2章_数子电子技术基础韩焱版.pptVIP

第 2 章　逻辑门电路 2.1 概 述 一、门电路的作用和常用类型 二、获得高低电平的方法及高电平和低电平的含义 2.2二极管和三极管的开关特性 一、三极管的开关作用及其条件 2.4　TTL 集成逻辑门 2.4.1TTL 反相器的电路结构和工作原理 2.6.5、CMOS 数字集成电路应用要点 3.5 集成逻辑门电路的应用 一、CMOS 门电路比之 TTL 的主要特点 二、集成逻辑门电路的选用 三、集成逻辑门电路应用举例 本章小结 图2.6.2 CMOS反相器的电压传输特性 返回 电压传输特性 二、电压传输特性和电流传输特性 图2.6.3 CMOS反相器的电流传输特性 返回 电流传输特性 特点：无论输入低电平还是高电平，电流均接近于零，因此功耗低。 前面我们已经分别计算过TTL门电路在输入低电平和高电平两种情况下的电源电流 ，从而可以得知TTL门电路的功耗。 图2.6.4 不同VDD下CMOS反相器的噪声容限 返回 三、输入端噪声容限 结论：电源电压越高，抗干扰能力越强。 图2.6.5 CMOS反相器输入端噪声容限与VDD的关系 返回 图2.6.6 CMOS反相器的输入保护电路 （a）CC4000系列的输入保护电路 （b）74HC系列的输入保护电路 返回 2.6.2CMOS反相器的静态输入特性和输出特性 1、输入特性 图2.6.7 CMOS反相器的输入特性 （a）图2.6.6 (a)电路的输入特性  （b）图2.6.6 (b)电路的输入特性 返回 因CMOS反相器用的是绝缘栅场效应管，故Ii≡0 ，因此输入特性如下图所示。 图2.6.8 vO= VOL时CMOS反相器的工作状态 返回 2、输出特性 输出低电平特性 图2.6.9 CMOS反相器的低电平输出特性 返回 同样的IoL值下，VDD越高，VOL也越低 图2.6.10 vO= VOH时CMOS反相器的工作状态 返回 输出高电平特性 图2.6.11 CMOS反相器的高电平输出特性 返回 同样的IOH下，VDD越大，输出高电平越高。 3、输入负载特性 因绝缘栅场效应管的栅极绝缘，因此无输入负载特性。 4、CMOS反相器的功耗 集成电路的功耗是指馈电电源提供给集成电路的功耗，它是衡量电路性能的重要技术指标。各种集成电路的功耗水平，由该电路的线路结构、制造工艺、集成度和外部使用条件决定。在目前流行的各种集成电路产品中，CMOS集成电路的功耗是最低的，整个封装的静态平均功耗小于10uW，但随着工作频率的升高，CMOS集成电路的动态功耗显著增大。 [例] 下图中，门电路为CMOS系列，试确定它们的输出。 (a) (b) 2.6.3 CMOS反相器的动态特性 一、传输延迟时间 二、交流噪声容限 三、动态功耗 图2.6.18 CMOS与非门 返回 2.6.4 其他类型的CMOS门电路 一、其他逻辑功能的CMOS门电路 1. CMOS 与非门 A B VDD VPB VPA VNA VNB Y 每个输入端对应一对 NMOS 管和PMOS 管。NMOS 管为驱动管，PMOS 管为负载管。输入端与它们的栅极相连。 与非门结构特点： 驱动管相串联， 负载管相并联。 返回 A B VDD VPB VPA VNA VNB Y CMOS 与非门工作原理 1 1 导通 导通 截止 截止 0 驱动管均导通， 负载管均截止， 输出为低电平。 ◆　　当输入均为 高电平时： 低电平输入端相对应的驱动管截止，负载管导通， 输出为高电平。 ◆ 　当输入中有 低电平时： A B VDD VPB VPA VNA VNB Y 0 截止 导通 1 因此 Y = AB 2. CMOS 或非门 A B VDD VPB VPA VNA VNB Y 或非门结构特点： 驱动管相并联， 负载管相串联。 图2.6.19 CMOS或非门 二、带缓冲级的CMOS门电路 与非门存在的问题： 1、它的输出电阻Ro受输入端状态的影响； 假定每个MOS管的导通内阻为Ron，截止内阻Roff为无穷大。 A=1，B=1时，则Ron=Ron（NA）+ Ron（NB） A=0，B=0时，则Ron=Ron（NA）// Ron（NB）= Ron/2 A=1，B=0时，Ron=Ron（PB） A=1，B=0时，Ron=Ron（PA） 2、输出的高低电平受输入端数目的影响 输入端数目越多，串联的