數(shù)電第03章邏輯門電路(康華光)

1、第三章第三章邏輯門電路邏輯門電路 重點：重點： 1.掌握掌握TTL門電路、門電路、MOS門電路的特點門電路的特點； 2.學(xué)會分析學(xué)會分析TTL門電路、門電路、MOS門電路的邏輯功能；門電路的邏輯功能； 3.掌握基本門電路的邏輯功能、邏輯符號、真值表掌握基本門電路的邏輯功能、邏輯符號、真值表和邏輯表達(dá)式和邏輯表達(dá)式 。（1-2）3.0 半導(dǎo)體知識半導(dǎo)體知識一一. 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體：導(dǎo)體：容易導(dǎo)電的物質(zhì)，金屬一般都是導(dǎo)體。容易導(dǎo)電的物質(zhì)，金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體：絕緣體：不導(dǎo)電的物質(zhì)，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。不導(dǎo)電的物質(zhì)，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：導(dǎo)電

2、特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，如鍺、硅、砷化鎵導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。 當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。稱熱敏特性和光敏特性。稱熱敏特性和光敏特性。 往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)(其它化學(xué)元素其它化學(xué)元素)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。（1-3）二二. 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，如鍺、硅等完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，如鍺、硅等1.形成共價鍵結(jié)構(gòu)，導(dǎo)形成共價鍵結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電能力較弱；電能力

3、較弱；+4+4+4+4硅原子硅原子2.光照或受熱激發(fā)價電光照或受熱激發(fā)價電子成為自由電子，導(dǎo)子成為自由電子，導(dǎo)電能力增強(qiáng)。電能力增強(qiáng)。自由電子自由電子空穴空穴自由電子帶負(fù)電，自由電子帶負(fù)電，空穴帶正電，都是可以移動的粒子?？昭◣д?，都是可以移動的粒子。（1-4）三三. 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體1、N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷的五價元素磷(或銻或銻)。+整塊整塊N 型半導(dǎo)型半導(dǎo)體示意圖體示意圖:+4+4+5+4多余電子多余電子自由電子自由電子磷原子磷原子硅原子硅原子N 型半導(dǎo)體特點型半導(dǎo)體特點: 自由電子很多自由電子很多,空穴很少?？昭ê苌?。（1-5

4、）2、P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素的三價元素,如硼如硼(或銦或銦)。整塊整塊P 型半導(dǎo)型半導(dǎo)體示意圖體示意圖:P 型半導(dǎo)體特點型半導(dǎo)體特點: 自由電子很少自由電子很少,空穴很多。空穴很多。+4+4+3+4硼硼原子原子空穴空穴硅原子硅原子（1-6）綜述與問題綜述與問題N 型半導(dǎo)體特點型半導(dǎo)體特點: 自由電子很多自由電子很多,空穴很少；空穴很少；整塊整塊N 型半導(dǎo)體示意圖型半導(dǎo)體示意圖:+P 型半導(dǎo)體特點型半導(dǎo)體特點: 自由電子很少自由電子很少,空穴很多；空穴很多；整塊整塊N 型半導(dǎo)體示意圖型半導(dǎo)體示意圖:若將上述二者結(jié)合在一起，會如何？若將上述二者結(jié)

5、合在一起，會如何？（1-7）四、四、 PN結(jié)結(jié)1、PN 結(jié)的形成結(jié)的形成P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)穩(wěn)定空間電荷區(qū)穩(wěn)定后形成后形成PN 結(jié)結(jié)內(nèi)電場內(nèi)電場（1-8）2、 PN 結(jié)的特性結(jié)的特性(1)PN 結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置(加正向電壓加正向電壓)P 區(qū)加正區(qū)加正, N 區(qū)加負(fù)電壓區(qū)加負(fù)電壓PN結(jié)結(jié)變薄變薄內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場+_RE+I當(dāng)內(nèi)外電場相互抵消時當(dāng)內(nèi)外電場相互抵消時,PN相當(dāng)于短接相當(dāng)于短接:正向電流正向電流IE/ /R（1-9）2、PN 結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置(加反向電壓加反向電壓) P區(qū)加負(fù)、區(qū)加負(fù)、N 區(qū)加正電壓。區(qū)加正電壓。內(nèi)電場內(nèi)電

