1、第三章 邏輯門電路1 邏輯門電路邏輯門電路2 TTL集成門電路集成門電路3 MOS集成門電路集成門電路1 邏輯門電路邏輯門電路門：具有開關作用。門：具有開關作用。門電路：具有控制信號通過或不通過能力的電路。門電路：具有控制信號通過或不通過能力的電路。一、器件的開關作用一、器件的開關作用開關特性開關特性體現(xiàn)開關作用體現(xiàn)開關作用靜態(tài)特性靜態(tài)特性轉換過程轉換過程動態(tài)特性動態(tài)特性理想開關特性理想開關特性Z0 短路、相當開關閉合短路、相當開關閉合Z 斷路、相當開關斷開斷路、相當開關斷開二、半導體二極管的開關特性二、半導體二極管的開關特性DRDUiV+開關作用開關作用D正偏正偏導通導通UD很小很小電路導通

2、電路導通 UD 0.7V,硅管硅管 UD 0.3V,鍺管鍺管D反偏反偏截止截止UD很大很大電路斷開電路斷開注注:講課如不特殊說明講課如不特殊說明,均以硅管為例均以硅管為例.動態(tài)特性動態(tài)特性D正偏時，正偏時，PN結電阻較小。加上反結電阻較小。加上反壓后，形成較大的壓后，形成較大的I2；爾后，隨著結；爾后，隨著結電阻的增加，反向電流逐漸減小，直電阻的增加，反向電流逐漸減小，直至漏電流至漏電流Is。DRDUiV+iVt1V2VDIt1I2Iret21 . 0 IIs反向恢復過程反向恢復過程:反向恢復時間反向恢復時間 tre說明說明: 轉換時間：截止導通 較小 導通截止較大 故D的開關時間以tre來衡

3、量。 Vi的最高頻率以10 tre來取值。所需的時間。電流由,I 1 . 0RVI222三、半導體三極管的開關特性三、半導體三極管的開關特性開關作用開關作用10KVcc=5V1k Vo =30iVT截止截止飽和飽和放大放大Vbe Vbc反偏反偏， ibic 0，開關斷開。正偏反偏， ic ib， 線性放大。正偏正偏， ib Ibs ， 開關閉合。VVRRVIicesCccCcesccbsb7 . 0 , VV開關作用（續(xù)）開關作用（續(xù)）臨界飽和：臨界飽和：飽和系數(shù)：飽和系數(shù)：10KVcc=5V1k Y =30iVTbsbIiB B越大，飽和越深；越大，飽和越深；反之飽和則淺反之飽和則淺VVRV

4、IIicesCcescccbsb7 . 0 , VCcccbsbRIIi7 . 0V說明：說明：因所以，臨界飽和電流是由外電路（Rc）決定的， Rc不同，臨界飽和電流是不一樣的。Vbc0 V 時，時，T處于臨界飽和處于臨界飽和例例1:計算圖示電路的臨界飽和電流。計算圖示電路的臨界飽和電流。 =30Vces=0.7VRbiVTRcReicibieVccVoeCcesccbscesccebsCbscescceeCsCeecesccsRRVVIVVRIRIVVRIRIRRIVVI）（）（即：解：11 cc動態(tài)特性動態(tài)特性T從：從：截止導通 ，建立電荷需要時間 ton導通截止存儲電荷消散需要時間 to

5、ff 開關時間開關時間:說明說明: 轉換時間：截止導通 時間ton較小 導通截止時間toff較大 toff中 ts占主要部分。max9 . 0cImax1 . 0cIdtrtstftcit0iVt0fsoffrdontttttt開啟 延時 上升關閉 存儲 下降四、基本門電路四、基本門電路對應三種基本邏輯運算，有三種基本門電路二極管與門（二極管與門（D與門）與門）電路電路 5V A0V BFRD1D2Vcc（5V）原理原理VA VB VF D1 D20V 0V 0.7V 通通 通通0V 5V 0.7V 通通 止止5V 0V 0.7V 止止 通通5V 5V 5 V 止止 止止電路分析要求出輸入的電

