【正文】 mA 10V 2V 5 C??? R即 因此， RC = 270 ? 分析： 該電路只有在 A、 B 均為高電平，使輸出 uO 為低電平時， LED 才導(dǎo)通發(fā)光；否則 LED 中無電流流通，不發(fā)光。要使 LED 發(fā)光，應(yīng)滿足 IRc = IF = 10 mA。 TTL CMOS RL VDD +5 V TTL 與非門有時需要驅(qū)動其他種類門電路，而不同種類門電路的高低電平標(biāo)準(zhǔn)不一樣。應(yīng)用 OC 門就可以適應(yīng)負(fù)載門對電平的要求。 OC 門的 UOL ? ， UOH ? VDD，正好符合 CMOS 電路 UIH ? VDD， UIL ? 0的要求。 幾種常用的 TTL門電路 OC門 OC門的應(yīng)用 實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 注： VDD的范圍是 518V，當(dāng)VDD=5V時， TTL門電路可直接驅(qū)動 CMOS門電路！ 幾種常用的 TTL門電路 三態(tài) 門（ TSL） 三態(tài) 門的結(jié)構(gòu) E— 控制端 +5V F R4 R2 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c1 A B D E E幾種常用的 TTL門電路 三態(tài) 門（ TSL） 三態(tài) 門的工作原理 +5V F R4 R2 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c1 A B D E E0 1 截止 ABF ?(1) 控制（使能）端 E=0時的工作情況 幾種常用的 TTL門電路 三態(tài) 門（ TSL） 三態(tài) 門的工作原理 +5V F R4 R2 R1 3k T2 R5 R3 T3 T4 T1 T5 b1 c1 A B D E E(2) 控制（使能）端 E=1時的工作情況 1 0 導(dǎo)通 截止 截止 高阻態(tài) 以上兩種情況表明該三態(tài)門為 低電平有效 ！ 門電路小結(jié)門電路小結(jié)輸出高阻0E?1E ?ABF ?功能表 三態(tài)門的符號及功能表 輸出高阻1?E0?EABF ?功能表 使能端高電平 有效 使能端低電平 有效 amp。 A B F E符號 amp。 A B F E符號 幾種常用的 TTL門電路 三態(tài) 門（ TSL） 三態(tài)門的應(yīng)用 單向總線 幾種常用的 TTL門電路 三態(tài) 門（ TSL） E1 E2 E3 公用總線 =０ =１ =０ 工作時， E EE3分時 接入高電平。 DI DO/DI DO 三態(tài)門的應(yīng)用 雙向總線 幾種常用的 TTL門電路 三態(tài) 門（ TSL） VOL（ max）； VOH（ min） VIL（ max）； VIH（ min） IIH── 高電平輸入漏電流 IIL── 低電平輸入短路電流 IOL（ max） ── 灌電流 IOH（ max） ── 拉電流 N── 扇出系數(shù) TTL門電路 參數(shù)小結(jié) TTL 集成門的類型很多 ,那么如何識別它們 ?各類型之間有何異同 ?如何選用合適的門 ? TTL 集成門小結(jié) 應(yīng)用要點(diǎn) 1. 各系列 TTL 集成門的比較與選用 用于民品 用于軍品 具有完全相同的電路結(jié)構(gòu)，但 CT54 系列更適合在溫度條件惡劣、供電電源變化大的環(huán)境中工作。 按工作溫度和電源允許變化范圍不同分為 CT74 系列 CT54 系列 集成門的選用要點(diǎn) (1)實(shí)際使用中的最高工作頻率 fm 應(yīng)不大于邏輯門最高工作 頻率 fmax 的一半 。 實(shí) 物 圖 片 (2)不同系列 TTL 中， 器件型號后面幾位數(shù)字相同時，通常邏輯功能、外型尺寸、外引線排列都相同。 但工作速 度 (平均傳輸延遲時間 tpd )和平均功耗不同。實(shí)際使用時， 高速門電路可以替換低速的 ；反之則不行。 