6、場外電場外電場PN結(jié)變厚結(jié)變厚I0內(nèi)外電場相互加強(qiáng)內(nèi)外電場相互加強(qiáng),PN相當(dāng)于斷開相當(dāng)于斷開: 反向電流反向電流I0-+RE+（1-10）3.0 二極管特性及其組成的門電路二極管特性及其組成的門電路 用來實現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路稱用來實現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路稱為門電路，它是由二極管、三極管、場效應(yīng)管等半導(dǎo)體器件為門電路，它是由二極管、三極管、場效應(yīng)管等半導(dǎo)體器件組成。這些半導(dǎo)體器件在數(shù)字電路中只工作在兩種狀態(tài)：開組成。這些半導(dǎo)體器件在數(shù)字電路中只工作在兩種狀態(tài)：開通通(導(dǎo)通導(dǎo)通)、關(guān)斷、關(guān)斷(截止截止)，即開關(guān)作用。，即開關(guān)作用。 門電路可以有一個或多個輸入端，

7、但只有一個輸出門電路可以有一個或多個輸入端，但只有一個輸出端。門電路的各輸入端所加的脈沖信號只有滿足一定端。門電路的各輸入端所加的脈沖信號只有滿足一定的條件時，的條件時，“門門”才打開，即才有脈沖信號輸出。從才打開，即才有脈沖信號輸出。從邏輯學(xué)上講，輸入端滿足一定的條件是邏輯學(xué)上講，輸入端滿足一定的條件是“原因原因”，有，有信號輸出是信號輸出是“結(jié)果結(jié)果”，門電路的作用是實現(xiàn)某種因果，門電路的作用是實現(xiàn)某種因果關(guān)系關(guān)系邏輯關(guān)系。所以門電路是一種邏輯電路。邏輯關(guān)系。所以門電路是一種邏輯電路。（1-11）3.0 二極管特性及其組成的門電路二極管特性及其組成的門電路一、半導(dǎo)體二極管一、半導(dǎo)體二極管D

8、陽極陽極陰極陰極1、圖形符號、圖形符號（1-12）UD =0.7V(硅管硅管) 0.3V(鍺管鍺管)0相當(dāng)于短接相當(dāng)于短接, 稱稱D為導(dǎo)通為導(dǎo)通若若E 0.7V(硅管硅管)、 0.3V(鍺管鍺管)：RD 0RUED ERDIRD+ + UD- -2、二極管的開關(guān)特性、二極管的開關(guān)特性(1)當(dāng)二極管上加正向電壓時當(dāng)二極管上加正向電壓時這時二極管相當(dāng)于一個接通的開關(guān)。這時二極管相當(dāng)于一個接通的開關(guān)。(2)當(dāng)二極管上加反向電壓時當(dāng)二極管上加反向電壓時RD , I0, UDE這時二極管相當(dāng)于一個：這時二極管相當(dāng)于一個：斷開斷開的開關(guān)的開關(guān)稱稱D為截止。為截止。二極管具有二極管具有 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?/p>

9、ERDRD+ + UD- -II=（1-13）二二. 二極管組成的門電路二極管組成的門電路 (DDL門電路門電路)1. 二極管與門二極管與門(1)電路電路LD1D2AB+12VR+uL- -D1D2+uA- -+12V- -R+uB - - 簡化電路簡化電路輸入信號輸入信號輸入信號輸入信號輸出電壓輸出電壓BAL(2)圖形符號圖形符號（1-14）設(shè)二極管為硅管設(shè)二極管為硅管,包包括以后的分析。括以后的分析。0003V3V03V3V0.7V0.7V0.7V3.7VLD1D2AB+12VR+uL- -D1D2+uA- -+12V- -R+uB - -(3)工作原理工作原理(輸出輸入關(guān)系輸出輸入關(guān)系)

10、uAuBuL0V 0V 0.7V0V 3V 0.7V3V 0V 0.7V3V 3V 3.7V（1-15）(4)真值表真值表(狀態(tài)表、功能表狀態(tài)表、功能表)(5)邏輯代數(shù)式：邏輯代數(shù)式：L=AB高低電平用高低電平用1、0等效等效有有0出出0，全，全1出出1uAuBuL0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABL000010100111高電平：高電平：2V 低電平：低電平：1V正邏輯：高電平用正邏輯：高電平用“1”表示，低電平用表示，低電平用“0”表示表示負(fù)邏輯：高電平用負(fù)邏輯：高電平用“0”表示，低電平用表示，低電平用“1”表示表示今后講課、作業(yè)若不特別指明，默認(rèn)為正邏

