數(shù)字電子電路[2]課件

1、數(shù)字電子電路23.4 MOS邏輯門邏輯門一、一、MOS晶體管晶體管有三個(gè)電極：源極有三個(gè)電極：源極S S，漏極，漏極D D，柵極，柵極G G它是電壓控制器件，用柵極電壓來控制漏極電流。它是電壓控制器件，用柵極電壓來控制漏極電流。分類：分類：N N型溝道型溝道耗盡型（實(shí)線）耗盡型（實(shí)線） 夾斷電壓夾斷電壓DSGDSGP P型溝道型溝道增強(qiáng)型（虛線）增強(qiáng)型（虛線） 開啟電壓開啟電壓DSGDSG數(shù)字電子電路2對(duì)于對(duì)于N N管：管：MOS管作開關(guān)使用時(shí)管作開關(guān)使用時(shí): :對(duì)于對(duì)于P P管：管：“1” 當(dāng)柵極當(dāng)柵極G G加低電平（小于管子開啟電壓加低電平（小于管子開啟電壓VthVth）時(shí)，源極）時(shí)，源極

2、S S、漏極、漏極D D相當(dāng)于開關(guān)斷開。相當(dāng)于開關(guān)斷開。 當(dāng)柵極當(dāng)柵極G G加高電平（大于管子開啟電壓加高電平（大于管子開啟電壓VthVth約約2V2V）時(shí)，源極）時(shí)，源極S S、漏極、漏極D D相當(dāng)于開關(guān)閉合。相當(dāng)于開關(guān)閉合。 當(dāng)柵極當(dāng)柵極G G加高電平（大于管子開啟電壓加高電平（大于管子開啟電壓VthVth約約 2V2V）時(shí)，源極）時(shí)，源極S S、漏極、漏極D D相當(dāng)于開關(guān)斷開。相當(dāng)于開關(guān)斷開。 當(dāng)柵極當(dāng)柵極G G加低電平（小于管子開啟電壓加低電平（小于管子開啟電壓VthVth）時(shí)，源極）時(shí)，源極S S、漏極、漏極D D相當(dāng)于開關(guān)閉合。相當(dāng)于開關(guān)閉合。DSG“0”DSG“1”“0”數(shù)字電子

3、電路2（一）（一）EEMOS反相器反相器1電路圖電路圖當(dāng)當(dāng)Vi = “0” 時(shí)，時(shí)，To 截止，截止， TL導(dǎo)通導(dǎo)通當(dāng)當(dāng)Vi = “1” 時(shí)，時(shí)，TL ，To均導(dǎo)通，均導(dǎo)通， To驅(qū)動(dòng)管驅(qū)動(dòng)管TL負(fù)載管負(fù)載管要使要使VOL接近于接近于0，則要求，則要求 gmo gmlVO = VOH = VDD VTLVO = VOL =12gmLgmo(VDD VTL)VDDVoT0DTLSDSGVi數(shù)字電子電路22電路特點(diǎn)電路特點(diǎn) ( P91 )（1）單一電源，結(jié)構(gòu)簡單；）單一電源，結(jié)構(gòu)簡單；（2）負(fù)載管始終工作于飽和區(qū)，工作速度低，功耗大；）負(fù)載管始終工作于飽和區(qū)，工作速度低，功耗大；（3）最大輸出電壓

4、為）最大輸出電壓為VDDVGS（th）NL,產(chǎn)生不必要的電源損失；產(chǎn)生不必要的電源損失；（4）輸出高、低電平之比）輸出高、低電平之比Vgmo/gml,取決于輸取決于輸 入管和負(fù)載管中跨導(dǎo)之比。所以有時(shí)稱為入管和負(fù)載管中跨導(dǎo)之比。所以有時(shí)稱為“有比電路有比電路”。數(shù)字電子電路2（二）（二）MOS門電路門電路與非門與非門當(dāng)當(dāng)A、B中只要有一個(gè)輸入信號(hào)中只要有一個(gè)輸入信號(hào)Vi=“0”VT，則管子截止。則管子截止。輸出輸出Y VDD VTL “1”當(dāng)當(dāng)A、B中輸入信號(hào)中輸入信號(hào)Vi =“1” （VT）時(shí)，時(shí)，T1、T2導(dǎo)通導(dǎo)通輸出輸出Y“0”顯然顯然 Y AB0 11T11YVDDTLAT2B0數(shù)字電

5、子電路22或非門或非門當(dāng)當(dāng)A、B中只要有一個(gè)輸入信號(hào)中只要有一個(gè)輸入信號(hào)Vi為高電平（為高電平（VT）時(shí)，該管導(dǎo)通。）時(shí)，該管導(dǎo)通。輸出輸出 Y 0當(dāng)當(dāng)A、B中輸入信號(hào)中輸入信號(hào)Vi為低電平（為低電平（VT）時(shí)，）時(shí)，T1、T2截止截止輸出輸出 Y VDD VTL=“1”顯然顯然 YABT1VDDTLAT2BY“1”=“0”“ 0”=“1”“0”數(shù)字電子電路23.5 CMOS電路電路 它由一個(gè)它由一個(gè)PMOS管和一個(gè)管和一個(gè)NMOS管串聯(lián)互補(bǔ)組成。通常管串聯(lián)互補(bǔ)組成。通常以以 PMOS 管作負(fù)載管，管作負(fù)載管，NMOS 管作輸入管。管作輸入管。 1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)VDDVoT0DTLSDSGV

