第二章門電路

1、高電平：VIH=VCC低電平：VIL=0 ) 1(T/SDVveIICCE(sat)CCBSBRVVIiCCOHOC, 0VVviCBCCCCCCCEORiVRiVvv0OLOVvCE(sat)VONtOFFtS (Source)：源極G (Gate)：柵極D (Drain)：漏極B (Substrate):襯底金屬層氧化物層半導(dǎo)體層PN結(jié) 截止區(qū) 可變電阻區(qū) 恒流區(qū) ILIVv GS(th)GSVvDDOHOVVv)(21|GS(th)GS0ONDSVvKRvIHIVv GS(th)GSVv2GS(th)GSDSD) 1/(VvIiGSvDDSONivR910DSvmgGSDmvigGS(t

2、h)VGS(off)VGS(th)VGS(th)VGS(th)VGS(th)V大量正離子導(dǎo)電溝道設(shè)設(shè)VCC = 5V加到加到A,B的的 VIH=3V VIL=0V二極管導(dǎo)通時(shí)二極管導(dǎo)通時(shí) VDF=0.7V規(guī)定3V以上為10.7V以下為0121EEIIB|RRRVvvvk7 . 32121BRRRRR輸入信號懸空時(shí)： V1 . 1)(|31321EECCCCBRRRRRVVVvk4 . 5)(321231BRRRRRRRABY ILImA11ILBE1CCILRVvVIV2 . 0ILIVvIHIIv0.7V B1v1.4V T2開始導(dǎo)通，但T1管集電極支路電流仍很小 IvV4 . 1TV時(shí)T5

3、管導(dǎo)通， 隨著 增大迅速減小這時(shí)T1管處于倒置狀態(tài)，T1管的集電極電流流入T2管的基極，輸入電流方向與參考方向一致。 轉(zhuǎn)變?yōu)檎?。IiIvIik6 . 12R1304RCCV3D4TLROvLi)V(OHV)mA(Li0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 .100 .150（a）等效電路 （b）高電平輸出特性曲線k13R5TOv)V(OLV)mA(Li0 . 10 . 215105CCVLRLiBS5BIi （a）等效電路 （b）低電平輸出特性曲線1TV5CCVIvBE2vBE5vk41RPR)V(Iv)k(PR0 . 10 . 23214 . 1輸入端接入負(fù)載時(shí)電路 輸入負(fù)載

4、特性曲線V4 . 1IvIvPR)(ILBE1CCP1PIVvVRRRvV9 . 02 . 0BE1B1vvV2 . 0BE1B1BvvvVvB7 . 01V0Bvk5ONR1BvVvvv4 . 17 . 01 . 21BE1BB200VvVRRRvi2 . 0) 7 . 05 (2004000200)(BE1CCP1PAONIHOH(max)HIIN ILOL(max)LIIN ONHNLNV6 . 0IvV4 . 3D3BE4RCCOHO2vvvVVvV3 . 1V6 . 0IvC2vOvV4 . 1V3 . 1IvOvV4 . 1THVOvV4 . 1IvV3 . 0CE(sat)OLO

5、VVv稱稱為為輸輸入入噪噪聲聲容容限限，允允許許輸輸入入的的變變化化范范圍圍在在輸輸出出變變化化允允許許范范圍圍內(nèi)內(nèi)基基本本不不變變；的的一一定定范范圍圍內(nèi)內(nèi)，和和偏偏離離在在OILIHIVVVV(max)OL(max)ILNL(min)IH(min)OHNHVVVVVV 分分布布電電容容的的影影響響）的的存存在在和和結(jié)結(jié)電電容容（、原原因因,TD2成干擾源成干擾源；通過電源線和地線形；通過電源線和地線形影響：影響：同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)導(dǎo)通、過程中瞬時(shí)過程中瞬時(shí)和和成因：成因： CCIIfTTV541R2R4R1DCCVACDABY3RB3D1T2T4T5T2D1R1DCD1T2T2DV/mA:SNT

6、TOC3040740755如，如，可承受較大電壓、電流可承受較大電壓、電流，三極管三極管輸出端為輸出端為 與”與”輸出端并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)“線輸出端并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)“線）可以不等于可以不等于（截止截止時(shí)，時(shí)，為為或或飽和飽和同為高時(shí)，同為高時(shí)，取值合適，定可使取值合適，定可使只要只要工作時(shí)需要外接工作時(shí)需要外接 CCCCCCOOLCCLCCLVVVVTBAVTB,AV,R;V,R5500下下限限）過過大大（得得不不能能太太小小，否否則則門門僅僅一一個(gè)個(gè)輸輸出出管管道道通通，、的的上上限限）不不能能太太大大（得得門門輸輸出出管管全全部部截截止止時(shí)時(shí)，、要要求求：LLLOLOLLOHORiRVVOCRRVVOC

7、 21(max)LIHOHOHCCLOHIHOHLCCOHOIHOHRmInIVVRV)mInI(RV,VVI,IOC 則則為為保保證證負(fù)負(fù)載載輸輸入入電電流流為為截截止止漏漏電電流流為為門門同同時(shí)時(shí)截截止止，(min)LILLMOLCCLLLOLOILLMRImIVVRRI,VVIIOCOC 不不能能太太小小不不過過大大，且且為為保保證證負(fù)負(fù)載載門門輸輸入入電電流流為為流流為為門門飽飽和和時(shí)時(shí)允允許許的的最最大大電電門門導(dǎo)導(dǎo)通通，當(dāng)當(dāng)僅僅一一個(gè)個(gè))Z(V,VOHOL，高阻，高阻輸出有三個(gè)狀態(tài)：輸出有三個(gè)狀態(tài)：ZYD,P,EN)(ABYD,P,EN)( 導(dǎo)通，為“高阻狀態(tài)”導(dǎo)通，為“高阻狀態(tài)”