11、輯今后講課、作業(yè)若不特別指明，默認(rèn)為正邏輯（1-16）2. 二極管或門二極管或門(1)電路電路LD1D2AB- -12V(2)圖形符號圖形符號11BAL0003V3V03V3V0.7V2.3V2.3V2.3V(3)真值表真值表(4)邏輯代數(shù)式：邏輯代數(shù)式：有有1出出1，全，全0出出0L=A+BABL0 0 00 1 11 0 11 1 1（1-17）三、邏輯電路的性能指標(biāo)三、邏輯電路的性能指標(biāo) 衡量邏輯電路優(yōu)劣的指標(biāo)如下衡量邏輯電路優(yōu)劣的指標(biāo)如下1、輸入輸出電平、輸入輸出電平表示輸入、輸出電壓值的大小表示輸入、輸出電壓值的大小高電平高電平2V，用，用1表示表示低電平低電平1V，用，用0表示表示

12、 不同廠家、不同系列的門電路所對應(yīng)的高低電平有不同廠家、不同系列的門電路所對應(yīng)的高低電平有所不同。如所不同。如P70表表3.1.2所示。所示。2、噪聲容限、噪聲容限表示門電路的抗干擾能力。噪聲容限越大，抗干擾表示門電路的抗干擾能力。噪聲容限越大，抗干擾能力越強(qiáng)。能力越強(qiáng)。 門電路的輸出高低電平不是一個值，而是一個范圍。門電路的輸出高低電平不是一個值，而是一個范圍。同樣，它的輸入高低電平也有一個范圍，即它的輸入信同樣，它的輸入高低電平也有一個范圍，即它的輸入信號允許一定的容差，稱為號允許一定的容差，稱為噪聲容限噪聲容限。（1-18）低電平噪聲容限：低電平噪聲容限：VNLVOFF- -VOL（ma

13、x）0.8V- -0.4V0.4V高電平噪聲容限高電平噪聲容限：VNHVOH（min）- -VON2.4V- -2.0V0.4VVNHi3.6VVVG&NL12V&GoVVOL（max）OFF0.8V輸入“0”O(jiān)NOH（min）2V0V0V輸出“1”V輸出“0”V輸入“1”VoV2.4Vi3.6V0.4V噪聲容限噪聲容限越大越好！越大越好?。?-19）50%50%tPHLtPLH輸入波形輸入波形ui輸出波形輸出波形uO3、傳輸延遲時間、傳輸延遲時間tpd表示輸出波形相對于輸入波形延遲了多長時間表示輸出波形相對于輸入波形延遲了多長時間tPHL導(dǎo)通延遲時間導(dǎo)通延遲時間tPLH截止延

14、遲時間截止延遲時間平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間tpd：2PHLPLHpdttt tpd越小越好！越小越好?。?-20）4、功耗、功耗PD表示其耗能多少表示其耗能多少PDf V2DDf ：轉(zhuǎn)換頻率：轉(zhuǎn)換頻率 VDD ：電源電壓：電源電壓PD越小越好！越小越好！5、延時、延時- -功耗積功耗積DPDP tpdPDDP越小越好！越小越好！指一個門電路能帶同類門的最大數(shù)目，指一個門電路能帶同類門的最大數(shù)目，它表示帶負(fù)載的能力。它表示帶負(fù)載的能力。 越大越好。越大越好。分為兩種情況：分為兩種情況：（1-21）00IIHIIHIOH(1)拉電流工作時的拉電流工作時的IOHIIH(2)灌電流工作時的灌電

15、流工作時的11IILIILIOLIOLIIL（1-22）(1)關(guān)門電平電壓關(guān)門電平電壓VOFF是指輸出電壓上升到是指輸出電壓上升到VOH(min)時對應(yīng)的輸入電壓。即輸入低電壓的最大值。在產(chǎn)品時對應(yīng)的輸入電壓。即輸入低電壓的最大值。在產(chǎn)品手冊中常稱為輸入低電平電壓，用手冊中常稱為輸入低電平電壓，用VIL(max)表示。表示。 (2)開門電平電壓開門電平電壓VON是指輸出電壓下降到是指輸出電壓下降到VOL(max)時對應(yīng)的輸入電壓。即輸入高電壓的最小值。在產(chǎn)品時對應(yīng)的輸入電壓。即輸入高電壓的最小值。在產(chǎn)品手冊中常稱為輸入高電平電壓，用手冊中常稱為輸入高電平電壓，用VIH(min)表示。表示。 (

16、3)閾值電壓閾值電壓Vth電壓傳輸特性的過渡區(qū)所對應(yīng)的輸電壓傳輸特性的過渡區(qū)所對應(yīng)的輸入電壓，即決定電路截止和導(dǎo)通的分界線，也是決定入電壓，即決定電路截止和導(dǎo)通的分界線，也是決定輸出高、低電壓的分界線。輸出高、低電壓的分界線。 近似地：近似地：VthVOFFVON 即即ViVth，與非門關(guān)門，輸出高電平；，與非門關(guān)門，輸出高電平； ViVth，與非門開門，輸出低電平。，與非門開門，輸出低電平。 Vth又常被形象化地稱為又常被形象化地稱為門檻電壓門檻電壓。Vth的值為的值為1.3V1.V。（1-23）FET分類分類: 絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型N