6、路分析要求出輸入的各種組合與輸出的關系各種組合與輸出的關系電位表：電位表：二極管與門二極管與門(續(xù)續(xù))VA VB VF D1 D20V 0V 0.7V 通通 通通0V 5V 0.7V 通通 止止5V 0V 0.7V 止止 通通5V 5V 5 V 止止 止止0低電位低電位1高電位高電位真值表真值表: A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1實現(xiàn)實現(xiàn)了與了與邏輯邏輯功能功能實現(xiàn)實現(xiàn)了與了與邏輯邏輯功能功能符號符號ABF&國標國標 慣用慣用 國外國外ABFABF 二極管或門（二極管或門（D或門）或門）電路電路 5V A0V BFRD1D2原理原理VA VB VF D1 D2

7、0V 0V 0V 止止 止止0V 5V 4.3V 止止 通通5V 0V 4.3V 通通 止止5V 5V 4.3V 通通 通通電位表：電位表：0低電位低電位1高電位高電位真值表真值表: A B F 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1實現(xiàn)實現(xiàn)了或了或邏輯邏輯功能功能實現(xiàn)實現(xiàn)了或了或邏輯邏輯功能功能符號符號國標國標 慣用慣用 國外國外FAB1ABFABF 晶體管非門晶體管非門 (反相器反相器)符號符號電路電路原理原理VA VF T0V 5V 止止5V 0.3V 通通電位表：電位表：真值表真值表: A F 0 1 1 0實現(xiàn)實現(xiàn)了非了非邏輯邏輯功能功能實現(xiàn)實現(xiàn)了非了非邏輯邏輯功能功能ARb

8、RcVcc( 5V)FT國標國標 慣用慣用 國外國外FA1AFFA 復合門復合門把單級門電路把單級門電路級聯(lián)級聯(lián)起來起來,構成復合門構成復合門,如如:與非門、或非門等等與非門、或非門等等。異或門YY與非門YABY或非門異或非門YYYY國標國標 慣用慣用 國外國外ABABABABABABABY&Y1Y=1Y=ABABABAB 正邏輯正邏輯 門電路的輸入、輸出電壓定義為：門電路的輸入、輸出電壓定義為： 負邏輯負邏輯說明：說明： 前面所述基本門電路均以正邏輯定義。前面所述基本門電路均以正邏輯定義。 同一個邏輯門電路，在不同邏輯定義下，同一個邏輯門電路，在不同邏輯定義下， 實現(xiàn)的邏輯功能不同。

9、實現(xiàn)的邏輯功能不同。 數(shù)字系統(tǒng)中，不是采用正邏輯就是采用數(shù)字系統(tǒng)中，不是采用正邏輯就是采用 負邏輯，而負邏輯，而不能混合使用不能混合使用。 本書中采用本書中采用正正邏輯系統(tǒng)。邏輯系統(tǒng)。低電位低電位 0高電位高電位 1 門電路的輸入、輸出電壓定義為：門電路的輸入、輸出電壓定義為：低電位低電位 1高電位高電位 0五、邏輯約定五、邏輯約定正負邏輯約定舉例正負邏輯約定舉例VA VB VF D1 D20V 0V 0.7V 通通 通通0V 5V 0.7V 通通 止止5V 0V 0.7V 止止 通通5V 5V 5 V 止止 止止正邏輯正邏輯 5V A0V BFRD1D2Vcc（5V）電位表：電位表： A B

10、 F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1負邏輯負邏輯 A B F 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0真值表真值表真值表真值表正與邏輯正與邏輯負或邏輯負或邏輯FABFAB等價等價 正負邏輯轉換正負邏輯轉換（只需了解）（只需了解）依據(jù)依據(jù):BAFBAFBAFABF 一個門的輸入和輸出同一個門的輸入和輸出同時取反，則：時取反，則： 正邏輯正邏輯負邏輯負邏輯目的：目的：方法：方法：從后往前的奇數(shù)級上，輸入、輸出都取反，且與門或門，或門與門，即可化簡電路。化簡和轉換電路。Y&AB&CDEF正負邏輯轉換舉例正負邏輯轉換舉例HECDABY Y&AB&C

11、DEF1.奇數(shù)級，前后取反2.相互抵消3.與門或門11Y&AB&CDEH11HCDEABEHECDABY )(2 TTL集成門電路集成門電路(與非門與非門) 二極管-晶體三極管邏輯門（DTL）集集 晶體三極管-晶體三極管邏輯門 （TTL）成成 雙極型 射極耦合邏輯門 （ECL）邏邏 集成注入邏輯門電路 （ ）輯輯 N溝道MOS門 (NMOS)門門 單極型(MOS型) P 溝道MOS門 (PMOS) 互補MOS門 (CMOS)LI2集成門電路按開關元件分類集成門電路按開關元件分類集成：集成：把晶體管、電阻、和導線等封裝在一個芯片上。一、電路一、電路CBAF+5VFR4R2R13k

