【正文】 雖然邏輯電路越來越復(fù)雜，但如果是 TTL電路，它們的輸入端和輸出端的電路結(jié)構(gòu)就和這一章中所介紹的 TTL門電路相同，如果是 4000系列或 54H/74HC系列的 CMOS電路，它們的輸入端和輸出端電路結(jié)構(gòu)就和這一章中所講的 CMOS電路相同，門電路的外部電氣特性對這些門電路都適用。而當 時，附加管導(dǎo)通，反相器正常工作， 1?EN0?ENAENAY ???數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 控制信號 時，傳輸門截止，輸出呈高阻態(tài)。而且在 υI變化時 RTG基本不變，目前某些精密 CMOS開關(guān)的導(dǎo)通電阻已經(jīng)降低到了 20Ω以下。 傳輸門經(jīng)常作 模擬開關(guān) 使用，傳輸連續(xù)變化的模擬信號。輸入信號的變化范圍不超過 0~VDD，則 T1和 T2同時截止，輸入輸出之間呈高阻態(tài)（ 109Ω），傳輸門截止。 5 . CMOS傳輸門和雙向模擬開關(guān) 互補的 PMOS和 NMOS構(gòu)成傳輸門如圖示。OD門將輸入的 VDD1—0高低電平轉(zhuǎn)換成了 VDD2—0的輸出高低電平。其輸出為漏極開路的NMOS管， OD門工作時也外接負載 RL和電源 VDD2。此外， CMOS反相器的輸入特性和輸出特性對這些門電路也適用。 . 為了克服這些缺點 ,目前 CC4000系列和 74HC系列CMOS電路均在門電路的每個輸入端、輸出端各增設(shè)一級反相器。則 A=B=1時，RO=RON+RON=2RON A=B=0時， RO= ON//RON=1/2RON A= B=0時，或 A=0、 B=1 RO=RON 輸入狀態(tài)不同，電路的輸出電阻相差 4倍之多。 Y與 A、 B為或非運算。 Y為 A、 B的與非運算結(jié)果。 兩個 PMOS并聯(lián)，兩個NMOS串聯(lián)構(gòu)成。尤其由于 CMOS電路的輸出電阻比 TTL電路的輸出電阻大得多，所以，負載電容對傳輸延遲時間和輸出電壓的上升時間、下降時間影響更為顯著。 因為 MOS管的導(dǎo)通內(nèi)阻與 大小有關(guān)。 2GS? 2GS?數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 高電平輸出特性 CMOS反相器的輸出為高電平， T1管導(dǎo)通， T2管截止，電路的近似電路圖示。因此，在可能出現(xiàn)上述情況時，還必須采取一些附加的保護措施，并注意器件的 正確使用方法。 數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 輸入信號的正常工作范圍內(nèi) 保護電路不起作用 ，柵極電流為 0。NL39。 Iv數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 輸入端噪聲容限 COMS反相器電壓傳輸特性表明，電路輸入端噪聲容限比較大。 BC段： PthSGDDINthGS VVvV )()( ???PthSGSG VV )(?1 NthGSGS VV )(?2DDI Vv 21?DDO Vv 21?Di 觀察電壓傳輸特性曲線發(fā)現(xiàn)， COMS反相器在 左右處，輸出電壓隨輸入電壓急劇下降，稱該區(qū)為反相器的轉(zhuǎn)折區(qū)，其中點的輸入電壓值定義為 CMOS反相器的閾值電壓 DDI Vv 21?DDTH Vv 21?數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 觀察電流特性曲線，在 BC段，由于 T T2管同時導(dǎo)通，漏極電流比較大，而且 附近時 最大。 無論是高電平還是低電平， T1和 T2總是一個工作在導(dǎo)通狀態(tài)而另一個工作在截止狀態(tài)，是互補的，所以稱這種電路結(jié)構(gòu)為互補對稱式金屬 ——氧化物 ——半導(dǎo)體電路（ Complementary –Symmetery Metal –OxideSemiconductor Circuit，簡稱 CMOS電路）。 NthGSPthSGDD VVV )()( ??數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 當 為低電平（ 0V）時， T1管導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很?。ㄐ∮?1kΩ）， T2管截止，其截止電阻很高（ ~ Ω），電路輸出為高電平 IvPthSGDDSG VVV )(??1 NthGSGS VV )(?? 02810 910DDoHO VVV ??vIvOVD DT1T2VS S 當 為高電平（ VDD）時， T1管截止， T2管導(dǎo)通，電路輸出為低電平 IvPthSGSG VV )(?? 01NthGSDDGS VVV )(??20?? oLO VV輸出與輸入之間為邏輯非的關(guān)系，實現(xiàn)非運算。 CMOS反相器工作原理 vIvOVD DT1T2VS ST1為 PMOS管， T2為 NMOS管。 功耗和速度是衡量一個門電路性能的主要指標，定義功耗和傳輸延遲時間的乘積 M，簡稱功耗 —— 延遲積。 EN=0時 ， G1是高阻態(tài)， G2門工作，則總線上的數(shù)據(jù)經(jīng) G2非門輸出至 DI端。圖上 G1~Gn均為三態(tài)與非門。 三態(tài)門輸出端就有三種可能出現(xiàn)的狀態(tài)：高阻、高電平、低電平，故將這種門電路叫做三態(tài)輸出門。控制電路由二個反相器和一個二極管 D組成。amp。 amp。為了保證流入電流不超過最大允許值 。mOHIIHI 為 OC門三極管截止時的漏電流， 是 TTL與非門輸入高電平輸入電流。