17、溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道3.1場效應(yīng)管的特性及其組成的場效應(yīng)管的特性及其組成的 MOS邏輯門電路邏輯門電路一、一、場效應(yīng)管簡介簡介場效應(yīng)管場效應(yīng)管(Field Effect Transistor，簡稱，簡稱FET) 絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管(Metal Oxide Semiconductor FET) 簡稱簡稱MOSFET。（1-24）(一一)絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管漏極漏極源極源極柵極柵極襯底襯底GSDB在出廠時柵極在出廠時柵極G與與D B S是絕緣的是絕緣的柵極電流柵極電流ig0輸入輸入gsduGigiD+uDDRD或或gsd0V+uDDRDuG（

18、1-25）1截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)條件：條件：uGS 0時時 特點：特點： iD0, uDSuDD這時場效應(yīng)管這時場效應(yīng)管D 、S端相當(dāng)于端相當(dāng)于:一個斷開的開關(guān)。一個斷開的開關(guān)。2狀態(tài)狀態(tài)條件：條件：當(dāng)當(dāng)uGS uDD特點：特點： rds0 ， uDS0 場效應(yīng)管場效應(yīng)管DS端相當(dāng)于端相當(dāng)于:一個接通的開關(guān)。一個接通的開關(guān)。3特點、特點、判斷方法下學(xué)期再學(xué)判斷方法下學(xué)期再學(xué)gsduG+uDS - -igiD+uDDRD（1-26） 柵極柵極G與與D、B、S是絕緣的。柵極電流是絕緣的。柵極電流ig0當(dāng)當(dāng)uGSuDD時：截止。特點：時：截止。特點： iD0 。當(dāng)當(dāng)uGS0時：導(dǎo)通。特點：時：導(dǎo)通。特點

19、： uDS0 。漏極漏極源極源極柵極柵極襯底襯底GSDBdsuGuDD+uDDRgdsuGigiD+uDDRD或或（1-27）例例1判斷下面判斷下面MOS管的工作狀態(tài)。管的工作狀態(tài)。截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止gsd+5V0V+5VRgsd+5V0V0VRgsd+5V+5V+5VRgsd+5V+5V0VR（1-28）(二二)絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管符號符號GSDB漏極漏極源極源極柵極柵極襯底襯底基本接法基本接法gsduG+uDS - -igiD+uDDRDgsd+uDDuG0VRD或或 柵極柵極G與與D、B、S是絕緣的。柵極電流是絕緣的。柵極電流ig0當(dāng)當(dāng)uGS- -uDD時：截止。特

20、點：時：截止。特點： iD0 。當(dāng)當(dāng)uG0時：導(dǎo)通。特點：時：導(dǎo)通。特點： uDS0 。（1-29）GSDB 柵極柵極G與與D、B、S是絕緣的。柵極電流是絕緣的。柵極電流ig0 當(dāng)當(dāng)uGSuDD時：截止。特點：時：截止。特點： iD0 。當(dāng)當(dāng)uGS0時：導(dǎo)通。特點：時：導(dǎo)通。特點： uDS0 。漏極漏極源極源極柵極柵極襯底襯底gsduG+uDS - -igiD- -uDDRD有時有時gsd- -uDD uG0VR（1-30）例例2判斷下面判斷下面MOS管的工作狀態(tài)。管的工作狀態(tài)。截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通gsd+5V- -5V0VRgsd+5V0V0VRgsd- -5V+ +5V0VRg

21、sd- -5V0 0V0VR（1-31）二、二、CMOS反相器反相器(非門非門)CMOS電路電路由增強(qiáng)型由增強(qiáng)型N溝道與溝道與P溝道管組成的互補(bǔ)電路溝道管組成的互補(bǔ)電路1、電路、電路3、工作原理、工作原理(邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系)(1)當(dāng)當(dāng)VA=0V時，時，TN截止，截止，TP導(dǎo)通。輸出導(dǎo)通。輸出VLVDD。(2)當(dāng)當(dāng)VA=VDD時，時，TN導(dǎo)通，導(dǎo)通，TP截止，輸出截止，輸出VL0V。2.圖形符號圖形符號AL1TPTNVDDVAVL4.真值表真值表(狀態(tài)表、功能表狀態(tài)表、功能表)AL0110（1-32）5電壓傳輸特性電壓傳輸特性TPTNVDDViVo6工作速度工作速度 由于由于CMOS非門電路工作

