【正文】 ower Schottky TTL） : 性能進(jìn)一步提高。 小結(jié) 三極管非門 ： 分析了最簡單的三極管非門，并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。 TTL反相器、與非門、或非門 TTL反相器：電路結(jié)構(gòu)、傳輸特性及常用芯片 7404 TTL與非門：電路結(jié)構(gòu)及常用芯片 7400 7420 TTL或非門：電路結(jié)構(gòu)及常用芯片 7402 TTL邏輯門的參數(shù)及特性：傳輸特性；輸入輸出高低電壓及噪聲容限；輸入輸出高低電流及扇入扇出數(shù)；平均延遲時間；功耗 其他類型 的 TTL邏輯門 集電極開路門：線與的概念；外接電阻的計算 三態(tài)門：三態(tài)門的功能分析；三態(tài)門的用途 TTL電路常識 大規(guī)模集成芯片集成度高，所以要求體積小，而TTL系列不可能做得很小，但 MOS管的結(jié)構(gòu)和制造工藝對高密度制作較之 TTL相對容易，下面我們介紹MOS器件。 與 TTL邏輯電路比較， MOS管的優(yōu)點(diǎn)是功耗低，可達(dá) ，缺點(diǎn)是開關(guān)速度稍低。在大規(guī)模的集成電路中，主要采用的 CMOS電路。 3 CMOS邏輯門電路 場效應(yīng)管的開關(guān)特性 CMOS反相器及 其他 邏輯門 CMOS邏輯門的特點(diǎn) 場效應(yīng)管的開關(guān)特性 場效應(yīng)管是一種用輸入電壓控制輸出電流的的半導(dǎo)體器件。 從參與導(dǎo)電的 載流子來劃分，它有電子作為載流子的 N溝道場效應(yīng)管 和空穴作為載流子的 P溝道 場效應(yīng)管 。 N溝道場效應(yīng)管 P溝 道 場效應(yīng)管 柵極 源極 ui=VIL uo=VDD G D S RD +VDD 截止?fàn)顟B(tài)等效電路 ui=VIH uo=0 G D S RD +VDD 導(dǎo)通狀態(tài)等效電路 0)(當(dāng)導(dǎo) 通 ???? ????OLOTGSIHiVuthVVu2. N溝道場效應(yīng) 管的開關(guān)特性 ui uo G D S RD +VDD DDOHOTGSILiVVuthVVu???? ????截止)(當(dāng)MOS管的 DS極可以看成是受 ui控制的開關(guān) 。 VGS(th)通常+2V左右 3. P溝道場效應(yīng) 管的開關(guān)特性 ui uo G S D RS +VDD DDOHOTGSGSGSIHiVVuthVUVUVu???? ?????截止)(0當(dāng)VVuthVUVUVuOLOTGSGSDDGSILi0)(當(dāng)???? ??????導(dǎo)通ui=VIH uo=VDD G S D RS +VDD 截止?fàn)顟B(tài)等效電路 ui=VIL uo=0 G S D RS +VDD 導(dǎo)通狀態(tài)等效電路 VGS(th)通常 2V左右 CMOS反相器及其他邏輯門 CMOS反相器 V DD T P T N v O v I 當(dāng) vI = 0 V時 VGSN =0 ＜ VTN TN管截止； |VGSP|=VDD＞ VTP TP管導(dǎo)通。 VO ≈ VDD V DD T P T N v O v I 當(dāng) vI = VDD 時 VO ≈ 0 VGSN =VDD VTN TN管導(dǎo)通； |VGSP|= 0 VTP TP管截止。 AL ?CMOS反相器的特點(diǎn) V DD T P + v SGP v O v I + – – T N i D 因而 CMOS反相器 的靜態(tài)功耗極?。ㄎ⑼邤?shù)量級）。 CMOS與非門 二輸入 “ 與非 ” 門電路結(jié)構(gòu)如圖 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 : 1 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 通 止 通 1止 ?當(dāng) A和 B有一個或一個以上為低電平時 : 電路輸出高電平 輸出低電平 ? 電路實現(xiàn)“與非”邏輯功能 ABF ?0 T P2 B A T N2 T N1 V DD L 1 ?