CDV ’C CRLamp。LIHOHOHCCL RmInIVVR ???? 如圖示，設(shè)有 n 個 OC門的輸出端并聯(lián)使用，其輸出驅(qū)動m 個 TTL與非門的輸入端。CDY1Y2VC CYRL整個電路實現(xiàn)與或非邏輯功能 OC門使用時，外接負載電阻的選取要根據(jù)具體使用要求計算求取。 數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 ABY ?1CDY ?2CDABCDABY ???，可實現(xiàn)“線與”功能。 amp。若一個門的輸出高電平而另一個門輸出為低電平時，則當輸出端并接以后，負載電流同時流過這兩個門的輸出級，數(shù)值遠遠超過正常工作電流，損壞門電路。因此， Y和A、 B為異或關(guān)系。反之，若 A、 B同時為低電平，則 T T5同時截止，使 T7和 T9導(dǎo)通而 T8截止，輸出也為低電平。BD A、 B同時為高電平時， T T5導(dǎo)通而 T4截止，輸出 Y低電平。 BAY ?? 或邏輯是通過將 T2和 T’2兩個三極管的輸出端并聯(lián)來實現(xiàn) 數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 將或門電路中的每個輸入端三極管改用多發(fā)射極三極管，得到與或非門電路。 VC CR1T5R3R4R2T2T1T4AYT239。 如果 A、 B一個接高電平而另一個接低電平，則低電平輸入電流與反相器基本相同，而高電平輸入電流比反相器的略大一些。 數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 A、 B中有一個接低電平，則 T1管必有一個發(fā)射結(jié)導(dǎo)通， 這時 T2和 T5都不導(dǎo)通， T4和 D2導(dǎo)通，輸出為高電平。 ?? kR P 11RPG1G2vO 1vI 2數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 TTL反相器的動態(tài)特性 )( P L HP H Lpd ttt ?? 21TTL反相器平均傳輸延遲時間 數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 為便于實現(xiàn)各種不同的邏輯函數(shù)，在門電路的定型產(chǎn)品中除了反相器以外還有與門、或門、與非門、或非門、與或非門和異或門等幾種常用的類型。G1和 G2均為 74系列反相器。 Iv)( 11BECCPPI vVRRRv ???Iv在 時， 幾乎隨 RP正比變化。 數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 VC Cb e2b e5vIT1R1k Ω4RP（ 3）輸入端負載特性 門電路應(yīng)用時，有時需要在輸入端接入電阻 RP。每個輸入端高電平輸入電流 。用扇出系數(shù)表明門電路的帶負載能力。要求 G1輸出的高、低電平滿足 VVOL ?VVOH ?解： 時，電流方向如圖示。由于 T5飽和導(dǎo)通時 c—e間的內(nèi)阻 (導(dǎo)通內(nèi)阻 )很?。ㄍǔＴ?0Ω以內(nèi)），所以負載電流 增加時輸出的低電平 稍有升高。 VVCC 5? VV OH ?mAI OH ? 下圖給出了 74系列門電路在輸出高電平時的輸出特性曲線。這時 T4將失去射極跟隨功能，因而 隨 絕對值的增加幾乎線性下降。輸出高電平時應(yīng)用時外接負載 RL。方向流入 T1管內(nèi)。 0?Iv ISI ISIILIISIILI數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 VC Cb e2b e5D1vIiIT1R1k Ω4 時， T1管 處于 的狀態(tài)，相當于把原來的集電極 C1當作發(fā)射極 E1使用，而把原來的發(fā)射極當做集電極使用了。 VC CR1T5R3R4R2T2T1T4D1D2AY1 3 0k Ω411 . 6k ΩΩk Ω( vI)( vO)vB 1vC 2vE 2數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 VC Cb e2b e5D1vIiIT1R1k Ω4VVvVV ILICC ,5 ???mAR vvVI ILBECCIL 111 ??????當 時，輸入低電平電流為 時的輸入電流叫做回路短路電流 。噪聲容限的大小反應(yīng)了門電路抗干擾能力的大小。一般 (min)IHVVV IH ( m in ) ?輸入信號噪聲容限 VNL和 VNH 電壓傳輸特性可見，當輸入信號偏離正常低電平 （ ）而升高時，輸出的高電平并不會改變。 vO/ VvI/ V1 .00 .54 .03 .02 .001 .51 .0 2 .0DCBAEVT H 一般地， TTL反相器工作在 AB段和 DE段，即輸入信號為低電平和高電平。這一段稱為特性曲線的線性區(qū)。這一段稱為特性曲線的 截止區(qū) 。 D1允許通過的最大電流約為 20mA。輸出與輸入之間的關(guān)系是反相關(guān)系，即 AY? 數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 設(shè)電源電壓 VCC＝ 5V，輸入信號的高、低電平分別為 ，三極管的開啟電壓為 。 TTL電路是目前雙極型數(shù)字集成電路中用得較多的一種。由于集成電路體積小、重量輕、可靠性好，因而在大多數(shù)領(lǐng)域里迅速取代分立器件電路。 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 數(shù)字邏輯電路電子教案 西北大學(xué)信息學(xué)院 非門電路 和真值表 V