12、T2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC 多發(fā)射極多發(fā)射極輸入級輸入級中間中間倒相級倒相級推挽推挽輸出級輸出級輸入級由多發(fā)射極晶體管輸入級由多發(fā)射極晶體管T1和基極電組和基極電組R1組成，它組成，它實現(xiàn)了輸入變量實現(xiàn)了輸入變量A、B、C的與運算。的與運算。BFRD1D3Vcc（5V）D2ACD4中間級是放大中間級是放大級，由級，由T2、R2和和R3組成，組成，T2的集電極的集電極C2和和發(fā)射極發(fā)射極E2可以可以分提供兩個相分提供兩個相位相反的電壓位相反的電壓信號信號C2E2輸出級：由輸出級：由T3、T4、T5和和R4、R5組成，其中組成，其中T3、T4構成復合構成復合管，與管，與T5組成推拉

13、式輸出結構組成推拉式輸出結構，具有較強的負載能力。，具有較強的負載能力。“0”1VVb1=0.3+0.7=1VVb1=0.3+0.7=1V三個三個PN結結導通需導通需2.1V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1VVV 3.63.60.3二、工作原理二、工作原理T1T1深飽和深飽和T2T2截止截止T5T5截止截止1. 輸入有低電平（輸入有低電平（0.3V）時）時不足以讓不足以讓T2、T5導通導通+5VFR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC“0”1Vuouo=5-uR2-ube3-ube4 3.6V高電平！高電平！ 1. 輸入有低電平（輸入有低電平（0.3V）時）

14、時(續(xù)續(xù))T1T1深飽和深飽和T2T2截止截止T5T5截止截止T3T3微飽和微飽和T4T4放大放大結論結論1:輸入有低時輸入有低時,輸出為高輸出為高T1:T1:倒置倒置全飽和導通全飽和導通Vb1=2.1VVc1=1.4V全反偏全反偏 1V截止截止+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC 2. 輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.6V）時）時2.1V1.4VT1管管:Ve1=3.6V Vb1=2.1V Vc1=1.4VT1管在倒置工作狀態(tài)管在倒置工作狀態(tài)3.6VT2,T5管飽和導通,Vce2=0.3V所以:Vc2=1VT3:放大 Vb4=0.3V T4:截止0.3VT2

15、:T2:飽和飽和T5:T5:飽和飽和T3:T3:放大放大T4:T4:截止截止放大放大+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC飽和飽和uF=0.3V 2. 輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.6V）時）時(續(xù)續(xù))飽和飽和3.6VT1:T1:倒置倒置T2:T2:飽和飽和T5:T5:飽和飽和T3:T3:放大放大T4:T4:截止截止結論結論2:輸入全高時輸入全高時,輸出為低輸出為低T5飽和,Vce5=0.3V工作原理小結工作原理小結:輸入有低電平（輸入有低電平（0.3V）時）時 V VF F=3.6V=3.6V2. 輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.6V）時）時 V VF F=0.3V=0

16、.3VT1:T1:倒置倒置T2:T2:飽和飽和T3:T3:放大放大T4:T4:截止截止T5:T5:飽和飽和T1T1深飽和深飽和T2T2截止截止T3T3微飽和微飽和T4T4放大放大T5T5截止截止CBAF3. 邏輯功能邏輯功能3. 輸入多發(fā)射極的作用輸入多發(fā)射極的作用 TTLTTL集成門在輸入級采用集成門在輸入級采用晶體管晶體管多發(fā)射極多發(fā)射極，其作用是其作用是: :1.1.參數(shù)一致性好參數(shù)一致性好; ;2.2.縮小體積縮小體積; ;3.3.縮短縮短T2T2從飽和向截止的轉換時間從飽和向截止的轉換時間加速轉換過程加速轉換過程。 ( (即加速輸入由全即加速輸入由全“1”1”輸入有輸入有“0”0”的

