第三章 邏輯門(mén)電路

1、第三章第三章 門(mén)電路門(mén)電路 半導(dǎo)體二極管門(mén)電路半導(dǎo)體二極管門(mén)電路 CMOS門(mén)電路門(mén)電路 TTL門(mén)電路門(mén)電路3.1 3.1 概述概述門(mén)電路門(mén)電路 實(shí)現(xiàn)各種邏輯運(yùn)算的邏輯器件。實(shí)現(xiàn)各種邏輯運(yùn)算的邏輯器件。正邏輯：正邏輯：高電平表示高電平表示1 1，低電平表示，低電平表示0 0負(fù)邏輯：負(fù)邏輯：高電平表示高電平表示0 0，低電平表示，低電平表示1 1負(fù)負(fù)邏邏輯輯正正邏邏輯輯0V5V2.4V0.8V010V5V2.4V0.8V10無(wú)特殊聲明，一律采用正邏輯。無(wú)特殊聲明，一律采用正邏輯。 VccIvovS1S2輸輸入入信信號(hào)號(hào)輸輸出出信信號(hào)號(hào)圖3.1.3 互補(bǔ)開(kāi)關(guān)電路圖3.1.3 互補(bǔ)開(kāi)關(guān)電路單開(kāi)關(guān)電路單

2、開(kāi)關(guān)電路半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（1 1） 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。：純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。 常用常用：硅：硅SiSi，鍺，鍺GeGe兩種載兩種載流子流子半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（2 2） 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多子多子：自由電子：自由電子少子少子：空穴：空穴半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（2 2） 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多子多子：空穴：空穴少子少子：自由電子：自由電子半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（3 3） PNPN結(jié)結(jié)的形成的形成 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)（耗（耗盡層）盡層） 擴(kuò)散擴(kuò)散和和漂移漂移半導(dǎo)體基礎(chǔ)

3、知識(shí)（半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（4 4） PNPN結(jié)的結(jié)的單向?qū)щ妴蜗驅(qū)щ娦孕?外加外加正向電壓正向電壓半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（4 4） PNPN結(jié)的結(jié)的單向?qū)щ妴蜗驅(qū)щ娦孕?外加外加反向電壓反向電壓半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)（5 5） PNPN結(jié)的結(jié)的伏安伏安特性特性正向?qū)▍^(qū)正向?qū)▍^(qū)反向截止區(qū)反向截止區(qū)反向擊穿區(qū)反向擊穿區(qū)qnkTVeIiTVVST)(1K:波耳茲曼常數(shù)T:熱力學(xué)溫度q: 電子電荷3.2 3.2 半導(dǎo)體二極管門(mén)電路半導(dǎo)體二極管門(mén)電路 二極管二極管DiodeDiode的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)： PNPN結(jié)結(jié) + + 引線引線 + + 封裝封裝構(gòu)成構(gòu)成PN二極管的符號(hào)二極管的符號(hào)二極

4、管的幾種外形二極管的幾種外形3.2.1 3.2.1 二極管的開(kāi)關(guān)特性二極管的開(kāi)關(guān)特性高電平：高電平：VIH=VCC低電平：低電平：VIL=0 VI=VIH D截止，VO=VOH=VCC VI=VIL D導(dǎo)通，VO=VOL=0.7V二極管的開(kāi)關(guān)等效電路：二極管的開(kāi)關(guān)等效電路：二極管的動(dòng)態(tài)電流波形：二極管的動(dòng)態(tài)電流波形：AB D1 D2Y0V0V0V3V3V0V3V3V3.2.2 3.2.2 二極管與門(mén)電路二極管與門(mén)電路 設(shè)設(shè) V VCCCC5V5V，V VIHIH3V3V，V VILIL0V0V，V VONON0.7V0.7V0.7V0.7V3.7V導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止0.7V截止截

5、止導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通ABY000010100111規(guī)定規(guī)定3V3V以上為以上為1 10.7V0.7V以下為以下為0 0YD23V3V0V3V3V0V0V0V D1 BA0.7V0.7V3.7V導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止0.7V截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通3.2.3 3.2.3 二極管或門(mén)電路二極管或門(mén)電路 設(shè)設(shè) V VCCCC5V5V，V VIHIH3V3V，V VILIL0V0V，V VONON0.7V0.7VAB D1 D2Y0V0V0V3V3V0V3V3V0V2.3V2.3V截止截止截止截止截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通2.3V導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通ABY0V0V0V3V3V

