第三章数字逻辑2012.ppt

2、逻辑符号 P沟道增强型 G S D G S D N沟道增强型 栅极 漏极 源极 3、NMOS管特性 VGS≥ VTN(+2V)，形成沟道，等效开关接通。 VGS＜ VTN(+2V)，沟道夹断，等效开关断开。 G S D VDD 4、PMOS管特性 VGS≤ VTP(－2V)，形成沟道，等效开关接通。 VGS＞ VTP(－2V)，沟道夹断，等效开关断开。 G S D VDD 3.6.2 CMOS门电路 一、CMOS非门（反相器） (1)输入低电平，即若Ui=0V VGS1= 0V VTN，所以T1截止。 VGS2= -VDD VTP，所以T2导通。 UO=“1”=VDD，即输出为高电平。 (2)输入高电平，即若Ui=+5V=VDD VGS1=+5V VTN，所以T1导通。 VGS2= 0V VTP，所以T2截止。 UO=“0”，即输出为低电平。 T1 T2 UO Ui G S D VDD G S D T1 T2 驱动管串联连接，T3 T4 负载管并联连接。 二、CMOS与非门 VDD T1 T2 A B F T3 T4 0 0 0 1 1 0 1 1 A B T1 T2 T3 T4 F OFF OFF ON ON 1 ON OFF OFF ON 1 OFF ON ON OFF 1 ON ON OFF OFF 0 三、CMOS或非门 结构：驱动管T1 T2并联连接，负载管T3 T4串联连接。 分析省略。图见教材P36图3-10 四、传输门(模拟开关) 若C=1，Ui=1：T1(OFF)T2(ON)，开关ON，UO=Ui=1 Ui=0：T1(ON)T2(OFF)，开关ON，UO=Ui=0 1 C VDD Ui UO S G D S G D T1 T2 TG Ui UO C C 若C=0，Ui=1：T1(OFF)T2(OFF)，开关OFF。 Ui=0：T1(OFF)T2(OFF)，开关OFF。 1 C VDD Ui UO S G D S G D T1 T2 TG Ui UO C C 五、CMOS漏极开路输出门(OD门) VDD RL F A B G S D 和OC门一样，OD门也可实现“线与”，OD门也必须外加上拉电阻，但OD门更多的是用于输出驱动或用于输出电平的转换。 EN=1； F=高阻态 六、三态门(TS) 以TS反相器为例： T1 T2 F A VDD 1 EN T3 T4 EN=0； F=A Ui VDD ，则输入作为“1”； 2 3 Ui VDD ，则输入作为“0”。 3 1 对CMOS电路，工程上： TTL器件输入端闲置逻辑上等效为“1”。 CMOS器件输入端不允许浮空闲置，否则会造成逻辑混乱。 一般将与门、与非门的多余输入端接VDD；或门、或非门的多余输入端接地。 七、CMOS器件闲置输入端的处理 若和输入端并接会增加电路输入端的电容量，影响开关速度。 习题（P38）：3、12、13。 P型半导体（空穴是多子，电子是少子）和N型半导体（电子是多子，空穴是少子）结合在一起时，由于交界处多子和少子的浓度有很大的差别，N区的电子向P区运动（扩散运动），扩散到P区的电子因与空穴复合而消失。同样地，P区的空穴也向N区扩散，与N区的电子复合。这样在交界面就出现了一个不能移动的带电离子形成的空间电荷区。 加正向电压时（正偏），多子被推向耗尽层，结果耗尽层变窄，有利于多子的扩散不利于少子的漂移。多子的扩散电流通过回路形成正向电流。在外电场的作用下，耗尽层两端的电位差变小（零点几伏），所以不大的正向电压就可以产生相当大的电流。 PN结加反向电压时，也称反偏。此时外电场使耗尽层变宽，加强了内电场。结果阻止了多子的扩散，促使了少子的漂移，在回路中形成反向电流IS。 由于少子的浓度很低，并且温度一定时少子的浓度不变，所以反向电流不但很小，且基本不随外加电压的增加而增加，故称为反向饱和电流IS。 图中，最左边是反向击穿，中间是反偏，右边是正偏。 当输入为低电平时，基极偏置电源－Vbb经电阻Rb1和Rb2分压，使三极管的发射结处反偏，因此三极管截止，输出高电平，此时反相器相当于开关断开。 当输入为高电平时，输入高电平与基极电源－Vbb的共同作用产生基极电流，且使Ib大于三极管饱和时的基极电流IbS ，使三极管饱和导通，输出为低电平。此时反相器相当于开关接通。 加速电容： 利用RC电路对突变电压的微分作用，产生正反向基极尖峰电流来改善反相器的动态特性。当输入为高电平时，三极管导通，电容C两端充有一定电压。当输入由高电平降至低电平时，由于电容电压不能突变，所以输入电压的突变全部传送到三极管的基极，电容通过导通的发射结放电，给基极注入一个很大的瞬间反向