6、iGCMOS反相器反相器數(shù)字電子電路22工作原理工作原理a當(dāng)當(dāng)Vi= “0”低電平時(shí)低電平時(shí)VGSN0（V）VGS(TH)N TN 截止，等效為一個(gè)很大的電阻截止，等效為一個(gè)很大的電阻Roff = 1012 VGSP 0 VDD = VDD VGS(TH)P TP 導(dǎo)通，等效為一個(gè)較小的電阻導(dǎo)通，等效為一個(gè)較小的電阻Ron = 103 b當(dāng)當(dāng)Vi= VDD 高電平時(shí)高電平時(shí)VGSNVDDVGS(TH)N TN 導(dǎo)通。導(dǎo)通。而而 VGSP Vi VDD = VDD VDD VGS(TH)P TP 截止。截止。 V00V 低電平低電平電路起到反相器的作用電路起到反相器的作用故故 Vo=Vo=Rof

7、fRoff+Ron VDD VDD 高電平高電平VDDVoTNDTPSDSGViG數(shù)字電子電路23電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)（2）靜態(tài)功耗極低；）靜態(tài)功耗極低；（3）抗干擾能力較強(qiáng)；）抗干擾能力較強(qiáng)；（4）電源利用率高；）電源利用率高；（5）輸入阻抗高，帶負(fù)載能力強(qiáng)。）輸入阻抗高，帶負(fù)載能力強(qiáng)。（1）集成度高；）集成度高；電壓傳輸特性電壓傳輸特性ViVo數(shù)字電子電路21CMOS與非門與非門2CMOS或非門或非門ABYVDDTPTPTNTNT1T2T3T4ABYVDDT3T1T4T2 CMOS邏輯門電路邏輯門電路數(shù)字電子電路23帶緩沖級(jí)的與非門電路帶緩沖級(jí)的與非門電路它是由它是由PMOS和和NMOS管并聯(lián)

8、互補(bǔ)組成管并聯(lián)互補(bǔ)組成BAYVDD=ABABA+B CMOS傳輸門電路傳輸門電路數(shù)字電子電路21電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)NMOS 管柵極接管柵極接 CPMOS 管柵極接管柵極接 CVDDVo/ViTPVi/VoCCTN V0 Vi Vi 不能傳輸過去不能傳輸過去當(dāng)當(dāng) C VDD “1” 、C “0” 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) C “0” 、C “1” 時(shí)，時(shí)，TP、TN均導(dǎo)通均導(dǎo)通TP、TN均截止均截止2邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)Vi/VoCVo/ViCCVo / ViVi /VoCTG數(shù)字電子電路2（1）三態(tài)輸出）三態(tài)輸出 CMOS 門結(jié)構(gòu)之一門結(jié)構(gòu)之一 (P 103)1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)當(dāng)當(dāng) EN =“0”時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)E

9、N =“1”時(shí)，時(shí)， Y = A Y = 高阻態(tài)高阻態(tài)TP，TN均導(dǎo)通均導(dǎo)通TP，TN均截止均截止“0”=A= 高阻態(tài)高阻態(tài)“1”TNTPTPTNAYVDDEN1VDDCMOS三態(tài)門三態(tài)門數(shù)字電子電路2( a )TPVDDTPENATNY1（2）三態(tài)輸出）三態(tài)輸出 CMOS 門結(jié)構(gòu)之二門結(jié)構(gòu)之二 Y = A Y = A Y Y呈高阻態(tài)呈高阻態(tài)當(dāng)當(dāng) EN=“0”EN=“0”時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) EN=“1”EN=“1”時(shí)，時(shí)，“0”A=A“1”A=A“1”= =高阻態(tài)高阻態(tài)“0”“0”“1”= =高阻態(tài)高阻態(tài)當(dāng)當(dāng) EN=“1”EN=“1”時(shí)，時(shí)， Y = A Y = A當(dāng)當(dāng) EN=“0”EN=“0”時(shí)，時(shí)， Y Y呈高阻態(tài)呈高阻態(tài)( b )TNYTNVDDTPENA&數(shù)字電子電路2ENYVDDTG1A傳輸門導(dǎo)通傳輸門導(dǎo)通傳輸門截止傳輸門截止 Y Y呈高阻態(tài)呈高阻態(tài)“0” Y = A Y = A= A（3）三態(tài)輸出）三態(tài)輸出 CMOS 門結(jié)構(gòu)之三門結(jié)構(gòu)之三當(dāng)當(dāng) EN =“0”EN =“0”時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) EN =