[理学]第三章 门电路.ppt

第三章 门电路 本章主要内容 3.1 概述 3.1 概述 由表中可以看出 3. 高低电平的实现 3.1 概述 互补开关电路的原理为 3.2 半导体二极管门电路 对于图3.2.1所示二极管开关电路，由于二极管具有单向导电性，故它可相当受外加电压控制的开关。 当vI＝VIL＝0时，D导通，输出电压vo＝ VOL ＝0 二极管的动态电流波形如图3.2.3所示 3.2.1半导体二极管的开关特性 3.2.2 二极管与门 其输入输出及真值表如表3.2.1和3.2.2所示 3.2.3 二极管或门 3.2.2 二极管或门 二极管构成的门电路的缺点: 3.3 CMOS门电路 3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理 2.工作原理 当vI＝VIH＝VDD为高电平时，T2导通， T1管截止，输出电压为低电平，即 特点 二、电压传输特性和电流传输特性 三、输入端噪声容限 2.计算方法 其中： 则输入噪声容限为 输入噪声容限和电源电压VDD有关，当VDD增加时，电压传输特性右移，如图3.3.15所示 3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性 图3.3.16为CMOS反相器的两种常用保护电路 其输入特性如图3.3.17所示 二、输出特性 其特性曲线如图3.3.19所示 2.高电平输出特性 其特性曲线如图3.3.21所示 3.3.4 CMOS反相器的动态特性 一、传输延迟时间tPHL和tPLH 图3.3.22为CMOS非门的输出输入波形。 二、交流噪声容限 三、动态功耗 2.瞬时导通功耗PT 总的动态功耗为 3.3.5 其他类型的CMOS逻辑门 故： 2. 或非门： 3.带缓冲级的CMOS门电路 ②输出的高低电平受输入端数目的影响 改进电路均采用带缓冲级的结构，如图3.3.29为带缓冲级的CMOS与非门电路 输出为 二、漏极开路输出的门电路（OD门） 当A、B有一个为低电平，则TN 截止，输出vo＝VDD2，为高电平；当A、B同时为高电平，则TN 导通，输出vo＝0，为低电平。故输出输入的逻辑关系为 3.“线与”的实现 其工作原理为： 输出端逻辑式为 4.上拉电阻RL的计算 若OD门输出管输出管截止时的漏电流为IOH，负载门高输入为电平时的输入电流为IIH，n为并联OD门（驱动门）的个数，m为负载门输入高电平电流的个数， 则有 ② OD门输出为低电平 解：驱动管输出为高电平时 三、 CMOS传输门 2.工作原理 （2）C＝1， C?＝0 *CMOS双向模拟开关 CMOS双向模拟开关电路是由CMOS传输门和反相器组成，如图3.3.38所示。和CMOS传输门一样，它也是属于双向器件。 当C＝0时，开关截止，则 其中KTG为输出电压和输入电压的比值，称为电压传输系数，即 四、三态输出的CMOS门电路 其工作原理为 三态门的应用 b. 数据的双向传输 3.5.1 双极型三极管的开关特性 稳态时若合理选择电路的参数，即 三极管开关状态下的等效电路如图3.5.5所示 五、双极型三极管的动态开关特性 六 、三极管反相器 一、电路结构 ①当vI＝VIL＝0.2V时 ②当vI＝VIH＝3.4V时 特点： 二、电压传输特性 a. AB段： b. BC段： c. CD段： d. DE段： 计算方法与CMOS电路一样，如图所示， 3.5.3 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 a.当输入为低电平时，即vI＝0.2V，若VCC＝5V，则TTL反相器的输入电流为 b.当输入为高电平时，即vI＝3.4V，T1发射结截止，处于倒置状态，只有很小的反向饱和电流IIH，对于74系列的TTL门电路， IIH在40μA以下 二、输出特性 其高电平输出特性曲线如图3.5.14所示 2.低电平输出特性 其低电平输出特性曲线如图3.5.16所示 3.扇出系数（Fan-out）的计算 当输出为低电平时，设可带N2个非门，则有 例3.5.2 如图3.5.17所示电路中，已知74系列的反相器输出高低电平为VOH≥3.2V, VOL≤0.2V，根据输入输出特性曲线可查到：IOL（max）＝16mA，IOH（max）＝0.4mA，IIL＝－1mA，IIH＝40μA，试计算门G1可带同类门的个数 当G1输出为高电平时，有 四、 输入端的负载特性 TTL反相器输入端负载特性曲线如图所示。 解： vo1= VOH时，若使vI2≥ VIH（min） ，则 当vo1= VOL时， G2门的输入管T1导通，如图所示，若使 vI2≤ VIL（max），则 3.5.5 其他类型的TTL与非门 工作原理： 2.在计算与非门每个输入端的输入电流时，应根据输入端的不