22、時總有一個管子導(dǎo)通，導(dǎo)非門電路工作時總有一個管子導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻很小，所以當(dāng)帶電容負(fù)載時，時間常數(shù)很小，電通電阻很小，所以當(dāng)帶電容負(fù)載時，時間常數(shù)很小，電容的充放電速度比較快，信號傳輸延遲時間很小。容的充放電速度比較快，信號傳輸延遲時間很小。 CMOS非門的平均傳輸延遲時間約為非門的平均傳輸延遲時間約為10ns。（1-33）三、其他的三、其他的CMOS門電路門電路1CMOS與非門與非門(1)電路電路(3) 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系(2)圖形符號圖形符號BALABL0 0 100VDD0VDDVDD0VDDVDDVDDVDDTN2TN1BLTP2VDDTP1A00 1 11 0 11 1 0（1-34）2

23、CMOS或非門或非門(1)電路電路(3) 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系(2)圖形符號圖形符號BAL1ABL00VDD0VDDVDD0VDDVDD0 0 0TN2TN1ATP2VDDTP1BL0 0 10 1 01 0 01 1 0（1-35）(3) 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系(2)圖形符號圖形符號BAL1ABL3CMOS異或門異或門(1)電路電路0000VDDVDD0VDDVDDVDDVDD00 0 00 1 11 0 11 1 0AVDDBLX（1-36）四、四、CMOS漏極開路漏極開路(OD)與非門與非門1 OD與非門電路與非門電路3、邏輯關(guān)系、邏輯關(guān)系2、圖形符號、圖形符號ABL0 0 10 1 11 0 1

24、1 1 0BAL外接公共外接公共上拉電阻上拉電阻ALBVDDRP（1-37）五、三態(tài)輸出門電路五、三態(tài)輸出門電路(TSL)1.三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門(1)電路電路(3) 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系(2)圖形符號圖形符號ENAL11ENAL1TPTNVDDL11AEN(控制端控制端)當(dāng)當(dāng)EN=0時，輸出為時，輸出為高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)。所以，所以，這是一個高電平有效的三態(tài)門。這是一個高電平有效的三態(tài)門。當(dāng)當(dāng)EN=1時時, 為正常的傳輸門為正常的傳輸門, 輸出輸出LA0 01 1000 1 （1-38）ENAL12 .其它種類的三態(tài)門其它種類的三態(tài)門(1)三態(tài)非門三態(tài)非門ENAL00101010 11 低電平有效

25、的三態(tài)非門低電平有效的三態(tài)非門當(dāng)當(dāng)EN=0=0時，時，為為正常的非門正常的非門當(dāng)當(dāng)EN=1=1時，輸出為時，輸出為高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)ENAL1ENAL10111000 01 高電平有效的三態(tài)非門高電平有效的三態(tài)非門當(dāng)當(dāng)EN=1=1時，時，為為正常的非門正常的非門當(dāng)當(dāng)EN=0=0時，輸出為時，輸出為高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)（1-39）(2)三態(tài)三態(tài)“與非與非”門門ABL 輸出高阻輸出高阻 EN1EN0ABL 輸出高阻輸出高阻 EN0EN1高電平有效的三態(tài)與非門高電平有效的三態(tài)與非門低電平有效的三態(tài)與非門低電平有效的三態(tài)與非門&ABENL&ABENL（1-40）六、六、 CMOS傳輸門傳輸門

26、1.電路電路2.圖形符號圖形符號vi/ /vovo/ /viCCTGTNTP+5V0Vvi/ /vovo/ /vi CC3. 工作原理工作原理(1)當(dāng)當(dāng)C0V, 即即C + 5V時時 TN和和TP都截止都截止, 輸出輸入輸出輸入之間之間相當(dāng)于斷開相當(dāng)于斷開。vi/ /vo vo/ /viC為為0(2)當(dāng)當(dāng)C+5V, C0V時時TN和和TP導(dǎo)通導(dǎo)通, 輸出輸入輸出輸入之間之間相當(dāng)于接通相當(dāng)于接通。vi/ /vovo/ /viC為為1雙向雙向MOS管管（1-41）XCY1TGTGLC=0時：時：上面上面TG通，通，下面下面TG斷斷L =XC=1時：時：上面上面TG斷，斷，下面下面TG通通L =Y4