當(dāng) A、 B全為低電平時 0 0 輸出為高電平 CMOS或非門 ?當(dāng)輸入端 A、 B都為高電平時， ?當(dāng) A、 B全為低電平時， BAL ???當(dāng) A、 B中有一個為高電平時 T P2 B A T N2 T N1 V DD L 0 1 1 輸出為高電平 輸出為低電平 輸出必為低電平 C T P v O / v I v I / vO + 5V – 5V T N C C v O / v I v I / v O TG C TG 是一種傳輸信號的可控開關(guān)，截止電阻 107Ω，導(dǎo)通電阻 幾百 Ω，所以是一個理想的開關(guān)。 結(jié)構(gòu)對稱，其漏極和源極可互換，它們的開啟電壓 |VT|=2V 。 由互補(bǔ)的信號電壓來控制，分別用 C和 C 表示。 CMOS傳輸門 (TG) CMOS傳輸門電路的工作原理 設(shè) TP和 TN的開啟電壓 |VT|=2V， 且輸入模擬信號的變化范圍為－ 5V到 +5V。 C T P v O / v I v I / v O +5V – 5V T N C 當(dāng) c端接低電壓 ?5V時 ?5V +5V ?5V~+5V 開關(guān)斷開 C T P v O / v I v I / v O +5V – 5V T N C 當(dāng) c端接高電壓 +5V +5V ?5V ?I＜ ?3V ?I+3V － 3V~+3V 一管導(dǎo)通程度愈深，另一管導(dǎo)通愈淺，導(dǎo)通電阻近似為一常數(shù)。 CMOS邏輯門的特點(diǎn) （ 1） CMOS電路的工作速度比 TTL電路的低 。 （ 2） CMOS帶負(fù)載的能力比 TTL電路強(qiáng) 。 （ 3） CMOS電路的電源電壓允許范圍較大 ， 約在 3～ 18V， 抗干擾能力比TTL電路強(qiáng) 。 （ 4） CMOS電路的功耗比 TTL電路小得多 。 門電路的功耗只有幾個 μW， 中規(guī)模集成電路的功耗也不會超過 100μW。 （ 5） CMOS集成電路的集成度比 TTL電路高 。 （ 6） CMOS電路適合于特殊環(huán)境下工作 。 （ 7） CMOS電路容易受靜電感應(yīng)而擊穿 ， 在使用和存放時應(yīng)注意靜電屏蔽 ，焊接時電烙鐵應(yīng)接地良好 ， 尤其是 CMOS電路多余不用的輸入端不能懸空 ，應(yīng)根據(jù)需要接地或接高電平 。 使用集成電路時的注意事項 （ 1）對于各種集成電路，使用時一定要在推薦的工作條件范圍內(nèi)，否則將導(dǎo)致性能下降或損壞器件。 （ 2）數(shù)字集成電路中多余的輸入端在不改變邏輯關(guān)系的前提下可以并聯(lián)起來使用，也可根據(jù)邏輯關(guān)系的要求接地或接高電平（最好接入限流電阻）。TTL電路多余的輸入端懸空表示輸入為高電平 ；但 CMOS電路，多余的輸入端不允許懸空 ，否則電路將不能正常工作。 （ 3） TTL電路和 CMOS電路之間一般不能直接連接，而需利用接口電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換或電流變換才可進(jìn)行連接，使前級器件的輸出電平及電流滿足后級器件對輸入電平及電流的要求，并不得對器件造成損害。 本章小結(jié) 0 概述 1 二極管邏輯門電路 2 TTL邏輯門電路 3 CMOS邏輯門電路 ①利用半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性，可以構(gòu)成與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等各種邏輯門電路，也可以構(gòu)成在電路結(jié)構(gòu)和特性兩方面都別具特色的三態(tài)門、 OC門和傳輸門。 ③ TTL電路的優(yōu)點(diǎn)是 開關(guān)速度較高，抗干擾能力較強(qiáng)，帶負(fù)載的能力也比較強(qiáng)，缺點(diǎn)是功耗較大 。 ④ CMOS電路具有 制造工藝簡單、功耗小、輸入阻抗高、集成度高、電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，其主要缺點(diǎn)是工作速度稍低 ，但隨著集成工藝的不斷改進(jìn)， CMOS電路的工作速度已有了大幅度的提高。 總 結(jié)