第二章 數(shù)字電路

1、123456VOUTVINVccR101078910邏輯邏輯1（高態(tài)）（高態(tài)）邏輯邏輯0（低態(tài)）（低態(tài)）5.0V3.5V1.5V0.0V未定義未定義11：Vgs = 0 Vgs = 0 Rds（106 ） Vgs Rds drainsource gate+Vgs12 source drain gate+VgsP溝道溝道：Vgs 1M RnVOLmaxIOLmax30CMOS反相器反相器CMOS反相器反相器輸入為高態(tài)輸入為高態(tài)時(shí)，時(shí)，輸出為低態(tài)輸出為低態(tài)。n溝道導(dǎo)通，溝道導(dǎo)通，100歐。歐。p溝道斷開(kāi)，大于溝道斷開(kāi)，大于1兆歐。兆歐。電流從電流從電源電源，流經(jīng)，流經(jīng)負(fù)載負(fù)載、再流進(jìn)再流進(jìn)器件輸出

2、端器件輸出端到到地地時(shí)，時(shí)，稱(chēng)器件稱(chēng)器件輸出端吸收電流輸出端吸收電流。輸出為低態(tài)時(shí)，輸出電壓輸出為低態(tài)時(shí)，輸出電壓VOUT 1M VOHminIOHmax31CMOS反相器反相器輸入為低態(tài)輸入為低態(tài)時(shí)，時(shí)，輸出為高態(tài)輸出為高態(tài)。p溝道導(dǎo)通，溝道導(dǎo)通，200歐。歐。n溝道斷開(kāi)，大于溝道斷開(kāi)，大于1兆歐。兆歐。電流從電流從電源電源流出流出器件輸出端器件輸出端，流經(jīng)流經(jīng)負(fù)載負(fù)載到到地地時(shí)，時(shí)，稱(chēng)器件稱(chēng)器件輸出端提供電流輸出端提供電流。CMOS反相器反相器輸出為高態(tài)時(shí)，輸出電壓輸出為高態(tài)時(shí)，輸出電壓VOUT = VOHmin輸出端輸出端能提供的最大電流能提供的最大電流：IOHmaxVOUT = 0VC

3、C = + 5.0VRThevVThev +VIN = 1ThevThevOUTRVI32電阻性負(fù)載的電阻性負(fù)載的戴文寧等效電路戴文寧等效電路VCC = + 5.0VRThevVThev +VOUT = 1VIN = 0ThevThevCCOUTRVVI33電阻性負(fù)載的電阻性負(fù)載的戴文寧等效電路戴文寧等效電路VOUT = 0VCC = + 5.0VRThevVThev +VCC = + 5.0VRThevVThev +VOUT = 134VCC = + 5.0V400 2.5k VIN 1.5VVOUT 4.31VVCC = + 5.0V4k 200 VIN 3.5VVOUT 0.24VVIN

4、 3.5VVOUT 0.24V偏低偏低偏低偏低偏高偏高偏高偏高35p溝道溝道n溝道溝道p溝道溝道n溝道溝道36373839直流扇出：輸出在“常態(tài)”（高或低）時(shí)，能驅(qū)動(dòng)的輸入端數(shù)目。 交流扇出：輸出端對(duì)寄生電容的充放電能力。在要決定速度損失有多大的情況下，考慮交流扇出。4041XZ1k +5VXZXZ“與與”、“與非與非”門(mén)，門(mén)，不用的輸入端接不用的輸入端接高電平高電平“或或”、“或非或非”門(mén)，門(mén)，不用的輸入端接低不用的輸入端接低電平電平424344rtft10%10%t tr rt tf f 4546VCC = + 5.0VRLRpRnVL+CLVCC = + 5.0VRLRpRnVL+CL4