17、轉換過程的轉換過程) )輸入多發(fā)射極的作用（續(xù)）輸入多發(fā)射極的作用（續(xù)）+5V3.60.3FR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5b1c13.6VVc3.6V飽和飽和飽和飽和飽和到截止，基區(qū)電荷需要消散時間飽和到截止，基區(qū)電荷需要消散時間1V放大區(qū)放大區(qū)集電極電流集電極電流1.4V基區(qū)電荷迅速消散基區(qū)電荷迅速消散T2截止，截止，Vc2電壓升高，電壓升高，T3導通，做導通，做電壓跟隨電壓跟隨T4進入放大。進入放大。集電極電流加大，集電極電流加大，T5迅速截止迅速截止由于多發(fā)射極輸入級的存在，由于多發(fā)射極輸入級的存在，T1在轉換瞬間進入放大狀態(tài)，加速了在轉換瞬間進入放大狀態(tài)，加速了T2的狀態(tài)轉換

18、，從而加速了整個電路的工作速度。的狀態(tài)轉換，從而加速了整個電路的工作速度。VA=VB=輸出級采用輸出級采用推挽電路推挽電路不僅不僅提供比較大的帶負提供比較大的帶負載能力，載能力，而且而且在接容性負載的狀態(tài)轉換時，可以在接容性負載的狀態(tài)轉換時，可以產生比較大的充放電電流，產生陡峭的上升或下產生比較大的充放電電流，產生陡峭的上升或下降沿，也提高了整體電路的開關速度。降沿，也提高了整體電路的開關速度。4. 推挽輸出電路的作用推挽輸出電路的作用+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5“1”“1”“1”RL5V5V飽和飽和截止截止T5T5深度飽和，集深度飽和，集電極電流可以全部用電極電流可以全部

19、用于驅動負載。于驅動負載。輸出電阻為輸出電阻為T5T5的的飽和飽和c-e c-e 電阻，阻值電阻，阻值很小，帶負載能力強。很小，帶負載能力強。輸出為低電平時輸出為低電平時： 容性負載時容性負載時, ,放電較快放電較快, ,形成陡峭的下降沿。形成陡峭的下降沿。R RL LCo輸出為高電平時：輸出為高電平時：+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5“0”“1”“1”RL截止截止T4T4處在放大區(qū)，工處在放大區(qū)，工作在射極輸出狀態(tài)，作在射極輸出狀態(tài)，組成組成電壓跟隨器電壓跟隨器，跟跟隨隨VCCVCC，輸出穩(wěn)定，帶，輸出穩(wěn)定，帶負載能力強。負載能力強。 容性負載時容性負載時, ,充電較快充電較

20、快, ,形成陡峭的上升沿。形成陡峭的上升沿。CoTTLTTL集成電路的外特性：集成電路的外特性：電壓傳輸特性電壓傳輸特性 V VO O = = f(Vf(Vi i) )輸入輸入/ /輸出特性輸出特性VOH輸出高電平，輸出高電平，VOL輸出低電平，輸出低電平，VOFF關門電平，關門電平，VON開門電平：開門電平：VT門坎電平，門坎電平，噪聲容限：噪聲容限：VNH ，VNL。 輸入伏安特性輸入伏安特性 ii = f（Vi）輸入負載特性輸入負載特性 Vi = f（Ri）開門電阻開門電阻 RON，關門電阻，關門電阻 ROFF輸出特性輸出特性 Vo = f（ io ）輸出低電平，輸出低電平， 輸出高電平

21、輸出高電平輸入短路電流輸入短路電流IIS輸入漏電流輸入漏電流IIH灌電流灌電流 拉電流拉電流扇出系數(shù)扇出系數(shù)三、電壓傳輸特性三、電壓傳輸特性ViVo&VVVCC輸出電壓輸出電壓V VO O隨輸入電壓隨輸入電壓V Vi i變化的關系曲線，即變化的關系曲線，即 V VO O = = f f(V(Vi i) )。測試電路測試電路傳輸特性曲線傳輸特性曲線V0(V)Vi(V)1233.6VBCDE0.6V 1.4V0A 電壓傳輸特性電壓傳輸特性電壓傳輸特性分析電壓傳輸特性分析V0(V)Vi(V)1233.6VBCDE0.6V 1.4V0ABCBC段：段：線性區(qū)，當線性區(qū)，當0.6VV0.6VVi