27、.傳輸門的應(yīng)用傳輸門的應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇數(shù)據(jù)選擇/分配器分配器（1-42）七、七、 CMOS門電路的技術(shù)參數(shù)門電路的技術(shù)參數(shù)(1)VOH(min)=0.9VDD； VOL(max)=0.01VDD。 所以所以CMOS門電路的邏輯擺幅門電路的邏輯擺幅(即高低電平之差即高低電平之差)較大。較大。(2)閾值電壓閾值電壓Vth約為約為VDD/2。(3) CMOS非門的關(guān)門電平非門的關(guān)門電平VOFF為為0.45VDD，開門電平，開門電平VON為為0.55VDD。因此，其高、低電平噪聲容限均達(dá)。因此，其高、低電平噪聲容限均達(dá)0.45VDD。(4) CMOS電路的功耗很小，一般小于電路的功耗很小，一般小于1 mW

28、/門；門；(5)因因CMOS電路有極高的輸入阻抗，故其扇出系數(shù)很電路有極高的輸入阻抗，故其扇出系數(shù)很大，可達(dá)大，可達(dá)50。（1-43）八、八、 NMOS門電路門電路全部由全部由N溝道的溝道的MOS管組成管組成1NMOS反相器反相器 (非門非門)(1)電路及工作原理電路及工作原理設(shè)計上使兩管均導(dǎo)通時：設(shè)計上使兩管均導(dǎo)通時：T1的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻 T2的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻T1的導(dǎo)通管壓降的導(dǎo)通管壓降 T2的導(dǎo)通管壓降的導(dǎo)通管壓降“1”“0”“0”“1”UGS =0始終導(dǎo)通始終導(dǎo)通(2)圖形符號圖形符號AL1AL0110(3) 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系+UDDALT1T2（1-44）2NMOS 與非門與非

29、門(1)電路及工作原理電路及工作原理“1”有有“0”+UDDBLT2T3AT1全全“1”“0”(3) 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系(2)圖形符號圖形符號BALABL001011101110L=A BT1 T2的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻 T3的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻（1-45）有有“1”“0”L=A+BL+UDDT3AT1BT23NMOS 或非門或非門(1)電路及工作原理電路及工作原理(3) 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系(2)圖形符號圖形符號BAL1ABL001010100110全全“0”“1”T1 T2的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻 T3的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻（1-46）3.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路一、半導(dǎo)體三極管簡介一、半導(dǎo)體三極

30、管簡介 晶 體 三 極 管 、 雙 極 型 晶 體 管晶 體 三 極 管 、 雙 極 型 晶 體 管(Bipolar Junction Transistor,簡稱簡稱BJT)BEC1、 NPN型三極管型三極管(1)圖形符號圖形符號集電集電極極發(fā)射發(fā)射極極基極基極(2)基本接法基本接法IC+UCE- -UBERBIBUCCUBBRC+- -（1-47）(3)三極管的工作狀態(tài)與判斷方法三極管的工作狀態(tài)與判斷方法1飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)特點：特點：UCE 0這時三極管這時三極管C 、 E端相當(dāng)于端相當(dāng)于:一個接通的開關(guān)。一個接通的開關(guān)。如何判斷是否飽和如何判斷是否飽和?方法方法1: 若若UBUCUE且且U

31、BE(硅管硅管0.7V或或鍺管鍺管0.3V), UCE0 方法方法2: IB ICSCCCCSRUI 本圖中：本圖中：其中：其中：ICS為為UCE0的的ICIC+UCE- -UBERBIBUCCUBBRC+- -（1-48）2截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)特點特點: IB 0 , IC 0這時三極管這時三極管C 、 E端相當(dāng)于端相當(dāng)于:一個斷開的開關(guān)。一個斷開的開關(guān)。如何判斷是否截止如何判斷是否截止?方法方法1: UBE (硅管硅管0.5V或或鍺管鍺管0.2V)方法方法2: UC UE UBIC+UCE- -UBERBIBUCCUBBRC+- -（1-49）3放大狀態(tài)放大狀態(tài)特點：特點： IC= IB ,

32、且且 IC = IB 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù),與三極管的與三極管的制造工藝、材料等有關(guān)制造工藝、材料等有關(guān),為定值。為定值。電流放大作用電流放大作用這時三極管這時三極管C 、 E端相當(dāng)于端相當(dāng)于:一個受電流一個受電流IB控制的恒流源?？刂频暮懔髟?。判斷是否放大的方法：判斷是否放大的方法：方法方法1:先判斷是否截止？先判斷是否截止？再判斷是否飽和？再判斷是否飽和？若既不是截止若既不是截止, 也不是飽和也不是飽和, 且且UCUE 放大狀態(tài)放大狀態(tài) 方法方法2: UCUBUE且且UBE硅管硅管(0.5 0.7)V,鍺管鍺管(0.2 0.3)VIC+UCE- -UBERBIBUCCUBBRC+- -