6、0V3V3VABY000011101111規(guī)定規(guī)定3V3V以上為以上為1 10.7V0.7V以下為以下為0 00V2.3V2.3V2.3V 電平有偏移電平有偏移 帶負(fù)載能力差帶負(fù)載能力差 只用于只用于IC內(nèi)部電路內(nèi)部電路二極管構(gòu)成的門(mén)電路的缺點(diǎn)二極管構(gòu)成的門(mén)電路的缺點(diǎn)為什么不宜為什么不宜將多個(gè)二極將多個(gè)二極管門(mén)電路串管門(mén)電路串聯(lián)起來(lái)使用？聯(lián)起來(lái)使用？3.3.1 MOS3.3.1 MOS管的開(kāi)關(guān)特性管的開(kāi)關(guān)特性3.3 CMOS3.3 CMOS門(mén)電路門(mén)電路一、一、MOSMOS管的結(jié)構(gòu)管的結(jié)構(gòu)S (Source)S (Source)：源極源極 G (Gate)G (Gate)：柵極柵極D (Drai

7、n)D (Drain)： 漏極漏極 B (Substrate):B (Substrate):襯底襯底金屬金屬層層半導(dǎo)體層半導(dǎo)體層PNPN結(jié)結(jié)氧化物氧化物層層GDS簡(jiǎn)化符號(hào)簡(jiǎn)化符號(hào)vGS=0時(shí)時(shí)PNNGSDvGSvDSiD=0D、S間間相當(dāng)于兩相當(dāng)于兩個(gè)背靠背個(gè)背靠背的的PN結(jié)結(jié)SDB 不論不論D、S間有無(wú)間有無(wú)電壓，均無(wú)法導(dǎo)通，電壓，均無(wú)法導(dǎo)通，不能導(dǎo)電。不能導(dǎo)電。源極與源極與襯底接襯底接在一起在一起PNNGSDVDSVGSvGS0時(shí)時(shí)v vGSGS足夠大時(shí)足夠大時(shí)（v vGSGS V VGS(thGS(th) )），），形成電場(chǎng)形成電場(chǎng)GB,GB,把把襯底中的電子吸引襯底中的電子吸引到上表面

8、，除復(fù)合到上表面，除復(fù)合外，剩余的電子在外，剩余的電子在上表面形成了上表面形成了N N型型層（反型層）層（反型層）為為DD、S S間的導(dǎo)通提供了間的導(dǎo)通提供了通道通道。VGS(th)稱為閾值電壓稱為閾值電壓(開(kāi)啟電壓）開(kāi)啟電壓）N N溝道溝道可以通過(guò)改變可以通過(guò)改變v vGSGS的大小來(lái)控制的大小來(lái)控制i iDD的大小。的大小。 對(duì)于共源極接法的電路，柵極和襯底之間被二氧對(duì)于共源極接法的電路，柵極和襯底之間被二氧化硅絕緣層隔離，所以化硅絕緣層隔離，所以柵極電流為零柵極電流為零。二、輸入特性和輸出特性二、輸入特性和輸出特性1.1.輸入特性輸入特性2.2.輸出特性輸出特性二、輸入特性和輸出特性二、

9、輸入特性和輸出特性可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)放大區(qū)放大區(qū)放大區(qū)（恒流區(qū)）：放大區(qū)（恒流區(qū)）：當(dāng)當(dāng)uDS比較大時(shí)，比較大時(shí)，i iDD僅取決于僅取決于U UGSGS, ,此時(shí)此時(shí)D-SD-S之間可以看成一個(gè)受之間可以看成一個(gè)受U UGSGS控制的恒流源控制的恒流源. . uDSRONVGS (th) 時(shí)時(shí)形成導(dǎo)電溝道，形成導(dǎo)電溝道，MOSMOS管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。三、三、MOSMOS管的基本開(kāi)關(guān)電路管的基本開(kāi)關(guān)電路V VGSGS V VGSGS (th(th) ) 時(shí)時(shí), ,管子導(dǎo)通，管子導(dǎo)通，i iDD V V 2 2GSGS，R RONON1k1k 當(dāng)當(dāng)vI=vGSVGS(