22、 i1.3V1.3V，0.7VV0.7VV b2 b21.4V1.4V時，時，T T2 2開始導通，開始導通，T T5 5仍截止，仍截止，V VC2C2隨隨V Vb2b2升高而下降，經(jīng)升高而下降，經(jīng)T T3 3、T T4 4兩級射隨器使兩級射隨器使V VO O下降。下降。ABAB段：段：截止區(qū)截止區(qū), ,當當V VI I0.6V0.6V，V Vb1b11.3V1.3V時，時，T T2 2、T T5 5截止，輸出高電平截止，輸出高電平V VOH OH = 3.6V= 3.6VCDCD段：段：轉折轉折,V Vi i=1.4V,T2=1.4V,T2、T5T5飽和。飽和。DEDE段：段：飽和區(qū)飽和區(qū),

23、V Vi i1.4V1.4VV VO O0.3V0.3V幾個參數(shù)幾個參數(shù)VOH輸出高電平：輸出高電平：VOL輸出低電平：輸出低電平：與非門輸入有低時，與非門輸入有低時，Vo VOH 產品規(guī)范值產品規(guī)范值:VOH2.4V典典 型型 值值: VOH3.5V標準高電平標準高電平: VOH=VSH=2.4V與非門輸入全高時，與非門輸入全高時，Vo VOL 產品規(guī)范值產品規(guī)范值:VOL0.4V典典 型型 值值: VOL0.3V標準高低平標準高低平: VOL=VSL=0.4V1. VOH 和和 VOL都是對具體門輸出高、低電平都是對具體門輸出高、低電平電壓值電壓值的的 要求。要求。2.高電平表示一種狀態(tài)，

24、低電平表示另一種狀態(tài)，高電平表示一種狀態(tài)，低電平表示另一種狀態(tài)， 一種狀態(tài)對應一定的電壓范圍，而不是一個固定值。一種狀態(tài)對應一定的電壓范圍，而不是一個固定值。說明：說明：0V5V2.4VVSLVSH0.4V幾個參數(shù)（續(xù)）幾個參數(shù)（續(xù)）VOFF關門電平：關門電平：VON開門電平：開門電平：VT門坎電平：門坎電平：與非門在保證輸出為高電平時，與非門在保證輸出為高電平時，允許的最大輸入低電平值。允許的最大輸入低電平值。 VOFF0.8V與非門在保證輸出為低電平時，與非門在保證輸出為低電平時，允許的最小輸入高電平值。允許的最小輸入高電平值。 VON2 VVVVVOFFONT4 . 12此時輸入有低此時

25、輸入有低此時輸入全高此時輸入全高噪聲容限噪聲容限VSHVONVOFFVSLVNHVNL1100定義：定義：高電平噪聲容限高電平噪聲容限VNH VSH VON 2.420.4V低電平噪聲容限低電平噪聲容限VNL VOFF VSL 0.80.4V0.4V在保證在保證輸出輸出高、低電平高、低電平性質性質不變不變的條件下，輸入電平的允許波動的條件下，輸入電平的允許波動范圍稱為范圍稱為輸入端噪聲容限輸入端噪聲容限。四、輸入四、輸入/ /輸出特性輸出特性 輸入伏安特性：輸入電壓與輸入電流之間的關系曲線，輸入伏安特性：輸入電壓與輸入電流之間的關系曲線，即即ii = f（Vi）+5VR2R13kT2T1ViI

26、R1Ii-1.4mA1.4Vii3.6ViVIISIIH=50A測試電路測試電路特性曲線特性曲線輸入伏安特性輸入伏安特性(續(xù)續(xù)1) 輸入短路電流輸入短路電流IISVi = 0V時由輸入端流出的電流。時由輸入端流出的電流。 mA. K.RVVIbeCCIS413705 11+5VR2R13kT2T1ViIR1IiIIS-1.4mAVi = 01.4V時時, IC1變化很小變化很小, Ii的的絕對值也只略有絕對值也只略有減少。減少。ii3.6ViV1.4V設定設定正方正方向向輸入有低輸入有低,T2截止。截止。輸入伏安特性輸入伏安特性(續(xù)續(xù)2)輸入漏電流輸入漏電流IIH（輸入高電平電流）（輸入高電平

