數(shù)電簡明教程第二章 門電路

1、一、門電路的概念一、門電路的概念 實現(xiàn)基本邏輯運算和常用復合邏輯運算的電子電路實現(xiàn)基本邏輯運算和常用復合邏輯運算的電子電路與與 或或 非非 與與 非非 或或 非非 異或異或與或非與或非與與 門門或或 門門非非 門門與與 非非 門門或或 非非 門門異或門異或門與或非門與或非門1二、邏輯變量與兩狀態(tài)開關二、邏輯變量與兩狀態(tài)開關低電平低電平 高電平高電平 斷開斷開閉合閉合高電平高電平 3 V低電平低電平 0 V二值邏輯二值邏輯:所有邏輯變量只有兩種取值所有邏輯變量只有兩種取值( (1 或或 0) )。數(shù)字電路數(shù)字電路:通過電子開關通過電子開關 S 的兩種狀態(tài)的兩種狀態(tài)( (開或關開或關) )獲得高、

2、低電平，用來表示獲得高、低電平，用來表示 1 或或 0。3VIuSOu3VIuSOuIuSOu邏輯狀態(tài)邏輯狀態(tài)1001S 可由可由二極管二極管、三極管三極管或或 MOS 管實現(xiàn)管實現(xiàn)2三、高、低電平與正、負邏輯三、高、低電平與正、負邏輯負邏輯負邏輯正邏輯正邏輯0V5V2.4V0.8V 高電平和低電平是兩個不同的可以截然高電平和低電平是兩個不同的可以截然區(qū)別開來的電壓范圍。區(qū)別開來的電壓范圍。010V5V2.4V0.8V103四、分立元件門電路和集成門電路四、分立元件門電路和集成門電路 分立元件門電路：分立元件門電路：用分立的元器件和導線連接起來構成的門電路。用分立的元器件和導線連接起來構成的門

3、電路。 集成門電路：集成門電路： 把構成門電路的元器件和連線，都制作在一塊半把構成門電路的元器件和連線，都制作在一塊半導體芯片上，再封裝起來。導體芯片上，再封裝起來。常用：常用：CMOS 和和 TTL 集成門電路集成門電路4五、數(shù)字集成電路的集成度五、數(shù)字集成電路的集成度一塊芯片中含有等效邏輯門或元器件的個數(shù)一塊芯片中含有等效邏輯門或元器件的個數(shù)小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路 SSI(Small Scale Integration) 10 門門/ /片片或或 10 000 門門/ /片片或或 100 000 元器件元器件/ /片片562. 1. 1 理想開關的開關特性理想開關的開關特性一、一、

4、靜態(tài)特性靜態(tài)特性 斷開斷開 0 OFFOFF IR， 閉合閉合 0 0AKON UR，SAK2. 1 半導體二極管半導體二極管 、三極管、三極管和和 MOS 管的開關特性管的開關特性 7SAK2. 1 半導體二極管半導體二極管 、三極管、三極管和和 MOS 管的開關特性管的開關特性 二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性 開通時間：開通時間：0on t 關斷時間：關斷時間：0off t閉合）閉合）（斷開（斷開斷開）斷開）（閉合（閉合普通開關：普通開關：靜態(tài)特性好，動態(tài)特性差靜態(tài)特性好，動態(tài)特性差半導體開關：半導體開關：靜態(tài)特性較差，動態(tài)特性好靜態(tài)特性較差，動態(tài)特性好幾百萬幾百萬/ /秒秒幾千萬幾千萬/ /秒

5、秒8N型半導體型半導體在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷） N型半導體多余電子多余電子磷原子磷原子 (施主原子施主原子)硅原子硅原子SiPSiSi2. 1. 2 半導體二極管的開關特性半導體二極管的開關特性補充：補充：9N型半導體的特點：1) 有兩種載流子，即自由電子和空穴。自由電子是多子，空穴是少子；2) 主要靠自由電子導電。+N型硅表示型硅表示正離子，施主原子10P型半導體型半導體在純凈的硅晶體中摻入三價元素（如硼） P型半導體硼原子硼原子（受主原子）（受主原子）SiSiSiB硅原子硅原子空穴空穴11P型半導體的特點：1) 有兩種載流子，即自由電子和空穴?？昭ㄊ嵌嘧?，自由電子是少子；2)