例如 CT7400 CT74L00 CT74H00 CT74S00 CT74LS00 CT74AS00 CT74ALS00 xx74xx00 引腳圖 雙列直插 14 引腳 四 2 輸入與非門 2. TTL 集成邏輯門的使用要點(diǎn) (1)電源電壓用 + 5 V， 74 系列應(yīng)滿足 5 V ? 5% 。 (2)輸出端的連接 普通 TTL 門輸出端不允許直接并聯(lián)使用。 三態(tài)輸出門的輸出端 可并聯(lián)使用 ，但同一時刻只能有 一個門工作 ，其他門輸出處于 高阻狀態(tài) 。 集電極開路門輸出端可并聯(lián)使用，但公共輸出端和 電源 VCC 之間應(yīng)接負(fù)載電阻 RL。 輸出端不允許直接接電源 VCC 或直接接地。 輸出電流應(yīng)小于產(chǎn)品手冊上規(guī)定的最大值。 3. 多余輸入端的處理 與門和與非門的多余輸入端接邏輯 1 或者與有用輸入端并接。 接 VCC 通過 1 ~ 10 k? 電阻接 VCC 與有用輸入端并接 TTL 電路輸入端懸空時相當(dāng)于輸入高電平 ， 做實(shí)驗(yàn)時與門和與非門等的 多余輸入端可懸空 ， 但使用中多余輸入端一般不懸空 ， 以防止干擾 。 或門和或非門的多余輸入端接邏輯 0或者與有用輸入端并接。 CMOS邏輯門電路 PMOS 電路。由 P 溝道 MOS 管組成，工作速度較低，使用負(fù)電源，因而使用不方便。 NMOS 電路。由 N 溝道 MOS 管組成，工作速度較 高 ， 功耗較大 ， 輸出阻抗高 。 CMOS 電路。由 N 溝道和 P 溝道 MOS 管共同組成。輸入阻抗高，輸出阻抗低，功耗小，驅(qū)動能力強(qiáng)，集成度高，工作速度較低，應(yīng)用較廣泛。 HCMOS 電路。高密度 CMOS 電路，集成度高，功耗低，速度快。是當(dāng)今集成電路的主要生產(chǎn)工藝。 與雙極型電路比較， CMOS電路的優(yōu)點(diǎn)是 功耗低 ，缺點(diǎn)是 開關(guān)速度稍低 。 在大規(guī)模集成電路中，主要采用 CMOS電路。 MOS管的相關(guān)知識 N溝道 MOS管的結(jié)構(gòu) 溝道區(qū)域 絕緣層 金屬鋁 MOS管的相關(guān)知識 N溝道 MOS管的 工作原理 ?VGS=0時，則 D、 S之間相當(dāng)于兩個 PN結(jié)背向的串聯(lián)， D、 S之間不通， iD＝ 0。 反型層 （導(dǎo)電溝道） ? 當(dāng) G、 S間加上正電壓，且VGSVGS(th)時（ VGS(th)被稱為 MOS管的 開啟電壓 ），柵極與襯底之間形成電場，吸引襯底中的電子到柵極下面的襯底表面，形成一個 N型的 反型層－－構(gòu)成 D、 S之間的導(dǎo)電溝道 。 ?由于 VGS ＝ 0時，無導(dǎo)電溝道，在增強(qiáng) VGS 電壓后形成導(dǎo)電溝道，所以稱這類 MOS管為 增強(qiáng)型 MOS管 。 N溝道增強(qiáng)型 MOS管具有以下特點(diǎn)： ?當(dāng) VGS VGS(th) 時，管子導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于 開關(guān)閉合 。 ?當(dāng) VGS VGS(th) 時，管子截止， 截止電阻很大， DS間 相當(dāng)于開關(guān)斷開 ； 同樣，對 P溝道增強(qiáng)型 MOS管 來說： ?當(dāng) |VGS| | VGS(th) |時，管子導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于開關(guān)閉合 。 MOS管的相關(guān)知識 N溝道 MOS管的 工作原理 ?當(dāng) |VGS| | VGS(th) |時，管子截止， DS間 相當(dāng)于開關(guān)斷開； 恒流區(qū) 截止區(qū) 可變電阻區(qū) 共源接法 輸出特性曲線 基本開關(guān)電路 MOS管的相關(guān)知識 N溝道 MOS管的 開關(guān)特性 電路圖 CMOS反相器的電路構(gòu)成 幾種常用的 CMOS門電路 CMOS反相器（非門） PMOS管 NMOS管 思考 ： 在該圖中，如何區(qū)分兩個管子的三個極？ 