27、電流）+5VR2R13kT2T1ViIR1Ii-1.4mAIC1假定假定正方正方向向Vi = 3.6V時時,由輸入端流入的電流。由輸入端流入的電流。IIH=50Aii3.6ViVIIS1.4VIIHVi 1.4V時時, T2始始導通，導通，IC1迅速增迅速增大大 Ii迅速減小。迅速減小。= 3.6V輸入全高，輸入全高，T1倒置，倒置，Ii流入流入T1條件：前級輸出為條件：前級輸出為 低電平。低電平。R1T1+5V前級前級后級后級對前級而言，電流對前級而言，電流灌入，稱灌電流，灌入，稱灌電流，約約1.4mA（IIS）+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1 輸入伏安特性輸入伏安特性(續(xù)續(xù)3)灌

28、電流灌電流R1T1+5V前級前級后級后級反偏反偏+5VR4R2R5T3T4 拉拉電流電流輸入伏安特性輸入伏安特性(續(xù)續(xù)4)條件：前級輸出為條件：前級輸出為 高電平。高電平。對前級而言，電流對前級而言，電流流出，稱拉電流，流出，稱拉電流，約約50A （IIH）3.6V即輸入端通過電阻即輸入端通過電阻R接地時的特性接地時的特性輸入端輸入端“1”,“0”？+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC 輸入負載特性輸入負載特性ViRIVi1K），由于分布），由于分布電容電容Co的存在，電平高低變化時充放電較慢，影的存在，電平高低變化時充放電較慢，影響其工作速度。響其工作速度。NM

29、OS管管驅動管驅動管PMOS管管負載管負載管一、一、CMOS反相器反相器VDDAFSPDNGPVPVNDPSNGN漏極相連漏極相連做輸出端做輸出端PMOSPMOS管的襯底總是接到管的襯底總是接到電路的電路的最高電位最高電位NMOSNMOS管的襯底總是接到管的襯底總是接到電路的電路的最低電位最低電位柵 極 相 連柵 極 相 連做輸入端做輸入端電路電路A=1導通導通截止截止V=0V即即F0VDDAFVPVN工作原理工作原理設設VDD10V，A1時，時，VA10V A0時，時，VA0 VVgsP=0 VVgsN=10 V工作原理（續(xù)）工作原理（續(xù)）A=0截止截止導通導通V=10V即即F1VDDAFV

30、PVN設設VDD10V，A1時，時，VA10V A0時，時，VA0 VVgsP=10 VVgsN=0 VA VP VN F 0 導通導通 截止截止 1 1 截止截止 導通導通 0 結論：結論：VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOvOvIVTPVTN電壓傳輸特性電壓傳輸特性AB段：段：VP導通，導通， VN截止。截止。 VO=VOHVDDCD段：段： VN導通，導通， VP截止。截止。 VO=VOL0CMOS反相器的電壓傳輸特性接近反相器的電壓傳輸特性接近于理想的反相器。于理想的反相器。BC段：段： VP、VN都導通，都導通， VP 、VN內阻變化，內阻變化， VO= VDD0電壓電流

31、傳輸特性電壓電流傳輸特性)( , )(iDioVfiVfVVDDAFVPVN電流傳輸特性：電流傳輸特性：ABCD1/2VDDVDDvIiDOVTN VTPAB段、段、CD段：段： 曲線對應曲線對應VP、VN中只有中只有一管導通的情況，一管導通的情況，CMOS管截止狀態(tài)的漏極電流極管截止狀態(tài)的漏極電流極小，接近于零。小，接近于零。BC段：段： VP、VN兩管都導通，工兩管都導通，工作在飽和區(qū)（作在飽和區(qū)（放大狀態(tài)放大狀態(tài)），），VI=1/2VDD時電阻最小，電時電阻最小，電流達到最大值。流達到最大值。思考：思考：圖示電路中，輸入端圖示電路中，輸入端A具有怎樣的邏輯值。具有怎樣的邏輯值。（1？或？

32、或 0？）？）VDDAFRVPVN二、二、CMOS與非門與非門VDDVP2VP1VN2VN1ABF電路電路負載管并聯(lián)負載管并聯(lián)驅動管串聯(lián)驅動管串聯(lián)工作原理工作原理VDDVP2VP1VN2VN1ABFA=0,B=0:設設VDD10V，AB1時，時，VAVB10V AB0時，時，VAVB0 VVgsP1= VgsP2 = 10 VVgsN1= VgsN2 = 0 VVN1、VN2：截止：截止VP1、VP2：導通：導通F=1001工作原理工作原理VDDVP2VP1VN2VN1ABF設設VDD10V，AB1時，時，VAVB10V AB0時，時，VAVB0 VA=0,B=0:VN1、VN2：截止：截止V