33、（1-50）4倒置狀態(tài)倒置狀態(tài)若若UBE硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.2V，且且UE UC即即: UBUEUC三極管處在倒置狀態(tài)。三極管處在倒置狀態(tài)。IC+UCE- -UBERBIBUCCUBBRC+- -（1-51）2、 PNP型三極管型三極管(1)圖形符號圖形符號集電集電極極發(fā)射發(fā)射極極基極基極(2)基本接法基本接法BECRBRC- -UCC- -UBB（1-52）R1R2AL+5V二二. 三極管非門三極管非門(反相器反相器)1.電路電路3.真值表真值表2.圖形符號圖形符號 1AL03V5VAL0 1 1 0 0V很小很?。?-53）三三 . DTL與非門與非門1.電路電路2.圖形符號圖形

34、符號3.真值表真值表ABL0 0 10 1 11 0 11 1 00V0V+0.7V5V0V3V3V0V3V3V+0.7V+0.7V+3.7V5V5V0VABLD1D2ABRBRCLR+5V+5VL（1-54）四四.DTL或非門或非門1.電路電路2.圖形符號圖形符號3.真值表真值表ABL0 0 10 1 01 0 01 1 0ABL10V0V-0.7V5V0V3V3V0V3V3V+2.3V+2.3V+2.3V0V0V0VD1D2ABRBRCLR- -5V+5VL（1-55）(非門非門)1、電路、電路AL2.圖形符號圖形符號AL13、邏輯關(guān)系、邏輯關(guān)系03.6V3.6V(1)當(dāng)當(dāng)uA=0V時：時

35、： 0V T1T4飽和飽和,D導(dǎo)通導(dǎo)通,T2T3截止截止, uL=3.6V(2)當(dāng)當(dāng)uA=3.6V時時:T2T3飽和飽和, T1倒置倒置, T4D截止截止, uL=0V0 1 1 0 T3L R3AR4R2R1 T4T2+5V T1DRL（1-56） T3 R3R4R2R1 T4T2+5V T1D（1-57）1、電路、電路3、邏輯關(guān)系、邏輯關(guān)系2、圖形符號、圖形符號BALABL001011101110(1)當(dāng)輸入有當(dāng)輸入有0V時：時：T1T4飽和飽和,D導(dǎo)通導(dǎo)通,T2T3截止截止, uL=3.6V(2)當(dāng)當(dāng)uA=uB=3.6V時時:T2T3飽和飽和, T1倒置倒置, T4D截止截止, uL=0

36、V T3L R3ABR4R2R1 T4T2+5V T1DRL（1-58）1、電路、電路2、圖形符號、圖形符號BAL1(1)當(dāng)當(dāng)uA=uB=0V時時:T1A T1B飽和飽和 T2A T2BT3截止截止, T4飽和飽和D導(dǎo)通導(dǎo)通, uL=3.6V(2)當(dāng)當(dāng)uA=uB=3.6V時時:T2A T2BT3飽和飽和, T1AT1B倒置倒置, T4D截止截止, uL=0VAT2A T2B T1A T3L R3R4R2R1A T4+5VDB T1BR1BRL3、邏輯關(guān)系、邏輯關(guān)系（1-59）(3)當(dāng)當(dāng)uA=0V,uB= 3.6V時時:T1A 飽和飽和 T2A 截止截止T2BT3飽和飽和, T1B倒置倒置, T

37、4D截止截止, uL=0V(4)當(dāng)當(dāng)uA= 3.6V,uB=0V時時: T1B 飽和飽和 T2B 截止截止T2AT3飽和飽和, T1A倒置倒置, T4D截止截止, uL=0V3、邏輯關(guān)系、邏輯關(guān)系A(chǔ)BL001010100110AT2A T2B T1A T3L R3R4R2R1A T4+5VDB T1BR1BRL（1-60）與非門與非門1、電路、電路 T3L R3ABR2R1T2+5V T1RPU 3、邏輯關(guān)系、邏輯關(guān)系2、圖形符號、圖形符號ABL001011101110BAL(1)當(dāng)輸入有當(dāng)輸入有0V時：時：T1飽和飽和,T2T3截止截止, uL=U(2)當(dāng)當(dāng)uA=uB=3.6V時時:T2T3