一、 CMOS反相器的工作原理 CMOS反相器的工作原理 令圖中 T1和 T2的開啟電壓分別為 VGS(th)P 和 VGS(th)N， 同時令 ，則 P)th(GSN)th(GSDD VVV ??0VV ILI ??a、當(dāng) 時，有 DDOHO VVV ??P)th(GSDD1GS VVV ??N)th(GS2GS V0V ??T2截止 T1導(dǎo)通 DDIHI VVV ??b、當(dāng) 時，有 P)th(GS1GS V0V ??N)th(GSDD2GS VVV ??0VV OLO ??T1截止 T2導(dǎo)通 由以上分析可得： 輸出與輸入之間的關(guān)系為邏輯 非 。 電路中兩管子交替導(dǎo)通，故稱互補(bǔ)對稱式 MOS電路，即 CMOS電路。 其 功耗很小。 CMOS反相器的電壓傳輸特性 0VV OLO ??P)th(GSN)th(GSDD VVV ??設(shè) ，且 ， P)th(GSN)th(GS VV ? 2ON1ON RR ?2OF F1OF F RR ?，則 AB段： DDOHO VVV ??N)th(GSI VV ?N)th(GS2GS VV ?P)th(GS1GS VV ? T1導(dǎo)通 T2截止 P)th(GSDDI VVV ??N)th(GS2GS VV ?P)th(GS1GS VV ?CD段： T1截止 T2導(dǎo)通 P)th(GSDDIN)th(GS VVVV ???N)th(GS2GS VV ?P)th(GS1GS VV ? DDO ?DDTH ?BC段： T1導(dǎo)通 T2導(dǎo)通 CMOS反相器和 TTL反相器電壓傳輸特性的比較： （ a） CMOS反相器 （ b） TTL反相器 CMOS反相器轉(zhuǎn)折區(qū)的變化率大，所以更接近于理想開關(guān)。 門電路小結(jié)門電路小結(jié) CMOS反相器的 電流傳輸特性 電流傳輸特性是反相器的 漏極電流 隨輸入電壓變化的曲線。也分為 三段 ： AB段：輸入低電平 NGSI VV )th(?T1管導(dǎo)通， T2截止，輸出漏極電流近似為零。 CD段：輸入高電平 PTHGSDDI VVV )(??T1管截止， T2導(dǎo)通，輸出漏極電流近似為零。 BC段： PTHGSDDINTHGS VVVV )()( ??? T T2同時導(dǎo)通，有電流 iD同時通過，且在 VI＝ VDD / 2附近處，漏極電流最大，故在使用時輸入電壓不應(yīng)長時間工作在這段，以防由于功耗過大而損壞。 ( m a x )( m a x )( m in )( m in )OLILNLIHOHNHVVVVVV???? CMOS反相器的輸入噪聲容限 結(jié)論： 可以通過提高VDD來提高噪聲容限。 在 VI偏離 VIH和 VIL的一定范圍內(nèi)， VO基本不變； 在輸出變化允許范圍內(nèi)，允許輸入的變化范圍稱為輸入噪聲容限 。 不同 VDD下的電壓傳輸特性 VNH和 VNL隨 VDD變化的曲線 低 電平輸入噪聲容限 高 電平輸入噪聲容限 二、 CMOS 反相器的靜態(tài)輸入和輸出特性 輸入特性 輸入特性是指從反相器的 輸入端看進(jìn)去的輸入電壓與輸入電流的關(guān)系。 輸入特性曲線 )(. OLOL IfVa ?低電平輸出特性輸出特性 輸出特性是指從反相器的 輸出端看進(jìn)去的輸出電壓與輸出電流的關(guān)系。 反相器輸出低電平時的等效電路： 反相器的低電平輸出特性： ??? OLGSOL VVI 下，同樣的 輸出特性 輸出為高電平時的電路： 電流的實(shí)際方向與所設(shè)方向相反 高電平輸出特性也和管子的輸出特性有關(guān)，而且 vGS越負(fù)，電壓下降的越 ?。 高電平時的輸出特性： 三、其他類型的 CMOS門電路 與非門： 或非門： 與非門的工作原理 每個輸入端與一 個 NMOS管和一個 PMOS管的柵極相連 ?當(dāng) A和 B為高電平時 : 兩個并聯(lián)的PMOS管 T T4 兩個串聯(lián)的NMOS T T2 通 通 止 止 0 1