33、P1、VP2：導通：導通F=1A=0,B=1:VN1、VP2：截止：截止VP1、VN2：導通：導通F=1011工作原理工作原理VDDVP2VP1VN2VN1ABF設設VDD10V，AB1時，時，VAVB10V AB0時，時，VAVB0 VA=0,B=0:VN1、VN2：截止：截止VP1、VP2：導通：導通F=1A=0,B=1:VN1、VP2：截止：截止VP1、VN2：導通：導通F=1101A=1,B=0:VP1、VN2：截止：截止VN1、VP2：導通：導通F=1工作原理工作原理VDDVP2VP1VN2VN1ABF設設VDD10V，AB1時，時，VAVB10V AB0時，時，VAVB0 V110

34、A=0,B=0:VN1、VN2：截止：截止VP1、VP2：導通：導通F=1A=0,B=1:VN1、VP2：截止：截止VP1、VN2：導通：導通F=1A=1,B=0:VP1、VN2：截止：截止VN1、VP2：導通：導通F=1A=1,B=1:VP1、VP2：截止：截止VN1、VN2：導通：導通F=0工作原理（續(xù)）工作原理（續(xù)）_ABY 邏輯關系邏輯關系:A B VP1 VP2 VN1 VN2 F 0 0 導通導通 導通導通 截止截止 截止截止 10 1 導通導通 截止截止 截止截止 導通導通 1 0 截止截止 導通導通 導通導通 截止截止 11 1 截止截止 截止截止 導通導通 導通導通 0負載管

35、負載管驅動管驅動管三、三、CMOS或非門或非門電路電路VDDVP2VP1VN2VN1ABF負載管串聯(lián)負載管串聯(lián)驅動管并聯(lián)驅動管并聯(lián)工作原理工作原理VDDVP2VP1VN2VN1ABF設設VDD10V，AB1時，時，VAVB10V AB0時，時，VAVB0 VA=0,B=0:VP1、VP2：導通：導通F=1VN1、VN2：截止：截止VgsN1= VgsN2 = 0 VVgsP1= VgsP2 = 10 V001工作原理工作原理VDDVP2VP1VN2VN1ABF設設VDD10V，AB1時，時，VAVB10V AB0時，時，VAVB0 VA=0,B=0:VP1、VP2：導通：導通F=1VN1、VN

36、2：截止：截止010A=0,B=1:VN1、VP2：截止：截止VP1、VN2：導通：導通F=0工作原理工作原理VDDVP2VP1VN2VN1ABF設設VDD10V，AB1時，時，VAVB10V AB0時，時，VAVB0 V100A=0,B=0:VP1、VP2：導通：導通F=1VN1、VN2：截止：截止A=0,B=1:VN1、VP2：截止：截止VP1、VN2：導通：導通F=0A=1,B=0:F=0VP1、VN2：截止：截止VN1、VP2：導通：導通工作原理工作原理VDDVP2VP1VN2VN1ABF設設VDD10V，AB1時，時，VAVB10V AB0時，時，VAVB0 V110A=0,B=0:

37、VP1、VP2：導通：導通F=1VN1、VN2：截止：截止A=0,B=1:VN1、VP2：截止：截止VP1、VN2：導通：導通F=0A=1,B=0:F=0VP1、VN2：截止：截止VN1、VP2：導通：導通A=1,B=1:VP1、VP2：截止：截止VN1、VN2：導通：導通F=0工作原理（續(xù)）工作原理（續(xù)）_BAY邏輯關系邏輯關系:A B VP1 VP2 VN1 VN2 F 0 0 導通導通 導通導通 截止截止 截止截止 10 1 導通導通 截止截止 截止截止 導通導通 0 0 截止截止 導通導通 導通導通 截止截止 01 1 截止截止 截止截止 導通導通 導通導通 0負載管負載管驅動管驅動管