6、主要靠空穴導電。P型硅表示型硅表示負離子，受主原子123. PN結的形成結的形成擴散運動：物質由濃度高向濃度低的地方運動。（多子運動）擴散到P區(qū)的自由電子與空穴復合擴散到N區(qū)的空穴與自由電子復合P區(qū)出現(xiàn)負離子區(qū)N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)空間電荷區(qū)形成內電場13擴散運動加劇，空間電荷區(qū)加寬，內電場增強，其方向由N區(qū)指向P區(qū)，正好阻止擴散運動的進行。漂移運動：在電場力作用下，載流子的運動。（少子運動） 空穴P區(qū) 自由電子N區(qū)無外電場和其他激發(fā)條件下： 參與擴散運動的多子數(shù)目 =參與漂移運動的少子數(shù)目達到動態(tài)平衡，形成PN結 PN結的結電壓為Uh0；N區(qū) P區(qū) P、N區(qū)雜質濃度相等對稱結；不等不對稱結； 空間

7、電荷區(qū)又稱耗盡層，厚度固定不變。144. PN結的單向導電性結的單向導電性在PN結兩端外加電壓，破壞了平衡條件：擴散電流漂移電流 PN結有電流流過1）外加正向電壓（ P區(qū)加正、N區(qū)加負電壓）+PN+_正向電流正向電流空間電荷區(qū)變薄內電場減弱，使擴散加強，擴散 飄移，正向電流大2）外加反向電壓（ P區(qū)加負、N區(qū)加正電壓）+PN-+反向電流飽和電流很小反向電流飽和電流很小空間電荷區(qū)變寬+內電場加強，使擴散停止，有少量飄移，反向電流很小2. 1. 2 半導體二極管的開關特性半導體二極管的開關特性一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性 外加正向電壓外加正向電壓( (正偏正偏) )二極管導通二極管導通( (相當于開關

8、閉合相當于開關閉合) ) V7 . 0D U 外加反向電壓外加反向電壓( (反偏反偏) ) V5 . 0 DU二極管截止二極管截止( (相當于開關斷開相當于開關斷開) ) 0D I硅二極管伏安特性硅二極管伏安特性陰極陰極A陽極陽極KPN結結- -AK+ +DUDIP區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)+- - - - -正向正向導通區(qū)導通區(qū)反向反向截止區(qū)截止區(qū)反向反向擊穿區(qū)擊穿區(qū)0.5 0.7/ /mADIDU/ /V0(BR)U1. 結構示意圖、符號和伏安特性結構示意圖、符號和伏安特性17D+ +- -Iu+ +- -Ou2. 二極管的開關作用：二極管的開關作用： 例例 V2L II UuuO = 0 VV3H II

9、 UuuO = 2.3 V電路如圖所示，電路如圖所示，V3 V 2I或或 u試判別二極管的工作試判別二極管的工作狀態(tài)及輸出電壓。狀態(tài)及輸出電壓。二極管截止二極管截止二極管導通二極管導通 解解 D0.7 V+ +- -18二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性1. 二極管的電容效應二極管的電容效應結電容結電容 C j擴散電容擴散電容 C D2. 二極管的開關時間二極管的開關時間ontofft電容效應使二極管電容效應使二極管的通斷需要的通斷需要一段延一段延遲時間才能完成遲時間才能完成tIuDit00( (反向恢復時間反向恢復時間) )ns 5)(rroffonttt ton 開通時間開通時間toff 關斷時間關

