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第三章 门 电 路 TTL门电路输入端负载特性计算 返回 等效高电平,和高电平效果相同,但不允许直接输入此电平作为高电平! 课 后 习 题 题[3.4] 题[3.7](a) 1 C’ 1 A’ 0 1 Y’ B’ A’ B’ C’ Y’ (Y’)’=A’B’C’=(A+B+C)’ 题[3.12] VI，悬空： T饱和导通（戴维南等效VE =1.1V， RE=5.4K， IB=0.074mA， IBS=0.047mA， Vo= 0.3V. (2) VI=0V,T截止,Vo输出高电平. (3) VI=5V, T饱和导通（戴维南等效VE =2.3V, RE=3.7K）IB=0. 43mA, IBS=0.047mA,Vo= 0.3V. 题[3.13] 题[3.14] 以下为TTL门电路，问输出逻辑（输入端负载特性） 题[3.15]以下为CMOS门电路，问输出逻辑 题[3.16/17] 输入输出特性，扇出系数 原理：无论是输出高电平还是低电平，都应该提供负载门电路足够的驱动电流；应该将高电平输出和低电平输出分别考虑；注意，当输出低电平驱动负载时，每种负载门输入电流的算法(和输入端结构有关):对于与和与非负载门，应按门数；对于或和或非门，应按输入端数算。 题[3.18]输入端负载特性，前提：TTL与非门电路 题[3.19]输入端负载特性，前提：TTL或非门电路 题[3.20]前提：CMOS门电路 (1)VI1悬空 (2)VI1接低电平(0.2 V) (3)VI1接高电平(3.2 V) (4)VI1经50欧姆接地 (5)VI1经10k欧姆接地 答案[3.18] 输入端负载特性 (1) 1.4 (2)0.2 (3)1.4 (4)0.05≈0 (5)1.4 答案[3.20] 各种情况VI2=0。因VI2支路无电流 答案[3.19] 都为1.4V，因为或逻辑输入电路之间无约束关系 题[3.23] 开路门外接电阻的计算，同样有输出低电平时，驱动电流问题 题[3.26] 开路门外接电阻的计算(TTL门电路) 三极管的作用，以及要达到的效果－逻辑传递 注意:三极管集电极饱和电流ICS 题[3.27] 此接口电路参数选择是否合理 注意:三极管集电极饱和电流ICS 题[3.27]理论依据:电平逻辑可以正确传递,驱动电流是否满足要求 (2)当CMOS或非门输出高电平,接口电路： (1) 当CMOS或非门输出低电平,接口电路：三极管截止， VC=VCC-6IIHRC=4.5V， (输出高电平) 三极管工作在不饱和状态, 电路参数选择不合理。 7400:四2输入与非门S: Schottky L: Low-powerA: AdvancedF: Fast 74系列与54系列功能和封装等兼容, 只是工作温度和对电源的要求不同74: 0 ~ +70 ℃, 5V±5% 54: -55 ~ +125 ℃, 5V± 10%民品、工品和军品 增强型MOS管的开关特性回顾 iD是VGS的函数, VDS对iD影响很小, 沟道夹断, 线性放大区 VGSVTH, VGDVTH 恒 流 区 RON是VGS的函数, 即VGS不变, RON也为定值, VDS增大, iD也增大, 沟道完整 VGSVTH, VGDVTH 可变电阻区 导通 iD≈0, 截止电阻109Ω以上 VGSVTH 截 止 区 特 点 条 件 工作状态 增强型NMOS管的开启电压VTH和VGS为正 极性电压增强型PMOS管的开启电压VTH和VGS为负 极性电压 3.3.2 CMOS门电路 一、CMOS反相器的电路结构及工作原理 N沟道管开启电压VGS(th)N记为VTN; P沟道管开启电压VGS(th)P记为VTP; 假设：|VTP|= VTN=VTH ; 要求满足VDD≥VTN+|VTP|; 输入低电平VIL=0V； 高电平VIH=VDD; （1）输入为低电平0V时；VGS2=0V，T2截止；VGS1=-VDD，T1导通；VO=VDD高电平; iD ≈0。 （2）输入为高电平VDD时；VGS1=0V，T1截止；VGS2=VDD，T2导通；VO=0V低电平; iD ≈ 0。 (Complementary MOS--互补MOS电路) 在正常工作状态，T1与T2轮流导通，即所谓互补状态，静态电流iD≈0；并且，输入端静态输入电流≈0；静态功耗非常小！ 二、电压传输特性和电流传输特性 1.电压传输特性 2.电流传输特性 在动态情况下，电路状态会通过BC段，使动态功耗不为0；而且输入信号频率越高，动态功耗越大，这成为限制电路扇出系数的主要因素。 三、输入噪声容限 结论: 可以通过提高VDD来提高