38、飽和飽和, T1倒置倒置, uL=0（1-61）3.5 邏輯描述中的幾個問題邏輯描述中的幾個問題一、一、 正負(fù)邏輯問題正負(fù)邏輯問題1、正負(fù)邏輯的規(guī)定、正負(fù)邏輯的規(guī)定 電平的高低一般用電平的高低一般用“1”和和“0”兩種狀態(tài)區(qū)別，兩種狀態(tài)區(qū)別，若規(guī)定高電平為若規(guī)定高電平為“1”，低電平為，低電平為“0”則稱為正邏輯。則稱為正邏輯。反之則稱為負(fù)邏輯。反之則稱為負(fù)邏輯。 對于同一電路輸出輸入關(guān)系的列寫對于同一電路輸出輸入關(guān)系的列寫, 可以采用正可以采用正邏輯，也可以采用負(fù)邏輯。邏輯，也可以采用負(fù)邏輯。同一電路采用正邏輯或負(fù)邏同一電路采用正邏輯或負(fù)邏輯不牽涉邏輯電路本身的結(jié)構(gòu)輯不牽涉邏輯電路本身的結(jié)構(gòu)

39、, 但卻具有不同的邏輯功但卻具有不同的邏輯功能。能。 例如：例如：（1-62）正邏輯真值表正邏輯真值表uAuBuL0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABL000010100111負(fù)邏輯真值表負(fù)邏輯真值表ABL111101011000LABLAB（1-63）2、正負(fù)邏輯的等效變換、正負(fù)邏輯的等效變換 正、負(fù)邏輯之間可按下面規(guī)律進(jìn)行變換：正、負(fù)邏輯之間可按下面規(guī)律進(jìn)行變換：與與或或與非與非或非或非非非非非二、二、 基本邏輯門電路的等效符號及其應(yīng)用基本邏輯門電路的等效符號及其應(yīng)用1、基本邏輯門電路的等效符號、基本邏輯門電路的等效符號 同一邏輯下，同一邏輯下，可按下面規(guī)律

40、進(jìn)行變換：可按下面規(guī)律進(jìn)行變換：BABAL BABAL BA1BAL （1-64）BABAL BA1BAL BABAL BABABAL BAABL BABABAL BA1BAL BA1BAL BABAL （1-65）(2)任一條線一端上的小圓圈移到另一端，其邏輯關(guān)系任一條線一端上的小圓圈移到另一端，其邏輯關(guān)系不變。不變。2、邏輯符號的變換、邏輯符號的變換(1)邏輯圖中任一條線的兩端同時加上或消去小圓圈，其邏輯圖中任一條線的兩端同時加上或消去小圓圈，其邏輯關(guān)系不變。邏輯關(guān)系不變。&BA1CBACLL&1BACBACLL&11BALBALBAL&(3)一端消去或加上

41、小圓圈，同時將相應(yīng)變量取反，其一端消去或加上小圓圈，同時將相應(yīng)變量取反，其邏輯關(guān)系不變。邏輯關(guān)系不變。（1-66）3、等效符號的應(yīng)用、等效符號的應(yīng)用BADC1L等效等效等效等效BADC1LBADCL（1-67）3.6邏輯門電路使用中的幾個實際問邏輯門電路使用中的幾個實際問題題一、一、 不同類型門電路之間的接口問題不同類型門電路之間的接口問題 兩種不同類型的集成電路相互連接，驅(qū)動門必須要為兩種不同類型的集成電路相互連接，驅(qū)動門必須要為負(fù)載門提供符合要求的高低電平和足夠的輸入電流，即負(fù)載門提供符合要求的高低電平和足夠的輸入電流，即要滿足下列條件：要滿足下列條件：驅(qū)動門的驅(qū)動門的VOH(min)負(fù)載

42、門的負(fù)載門的VIH(min)驅(qū)動門的驅(qū)動門的VOL(max)負(fù)載門的負(fù)載門的VIL(max)驅(qū)動門的驅(qū)動門的IOH(max)負(fù)載門的負(fù)載門的IIH(總總)驅(qū)動門的驅(qū)動門的IOL(max)負(fù)載門的負(fù)載門的IIL(總總)（1-68）二、二、TTL和和CMOS電路帶負(fù)載時的接口問題電路帶負(fù)載時的接口問題1對于電流較小、電平能夠匹對于電流較小、電平能夠匹配的負(fù)載可以直接驅(qū)動。配的負(fù)載可以直接驅(qū)動。(a)用用TTL門電路驅(qū)動發(fā)光二極門電路驅(qū)動發(fā)光二極管管LED，這時只要在電路中串，這時只要在電路中串接一個約幾百接一個約幾百W的限流電阻即的限流電阻即可?？?。VA&B360（5V）CCLEDV電&C