10、th)且且vI繼續(xù)升高時(shí)，繼續(xù)升高時(shí)，MOS管工作在可變管工作在可變電阻區(qū)。電阻區(qū)。MOS管導(dǎo)通內(nèi)阻管導(dǎo)通內(nèi)阻RON很小，很小，D-S間相當(dāng)于閉合間相當(dāng)于閉合的開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān),vO0。四、等效電路四、等效電路OFF OFF ，截止?fàn)顟B(tài)，截止?fàn)顟B(tài) ONON，導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通狀態(tài)五、五、MOSMOS管的四種類型管的四種類型 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 耗盡型耗盡型大量正離子大量正離子導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道v vGSGS 時(shí)時(shí), ,管子導(dǎo)通管子導(dǎo)通GDSB(a)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)GDS(b)簡(jiǎn)化符號(hào)簡(jiǎn)化符號(hào)圖圖3.3.6 6 耗盡耗盡型型NMOS管的符號(hào)管的符號(hào)耗盡型耗盡型PMOSv vGS GS 時(shí)時(shí), ,管子導(dǎo)通。管子導(dǎo)通

11、。GDSB(a)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)GDS(b)簡(jiǎn)化符號(hào)簡(jiǎn)化符號(hào)圖圖3.3.8 8 耗盡耗盡型型P PMOS管的符號(hào)管的符號(hào)3.3.2 CMOS3.3.2 CMOS反相器反相器一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu)CMOSCMOS反相器電路反相器電路+DGSSGDRONPvO +VDDSTNTP當(dāng)當(dāng)vI0時(shí)，時(shí)，T2T2截止，截止， T1T1管導(dǎo)通管導(dǎo)通)(OHoffonDDDDonoffoffRRVVRRRvComplementary metal semiconductorNMOSPMOSCMOSCMOS反相器電路反相器電路+一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu)DGSSGD當(dāng)當(dāng)vIVDD時(shí)，時(shí)， T1T1截止截止， T2

12、T2管管導(dǎo)通導(dǎo)通RONNvO +VDDSTNTP0OL vNMOSPMOS 靜態(tài)下，無(wú)論靜態(tài)下，無(wú)論vI是高電平還是低電平，是高電平還是低電平，T1、T2總有總有一個(gè)截止，因此一個(gè)截止，因此CMOS反相器的靜態(tài)功耗極小。反相器的靜態(tài)功耗極小。二、電壓傳輸特性二、電壓傳輸特性DDODDIPTHGSDDINTHGSOLOPNPTHGSDDIDDOHONPNTHGSIVVVVTTTTVVVVBCVVTTVVVCDVVVTTVVAB2121,02121)()()()( 時(shí)時(shí)，參參數(shù)數(shù)完完全全對(duì)對(duì)稱稱，若若同同時(shí)時(shí)導(dǎo)導(dǎo)通通段段：截截止止導(dǎo)導(dǎo)通通，段段：截截止止導(dǎo)導(dǎo)通通，段段：反相器的閾值電壓反相器的閾值

13、電壓V VTHTH輸出電壓隨輸入電壓變化的曲線。輸出電壓隨輸入電壓變化的曲線。二、電流傳輸特性二、電流傳輸特性CMOSCMOS反相器反相器在使用時(shí)應(yīng)盡在使用時(shí)應(yīng)盡量避免長(zhǎng)期工量避免長(zhǎng)期工作在作在BCBC段。段。TN截止截止TP截止截止同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)導(dǎo)通三、輸入噪聲容限三、輸入噪聲容限(max)(max)(min)(min)OLILNLIHOHNHVVVVVV 是指在保證輸出高、低電平基本不變是指在保證輸出高、低電平基本不變（不超過(guò)規(guī)定范圍）時(shí)，允許輸入信號(hào)高、低電平的波動(dòng)范圍（不超過(guò)規(guī)定范圍）時(shí)，允許輸入信號(hào)高、低電平的波動(dòng)范圍V VOHOH（minmin）輸出高電平最小值輸出高電平最小值V V