5、7VINVOUTpLHtpHLt信號(hào)通路信號(hào)通路：一個(gè)特定：一個(gè)特定輸入信號(hào)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化邏輯元件的特定轉(zhuǎn)化邏輯元件的特定輸出信輸出信號(hào)號(hào)所經(jīng)歷的電氣通路所經(jīng)歷的電氣通路。經(jīng)歷通路的時(shí)間為。經(jīng)歷通路的時(shí)間為傳播延遲時(shí)間傳播延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間 ()=+P Pd dP PH HL LP PL LH H1 1t tt tt t2 248輸出從高到低變化時(shí)，延遲時(shí)間輸出從低到高變化時(shí)，延遲時(shí)間49VDD = +5.0VVOUTVINTpTnCL50輸入電壓不接近供電軌道（0V或Vcc），p溝道和n溝道部分“導(dǎo)通”，部分短路。5152pn53iDvI12VDDVDD = +5.0VV

6、OUTVINTpTn54（transition time）（propagation delay）（static power dissipation）（dynamic power dissipation）55EN = 0EN = 0，EN_L = 1EN_L = 1， A A、B BEN = 1EN = 1，EN_L = 0EN_L = 0， A A、B BENEN_LAB56VOUTVIN5.02.1 2.95.0VT+VT-邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：57VT+VT-EN=0EN=0 C=1, Tp C=1, Tp B=1, D=0, Tn B=1, D=0, TnEN=1EN=1 C=AC=A ,

7、 B=0 , , B=0 , D=AD=AVCCOUTENABCDTpTnAENOUT58active pull-upVCCAZVCCB100 1M 100 1M 59ABZVCCVCCR 上拉電阻上拉電阻60ABZnABZVCCVCCRCDVCCZ = Z1 Z2 = (AB) (CD) = (AB) (CD) = (AB + CD)Z1Z26162新的新的“標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)”邏輯供電電壓邏輯供電電壓viVTI s63+RfVd+ 02V 023V 35V 164ABD1D2RVCC Y基極基極basecollector集電極集電極發(fā)射極發(fā)射極emitterVCCvo+-vi+-RBRCiC65“基

8、極基極”注入注入小電流小電流，開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)“接通接通”，“發(fā)射極發(fā)射極”和和“集電極集電極”之間有電流。之間有電流。放大、飽和放大、飽和“基極基極”無(wú)電流無(wú)電流，開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)“斷開(kāi)斷開(kāi)”，“發(fā)射極發(fā)射極”和和“集電極集電極”之間無(wú)電流。之間無(wú)電流。 截止截止6667ABZVCC = +5VQ2Q3Q4Q5Q6D1AD1B68推拉式輸出推拉式輸出ABZVCC = +5VQ2Q3Q4Q5Q6D1AD1B69高高1.0V0.7VABZVCC = +5VQ2Q3Q4Q5Q6D1AD1B70VOLmax0.5VOHmin2.7VIHmin2.0VILmax0.8TTLVOLmax0.33VILmax0.8V

9、IHmin2.0VOHmin3.84CMOS低態(tài)：VILmax-VOLmax高態(tài)：VOHmin-VIHmin7174HCT74LS : 3.84 2.0 = 1.84V : 0.8 0.33 = 0.47VVOLmax0.33VILmax0.8VIHmin2.0VOHmin3.8474HCTVOLmax0.5VOHmin2.7VIHmin2.0VILmax0.874LS74LS74HCT : 2.7 2.0 = 0.7V : 0.8 0.5 = 0.3V7274HCT74HCT（看輸出看輸出）7474LSLS（看輸入看輸入）104 . 04 mAmAIIILOL2000204mAmAIIIHOH.CMOS: 74HCTIOH = 4 mAIOL = 4 mAIIH = 1 AIIL = 1 ATTL: 74LSIOH = 0.4mAIOL = 8 mAIIH = 0.02mAIIL = 0.4 mA73晶體管流入電流為“+”，流出電路為“-” mA毫安10-3A 74HCT74HCT（看輸出看輸出）7474LSLS（看輸入看輸入）4100. 0240. 23. 8O HIHIIm Am Am