38、四、四、CMOS傳輸門傳輸門(TG) 由兩個對稱的由兩個對稱的MOS管組成。傳管組成。傳輸模擬信號的模擬開關：輸模擬信號的模擬開關：VOVI+5V-5VVPVNCCvIvOvIvOCCTG1. 電路電路柵極（柵極（g）：控制端）：控制端源極（源極（S）：輸入）：輸入漏極（漏極（D）：輸出）：輸出符號：符號：ggSD工作原理工作原理 C=5V , C= +5V:所以：所以：VP，VN都都截止截止。即：。即： VI無論如何變化，無論如何變化，VI, VO 之間呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，傳輸門斷開。之間呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，傳輸門斷開。設設: VI5V 5VTNgsNVVVV100)55(5TPgsPVVVV010)5

39、5(55V5V+5V-5VVPVNCCvIvOgsgVP : VGSP VTP=2VVN : VGSN VTN =2V導通條件導通條件工作原理（續(xù)工作原理（續(xù)1） C=5V , C= 5V:設設: VI5V 5VVVVgsN010)55(5VVVgsP100)55(55V5VVV210 VV02 V VN N 導通導通V VN N 截止截止VV20VV102V VP P 截止截止V VP P 導通導通VI5V 3VVI3V 5VVI5V 3VVI 3V 5V+5V-5VVPVNCCvIvOgsgVP : VGSP VTP=2VVN : VGSN VTN =2V導通條件導通條件導通導通截止截止3

40、V 5V 5V截止截止導通導通5V 3V5V工作原理（續(xù)工作原理（續(xù)2）v vI I0VN管管VP管管結論：結論： C=5V , C= 5V時，在時，在v vI I 5V 5V范圍內，范圍內， VN和和VP 總有一個管子導通，所以總有一個管子導通，所以 VOVI 。3. CMOS雙向模擬開關雙向模擬開關TGCvI/vOvO/vICvI/vOvO/vISW由由CMOS反相器和反相器和 CMOS傳輸門組成傳輸門組成MOS管結構對稱，漏極和管結構對稱，漏極和源極可以互換源極可以互換,CMOS具有雙具有雙向傳輸特性。向傳輸特性。功能：功能： C1時，傳輸門導通，時，傳輸門導通， 內阻內阻 R1K。 C

41、0時，傳輸門截止，時，傳輸門截止， 內阻內阻 R109。1運用：雙向傳輸模擬信號。運用：雙向傳輸模擬信號。五、五、CMOSCMOS系列器件系列器件4000系列系列 :基本基本CMOS門電路門電路4000B / 4500 / 5000 系列系列 :改進改進CMOS門電路門電路74HC/74HCT系列系列 :高速高速CMOS門電路，引腳與門電路，引腳與TTL兼容兼容Bi-CMOS (74BCT)系列門電路系列門電路: 輸入部分使用輸入部分使用CMOS電路，輸出部分使用電路，輸出部分使用TTL電路，同時具有電路，同時具有CMOS門電路的低功耗和門電路的低功耗和TTL電路的高速度，兼容電路的高速度，兼

42、容TTL門電路，傳輸延門電路，傳輸延遲可以低到遲可以低到1ns以下。以下。CC4011 中國造MC4011 美,摩托羅拉CD4011 美,無線電公司HD4011 日,日立公司（4011：2輸入端4與非門）六、邏輯門電路應用中的幾個問題邏輯門電路應用中的幾個問題接口的原則：接口的原則：無論何種門電路互連，都需要滿足電壓和電流的接口條件。無論何種門電路互連，都需要滿足電壓和電流的接口條件。驅動門驅動門(前前) 負載門負載門(后后)電壓接口電壓接口電流接口電流接口VOH VIH VOL nIIL 灌電流灌電流IOH nIIH 拉電流拉電流1. CMOS門電路與門電路與TTL門電路的接口門電路的接口以上數(shù)據(jù)是在以上數(shù)據(jù)是在VCC=VDD=+5V時的值時的值可以看出在可以看出在TTL門驅動門驅動CMOS門門時時VOH(TTL)VIH(CMOS),電壓電壓不匹配，其他情況的電壓都是匹配的。不匹配，其他情況的電壓都是匹配的。CMOS門驅動門驅動TTL門門時，時，IOL(CMOS)VCC時時ROC門門CMOS門門3）加晶體管驅動）加晶體管驅動VDDVCCR4R5T3T4T5RCRbTT：采用：采用NPN管，管，100RC：5001.5K Rb ： 4.7K 10K CMOS門驅動門驅動TTL門門IOL(CMOS)3.2mA的的 CC4010， IOL1