14、OLOL（maxmax）輸出低電平最大值輸出低電平最大值V VIHIH（minmin）輸入高電平最小值輸入高電平最小值V VILIL（maxmax）輸入低電平最大值輸入低電平最大值噪聲容限衡量門(mén)電路的噪聲容限衡量門(mén)電路的抗干擾能力。抗干擾能力。噪聲容限越大，表明電路抗干擾能力越強(qiáng)。噪聲容限越大，表明電路抗干擾能力越強(qiáng)。輸入端保護(hù)電路輸入端保護(hù)電路+ +V VDDDDvoviT TP PD D1 1C C1 1C C2 2R RS ST TN ND D2 2D D3 3V VSSSS3.3.3 CMOS3.3.3 CMOS反相器的靜態(tài)輸入輸出特性反相器的靜態(tài)輸入輸出特性 一、輸入特性一、輸入特性

15、 因?yàn)橐驗(yàn)镸OSMOS管的柵極和襯底之間存在著以管的柵極和襯底之間存在著以SiOSiO2 2為介為介質(zhì)的輸入電容，而絕緣介質(zhì)非常薄，極易被擊穿，所以應(yīng)質(zhì)的輸入電容，而絕緣介質(zhì)非常薄，極易被擊穿，所以應(yīng)采取保護(hù)措施。采取保護(hù)措施。iI (mA)-0.7 0VDD + 0.7 vI (V) 在正常的輸入信號(hào)范圍內(nèi)，在正常的輸入信號(hào)范圍內(nèi)，即即0.7V vI RON， VIH VDD， VIL0。C C的高低電平為的高低電平為VDD和和0，則，則 C0， C 1 只要只要vI在在0 VDD之間變之間變化，化， T T1 1和和T T2 2均均截止截止，輸入和輸，輸入和輸出為出為高阻態(tài)高阻態(tài)，傳輸門(mén)，

16、傳輸門(mén)截止截止，輸出，輸出v vo o0 0 C1， C 0若若0 vI VDD-VGS(th)NT1T1管管導(dǎo)通導(dǎo)通，T2T2管管截止截止若若 |VGS(th)P| vI RTG傳輸連續(xù)變化的模擬信號(hào)傳輸連續(xù)變化的模擬信號(hào)四、三態(tài)輸出門(mén)（輸出緩沖器）四、三態(tài)輸出門(mén)（輸出緩沖器）AYNE 時(shí)，時(shí)，0)(1高阻高阻時(shí)，時(shí)，ZYNE 三態(tài)門(mén)的用途三態(tài)門(mén)的用途用三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸用三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸用作多路開(kāi)關(guān)用作多路開(kāi)關(guān)BENAY用三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)用三態(tài)門(mén)實(shí)現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)小結(jié)：小結(jié)：CMOSCMOS集成電路中的幾種基本功能結(jié)構(gòu)集成電路中的幾種基本功能結(jié)構(gòu)+AA反反相相結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與非非結(jié)結(jié)

17、構(gòu)構(gòu)或或非非結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)題題3.7AABBCCCBAY 題題3.8 試畫(huà)出電路的輸出波形。試畫(huà)出電路的輸出波形。3.5.1 3.5.1 三極管的開(kāi)關(guān)特性三極管的開(kāi)關(guān)特性3.5 TTL門(mén)電路門(mén)電路一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)管芯管芯 + + 三個(gè)引出電極三個(gè)引出電極 + + 外殼外殼Transistor-Transistor Logic Integrated Circuit基區(qū)薄基區(qū)薄低摻雜低摻雜發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)高摻雜高摻雜集電區(qū)集電區(qū)低摻雜低摻雜三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu)以以NPNNPN為例說(shuō)明工作原理：為例說(shuō)明工作原理： 當(dāng)當(dāng)VCC VBB be 結(jié)正偏結(jié)正偏, bc結(jié)反偏結(jié)反偏 e區(qū)

18、發(fā)射區(qū)發(fā)射大量大量的電子的電子Ie b區(qū)薄，只有區(qū)薄，只有少量少量的的空穴空穴Ib bc反偏，反偏，大量大量電子形電子形成成ICIe= Ib+ Ic二、三極管（二、三極管（NPNNPN）的輸入特性和輸出特性）的輸入特性和輸出特性 VON ：開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓 硅管，硅管，0.5 0.7V 鍺管，鍺管，0.2 0.3V 近似認(rèn)為近似認(rèn)為: : V VBE BE V VON ON i iB B = 0 = 0 V VBE BE V VONON 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通導(dǎo)通形成基極電流。形成基極電流。bBEBBBRVVi輸入特性輸入特性輸出特性輸出特性 截止區(qū)截止區(qū)：i iB B = 0, i = 0, iC