8、截止，為“工作狀態(tài)”截止，為“工作狀態(tài)”0121011A1B1EN2A2B2ENnAnBnEN總線0D1D10/DD總線&EN&EN&EN&EN&EN 三態(tài)門構(gòu)成單向總線 三態(tài)門構(gòu)成雙向總線左右至左右，下降到VVVVOLTH4 . 01 . 1becbeck8.21R9002R504R1DCCVAY500BRB1T2T4T5T2D3T6T250CRk5.35R 抗飽和三極管 肖特基TTL與非門k201Rk82R1204R1DCCVAYk5 . 1BRB2T4T5T3T6Tk3CR2D5D6D3D4Dk45R 低功耗肖特基TTL與非門V5EEVV0CCVV

9、3 . 1BBVV8 . 0IHVV6 . 1ILVV6 . 1ILIVvV0 . 27 . 03 . 1BEBBEVVvmA31.0)5(0.2EEEEERVviC1vC2v2I LIv1TT1c2c)(OvextRJVT0I I2L基本單元電路結(jié)構(gòu)及等效電路1T2TT0IJVABAY 1BY 2BAY 3BAY40I0I圖圖2.6.2 I2L非/或非/或電路圖2ILP)th(GSN)th(GSVV DDODDIP)TH(GSDDIN)TH(GSOLOP)TH(GSDDIDDOHON)TH(GSIVVVVT,TT,TVVVVBCVVTTVVVCDVVVTTVVAB2121021211221

10、時(shí)，時(shí)，參數(shù)完全對稱，參數(shù)完全對稱，若若同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)導(dǎo)通段：段：截止截止導(dǎo)通，導(dǎo)通，段：段：截止截止導(dǎo)通，導(dǎo)通，段：段：DDVIvOv1T2TIiSR1D2D1C2CIvIiDFDDVVDFV CMOS反相器輸入保護(hù)電路 CMOS反相器輸入特性 OLGSOLOLOLVVI)I(fV.下下，同同樣樣的的低低電電平平輸輸出出特特性性1越少越少下，下，同樣的同樣的高電平輸出特性高電平輸出特性 OHGSOHOHOHVVI)I(fV. 1系系列列相相當(dāng)當(dāng)系系列列的的十十倍倍，和和約約為為影影響響、受受充充放放電電影影響響也也較較大大較較大大充充放放電電，和和原原因因：LS,tt .VCt ,t .CRC

11、C.PLHPHLDDLPLHPHLLONLI7474321 功耗相比，可以忽略功耗相比，可以忽略靜態(tài)功耗極小，與動(dòng)態(tài)靜態(tài)功耗極小，與動(dòng)態(tài))dtidti(TI,IVP.ttttTTTAVTAVDDT 214311其中其中導(dǎo)通功耗導(dǎo)通功耗2212DDLCNLIPLDDICfVCPiTC,ViCTV,VP. 可得平均功耗可得平均功耗放電，有放電，有經(jīng)經(jīng)當(dāng)當(dāng)充電，有充電，有向向經(jīng)經(jīng)當(dāng)當(dāng)負(fù)載電容充放電功耗負(fù)載電容充放電功耗CTDPPP. 總的動(dòng)態(tài)功耗總的動(dòng)態(tài)功耗3值不同值不同對應(yīng)的對應(yīng)的達(dá)到開啟電壓時(shí)，達(dá)到開啟電壓時(shí)，的的、使使也更高也更高越高，越高，輸入端越多，輸入端越多，端數(shù)目的影響端數(shù)目的影響輸出

12、的高低電平受輸入輸出的高低電平受輸入則則則則則則則則受輸入狀態(tài)影響受輸入狀態(tài)影響輸出電阻輸出電阻存在的缺點(diǎn)：存在的缺點(diǎn)：IGSOHOLONONOONONOONONONOONONONOOVVTT)(VV)(RRRB,ARRRB,ARR/RRB,ARRRRB,AR:)(4231314232011021002111 門類似的計(jì)算方法與可以不等于使用時(shí)許外接器或用作電平轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)現(xiàn)線與可將輸出并聯(lián)使用，實(shí)OCRVVVRLDDDDDDL)(,接地接地為正，另一端經(jīng)為正，另一端經(jīng)設(shè)設(shè)LIRV之間為低電阻之間為低電阻至少一個(gè)導(dǎo)通至少一個(gè)導(dǎo)通和和在在導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)相當(dāng)于斷開相當(dāng)于斷開均截止均截止、則

13、則則只要?jiǎng)t只要當(dāng)當(dāng)設(shè)設(shè)OIDDIDDIP)th(GSN)th(GSDDIDDIDDIILDDIHONLVVTT,VVT,VVVT,VVVVVC,C)(TT,VVC,C)(V,VV,RR 21212100001201010ABABYDDV1T2T3TABBAYDDV1T2T3T NMOS與非門 NMOS或非門k101DDVSSV集成集成TTL和和MOS型號分類表型號分類表系列系列子系列子系列名稱名稱國際型號國際型號速度速度-功耗功耗TTL系列TTL標(biāo)準(zhǔn)TTL系列54/74TTL10ns-10mWHTTL高速TTL系列54/74HTTL6ns-22mWSTTL甚高速TTL系列54/74STTL3ns-