第五章集成逻辑门电路.ppt

第 5 章　集成逻辑门电路 5.1 概 述 一、门电路的作用和常用类型 二、高电平和低电平的含义 5.2　基本逻辑门电路 5.2.2 二极管、三极管及场效管的开关特性 二、三极管的开关特性 1. 二极管“与” 门电路 2. 二极管“或” 门电路 3. 晶体管“非” 门电路 5.3　TTL 集成逻辑门 二、TTL“与非”门电路 5.4　CMOS 集成逻辑门电路 5.4.1 CMOS 反相器 5.4.4 CMOS 数字集成电路应用要点 5.5 TTL 电路与 CMOS 电路的接口 5.5.1 TTL电路驱动CMOS电路 5.5.2 CMOS 电路驱动 TTL 电路 5.5.3 CMOS 门电路比之 TTL 的主要特点 5.5.4 集成逻辑门电路的选用 5.5.5 集成逻辑门电路应用举例 本章小结 A uI Y uO VDD S G D D G S B VP VN B A uI Y uO VDD S G D D G S B VP VN B 增强型 NMOS 管 (驱动管) 增强型 PMOS 管(负载管) 构成互补对称结构 (一)电路基本结构 要求VDD UGS(th)N +｜UGS(th)P｜且 UGS(th)N =｜UGS(th)P｜ UGS(th)N 增强型 NMOS 管开启电压 A uI Y uO VDD S G D D G S B VP VN B NMOS 管的衬底接电路最低电位，PMOS管的衬底接最高电位，从而保证衬底与漏源间的 PN 结始终反偏。. uGSN + - 增强型 PMOS 管开启电压 uGSP + - UGS(th)P uGSN UGS(th)N 时，增强型 NMOS 管导通 uGSN UGS(th)N 时，增强型 NMOS 管截止 O iD uGS UGS(th)N 增强型 NMOS 管 转移特性 时, 增强型 PMOS 管导通 时, 增强型 PMOS 管截止 O iD uGS UGS(th)P 增强型 PMOS 管 转移特性 A uI Y uO VDD S G D D G S B VP VN B (一)电路基本结构 UIL = 0 V，UIH = VDD A uI Y uO VDD S G D D G S VP 衬底 B VN 衬底 B (二)工作原理 ROFFN RONP uO +VDD S D D S 导通电阻 RON 截止电阻 ROFF RONN ROFFP uO +VDD S D D S 可见该电路构成 CMOS 非门，又称 CMOS 反相器。 　　无论输入高低，VN、VP 中总有一管截止，使静态漏极电流 iD ? 0。因此 CMOS 反相器静态功耗极微小。 ◎ 输入为低电平，UIL = 0V 时， uGSN = 0V UGS(th)N ， UIL = 0V 截止 uGSN + - VN 截止， VP 导通， 导通 uGSP + - uO ? VDD 为高电平。 A uI Y uO VDD S G D D G S VP 衬底 B VN 衬底 B 截止 uGSP + - 导通 uGSN + - ◎ 输入为高电平 UIH = VDD 时， uGSN = VDD UGS(th)N , VN 导通， VP 截止， ◎ 输入为低电平 UIL = 0 V 时， uGSN = 0V UGS(th)N ， VN 截止， VP 导通， uO?VDD , 为高电平。 UIH = VDD uO ? 0 V ，为低电平。 C、C 为互补控制信号 由一对参数对称一致的增强型 NMOS 管和 PMOS 管并联构成。 PMOS C uI/uO VDD CMOS传输门电路结构 uO/uI VP C NMOS VN 5.4.2 CMOS 传输门 工作原理 MOS 管的漏极和源极结构对称，可互换使用，因此 CMOS 传输门的输出端和输入端也可互换。 uO uI uI uO 当 C = 0V，uI = 0 ~ VDD 时，VN、 VP 均截止，输出与输入之间呈现高 电阻，相当于开关断开。 uI 不能传输到输出端，称传输门关闭。 C C 当 C = VDD，uI = 0 ~ VDD 时，VN、 VP 中至少有一管导通，输出与输入 之间呈现低电阻，相当于开关闭合。 uO = uI，称传输门开通。 C = 1，C = 0 时，传输门开通，uO = uI； C = 0，C = 1 时，传输门关闭，信号不