19、 C = 0, ce = 0, ce間間“斷開(kāi)斷開(kāi)” ” 。 放大區(qū)放大區(qū)： i iC C=i iB B。 飽和區(qū)飽和區(qū)： i iC C 隨隨 i iB B增加變緩，趨于增加變緩，趨于“飽和飽和”， V VCE CE 很低，很低， cce e間間“導(dǎo)通導(dǎo)通” ” 。飽和基極飽和基極電流電流三、雙極型三極管的基本開(kāi)關(guān)電路三、雙極型三極管的基本開(kāi)關(guān)電路四、三極管的開(kāi)關(guān)等效電路四、三極管的開(kāi)關(guān)等效電路一、電路結(jié)構(gòu)輸入級(jí)輸入級(jí)倒相級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)稱為稱為推拉式推拉式電路電路或或圖騰圖騰柱輸出電路柱輸出電路1.1.輸入為低電平（輸入為低電平（0.2V0.2V）時(shí)）時(shí)當(dāng)當(dāng)vIVIL0.2V時(shí)時(shí)T1飽和

20、飽和導(dǎo)通導(dǎo)通T2截止截止T4導(dǎo)通導(dǎo)通T5截止截止D2導(dǎo)通導(dǎo)通voVOHVCC IC2R22VON 3.4V輸出為高電平輸出為高電平圖3.5.9 TTL反相器的電路VB1=0.9VVIL=0.2V0.5V3.4V圖圖3.5.13輸出高電平等效電路輸出高電平等效電路2.2.輸入為高電平（輸入為高電平（3.4V3.4V）時(shí)）時(shí)全飽和導(dǎo)通全飽和導(dǎo)通 vB1=VIH+VON=4.1V發(fā)射結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏 0.8V3.4Vvo =VCE50.3V 輸出低電平輸出低電平T T1 1截止截止2.1V集電結(jié)正偏集電結(jié)正偏1.4V0.7VT2 T5導(dǎo)通導(dǎo)通T4截止D2截止輸入級(jí)輸入級(jí)倒相級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)二、電

21、壓傳輸特性Vof （vi）（1）測(cè)試電路）測(cè)試電路1+VCC+5VuI+ +- -uO+ +- -輸出高電平輸出高電平U UOHOH、輸出低電平、輸出低電平U UOLOLUOHUOL 典型值典型值U UOHOH=3.4V =3.4V U UOLOL =0.=0.3V 3V 。 產(chǎn)品產(chǎn)品規(guī)定規(guī)定 U UOHOH 2.4V 2.4V U UOLOL 0.0.4V 4V 便認(rèn)為合格。便認(rèn)為合格。 閾值電壓閾值電壓V VTHTH( (門(mén)檻電壓門(mén)檻電壓) )vIVTH時(shí)，認(rèn)為時(shí)，認(rèn)為vI是高電平。是高電平。VTH=1.4V 圖圖3.5.10 TTL反相器的電反相器的電 壓傳輸特性壓傳輸特性a. AB段：

22、段： 3.4VVTT,TT,1.3V V 0.6V,V:OH4521B1I 導(dǎo)通截止，導(dǎo)通，截止區(qū)b. BC段：段： OIIVVTTTVVV導(dǎo)通，導(dǎo)通，截止，截止，導(dǎo)通且工作在放大區(qū)導(dǎo)通且工作在放大區(qū)線性區(qū)線性區(qū)452,3 . 17 . 0: 圖圖3.5.10 TTL反相器的電反相器的電 壓傳輸特性壓傳輸特性c. CD段：段： 圖圖3.5.10 TTL反相器的電反相器的電 壓傳輸特性壓傳輸特性0,1 . 2,4 . 1:4521 OLOBTHIVVTTTVVVVV迅速迅速所以所以截止，截止，同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)導(dǎo)通，所以所以轉(zhuǎn)折區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)d. DE段：段：OLOOIVVVV ,:不變不變，而，而繼續(xù)繼

