V uo=VCC=5V ③ui＝3V时，三极管导通，基极电流： 而 因为iBIBS，三极管工作在饱和状态。输出电压： uo＝UCES＝0.3V 3、场效应管的开关特性 工作原理电路 转移特性曲线 输出特性曲线 ui ui G D S RD +VDD G D S RD +VDD G D S RD +VDD 截止状态 uiUT uo=+VDD 导通状态 uiUT uo≈0 6.2 分立元件逻辑门电路 1、二极管与门 Y=AB 2、二极管或门 Y=A+B 3、三极管非门 ①uA＝0V时，三极管截止，iB＝0，iC＝0，输出电压uY＝VCC＝5V ②uA＝5V时，三极管导通。基极电流为： iB＞IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压uY＝UCES＝0.3V。 三极管临界饱和时的基极电流为： ①当uA＝0V时，由于uGS＝uA＝0V，小于开启电压UT，所以MOS管截止。输出电压为uY＝VDD＝10V。 ②当uA＝10V时，由于uGS＝uA＝10V，大于开启电压UT，所以MOS管导通，且工作在可变电阻区，导通电阻很小，只有几百欧姆。输出电压为uY≈0V。 4、场效应管非门 6.3 CMOS集成门电路 6.3.1 CMOS反相器 6.3.2-3 CMOS与非门、或非门、与或非门 6.3.4-5 CMOS异或门 、传输门 6.3.6-7 CMOS三态门和漏极开路门 6.3.8 CMOS门电路输入特性 退出 6.3.1 CMOS反相器 1.uA＝0V时,ugsn=0UTN (2V),TN截止, ugsp= uA-VDD=0-10V= -10VUTP (-2V), TP导通(简化如图b)。输出电压uY＝VDD＝10V。 2.uA＝10V时,ugsn=10UTN (2V),TN导通, ugsp= uA-VDD=10-10V= 0VUTP (-2V), TP截止(简化如图c)。输出电压uY＝0V。 UTP = -2V, UTN = 2V 6.3.2-3 CMOS与非门、或非门、与或非门 CMOS与非门 ①A、B当中有一个或全为低电平时，TN1、TN2中有一个或全部截止，TP1、TP2中有一个或全部导通，输出Y为高电平。 ②只有当输入A、B全为高电平时，TN1和TN2才会都导通，TP1和TP2才会都截止，输出Y才会为低电平。 UTP = -2V, UTN = 2V CMOS或非门 ①只要输入A、B当中有一个或全为高电平，TP1、TP2中有一个或全部截止，TN1、TN2中有一个或全部导通，输出Y为低电平。 ②只有当A、B全为低电平时，TP1和TP2才会都导通，TN1和TN2才会都截止，输出Y才会为高电平。 UTP = -2V, UTN = 2V 与门 Y=AB=AB 或门 Y=A+B=A+B CMOS与或非门 CMOS异或门 6.3.4-5 CMOS异或门 、传输门 CMOS 传输门 ①C＝0、 ，即C端为低电平（0V）、 端为高电平（＋V