23、續(xù)飽和區(qū)飽和區(qū) 圖圖3.5.10 TTL反相器的電反相器的電 壓傳輸特性壓傳輸特性稱為輸入噪聲容限稱為輸入噪聲容限，允許輸入的變化范圍，允許輸入的變化范圍在輸出變化允許范圍內(nèi)在輸出變化允許范圍內(nèi)基本不變；基本不變；的一定范圍內(nèi)，的一定范圍內(nèi)，和和偏離偏離在在OILIHIVVVV(max)(max)(min)(min)OLILNLIHOHNHVVVVVV三、輸入噪聲容限3.5.3 TTL3.5.3 TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性3.5.3 TTL3.5.3 TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性1 1、輸入特性、輸入特性)(IIuf

24、i 1iI+VCC+5 VuI+ +- -uoT1iIuI+ +- -be2be4+VCC+5 VR14k IV/uImA/i012-1ISIILIUILUIHIHIV3 . 0ILI Uu低電平輸入電流低電平輸入電流 IIL mA 11ILBE1CCILI RUuVIi輸入端接低電平，從輸入端接低電平，從該輸入端流出的電流。該輸入端流出的電流。1 1、輸入特性、輸入特性)(IIufi 1iI+VCC+5 VuI+ +- -uoT1iIuI+ +- -be2be4+VCC+5 VR14k IV/uImA/i012-1ISIILIUILUIHIHI輸入短路電流輸入短路電流 IISV0ILI Uu

25、mA05. 11BE1CCISI RuVIiV6 . 3IHI Uu高電平輸入電流高電平輸入電流或輸入端漏電流或輸入端漏電流 IIH輸入端接高電平時(shí)，流入該輸入端的電流。輸入端接高電平時(shí)，流入該輸入端的電流。2 2、輸出特性、輸出特性)(OOifu 當(dāng)輸出為高電平時(shí)當(dāng)輸出為高電平時(shí)IOH是流出該輸出端的電流是流出該輸出端的電流,稱為拉電流稱為拉電流當(dāng)輸出為低電平時(shí)當(dāng)輸出為低電平時(shí)是流入該輸出端的電流是流入該輸出端的電流,稱為灌電流稱為灌電流IOL 注意：注意： 輸出短路電流輸出短路電流 I IOS OS 可達(dá)可達(dá) - 33 mA- 33 mA，將造成器，將造成器件過(guò)熱燒毀件過(guò)熱燒毀 ，故門(mén)電路

26、，故門(mén)電路輸出端不能接地輸出端不能接地！uO / ViO /mA0 10 20 30-10-20-30123扇出系數(shù)扇出系數(shù)N N的計(jì)算的計(jì)算 扇出系數(shù)就是一個(gè)門(mén)電路驅(qū)動(dòng)同類型門(mén)電路的個(gè)數(shù)。扇出系數(shù)就是一個(gè)門(mén)電路驅(qū)動(dòng)同類型門(mén)電路的個(gè)數(shù)。也就是表示門(mén)電路的帶負(fù)載能力。也就是表示門(mén)電路的帶負(fù)載能力。G1G1門(mén)為門(mén)為驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)門(mén)，門(mén)， G2G2、 G3G3為為負(fù)載負(fù)載門(mén)，門(mén)，N N為為扇出系數(shù)。扇出系數(shù)。當(dāng)輸出為低電平時(shí)，當(dāng)輸出為低電平時(shí)，(max)1OLILIIN ILOLIIN(max)1 (max)2OHIHIIN IHOHIIN(max)2 則取則取Nmin N1， N2設(shè)可帶設(shè)可帶N2個(gè)非門(mén)，則有個(gè)非門(mén)，則有當(dāng)輸出為高電平時(shí)，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，3 3 輸入端負(fù)載特性：輸入端負(fù)載特性：)(iIRfu 輸入端輸入端“1”,“0” ？RP較小時(shí)較小時(shí)ui Ron（2.5 k ）輸入由輸入由 0 1在一定范圍內(nèi)，在一定范圍內(nèi)，Ri的改的改變不會(huì)影響輸入電平變不會(huì)影響輸入電平輸入端輸入端 懸空懸空即即 Ri = 輸入為輸入為 “1” 不允許不允許多余輸入多余輸入端的處理端的處理1. 與門(mén)、與非門(mén)接電源；或門(mén)、或非門(mén)接地。與門(mén)、與非門(mén)接電源；或門(mén)、或非門(mén)接地。2. 與其它輸入端并聯(lián)。與其它輸入端并聯(lián)。輸出端輸出端1. 輸出端不允許直接接電源或地。輸出端不允許直接接電源或地。