10、斷時間1920一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性NPN2. 1. 3 半導體三極管的開關特性半導體三極管的開關特性發(fā)射結發(fā)射結集電結集電結發(fā)射極發(fā)射極emitter基極基極base集電極集電極collectorbiBiCec( (電流控制型電流控制型) )1. 結構、符號和輸入、輸出特性結構、符號和輸入、輸出特性NNP( (Transistor) )( (1) ) 結構示意圖和符號結構示意圖和符號21becRcRb三極管中載流子運動過程三極管中載流子運動過程I EIB1. 1. 發(fā)射發(fā)射發(fā)射區(qū)的發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結擴散到電子越過發(fā)射結擴散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散到發(fā)射區(qū)到發(fā)射區(qū)形成發(fā)

11、射極形成發(fā)射極電流電流 I IE E ( (基區(qū)多子數(shù)目基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略較少，空穴電流可忽略) )。2. 2. 復合和擴散復合和擴散電電子到達基區(qū)，少數(shù)與空穴子到達基區(qū)，少數(shù)與空穴復合形成基極電流復合形成基極電流 I Ibnbn，復合掉的空穴由復合掉的空穴由 V VBBBB 補充補充。多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴散，到達集電結的一側。擴散，到達集電結的一側。補充：補充：22becI EI BRcRb三極管中載流子運動過程三極管中載流子運動過程3. 3. 收集收集集電結反偏，集電結反偏，有利于收集基區(qū)擴散過來有利于收集基區(qū)擴散過來的電子而形成集電極電流的電子而形成集電極

12、電流 I Icncn。其能量來自外接電源其能量來自外接電源 V VCCCC 。I C另外，集電區(qū)和基區(qū)另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場的作用下的少子在外電場的作用下將進行漂移運動而形成將進行漂移運動而形成反反向向飽和電流飽和電流，用用I ICBOCBO表示表示。ICBO23beceRcRb三極管的電流分配關系三極管的電流分配關系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC = ICn + ICBO IE = IEn+ IEp = ICn + IBn + IEp IB = IBn+ ICBOBCEIII BC II BE )1(II 24( (2) ) 輸入特性輸入特性CE)(BEBuufi

13、 25正向正向導通區(qū)導通區(qū)反向反向截止區(qū)截止區(qū)反向反向擊穿區(qū)擊穿區(qū)0.5 0.7/ /mABiBEu/ /V0(BR)U( (3) ) 輸出特性輸出特性IC / mAUCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB = 0O 5 10 154321劃分三個區(qū)：截止區(qū)、劃分三個區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)截止區(qū)放放大大區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)放放大大區(qū)區(qū)1. 截止區(qū)截止區(qū)IB 0 的的區(qū)域。區(qū)域。兩個結都處于反向偏置。兩個結都處于反向偏置。IB= 0 時，時，IC = ICEO。 硅管約等于硅管約等于 1 A，鍺管，鍺管約為幾十約為幾十 幾百微安。幾百微安。常數(shù)常數(shù) B)(

14、CECIUfI截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)對對 NPN 管管 UBE Uon，UB Uon，UB IBS。當當 UC = UB稱稱臨界飽和臨界飽和，UC UB時稱為時稱為過飽和過飽和。飽和管壓降飽和管壓降 UCES 0.4 V( (硅管硅管) )，UCES Uon，UB UC282. 半導體三極管的開關應用半導體三極管的開關應用 V2 )1(L II Uu V3 )2(H II Uu發(fā)射結反偏發(fā)射結反偏 T 截止截止0 0CB ii V12CCO Vu發(fā)射結正偏發(fā)射結正偏 T 導通導通+ RcRb+VCC (12V)+uo iBiCTuI3V-2V2 k 100 2.3 k 放大還是放大還是飽和？

15、飽和？29bBEIBRuui cCESCCCSBSRUVIIBSB Ii 飽飽和和 T飽和導通條件：飽和導通條件：cCCBSB RVIi + RcRb+VCC +12V+uo iBiCTuI3V-2V2 k 100 2.3 k mA 1mA3 . 27 . 03 mA 06. 0mA210012 cCC RV V)7 . 0(BE uV 3 . 0CESOUu 因為因為所以所以30二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性ontofft3-2tV/Iu00.9ICS0.1ICSCit0V/Ou off t三極管飽和程度三極管飽和程度30.3t03132補充補充：（：（1 1）N N溝道增強型溝道增強型MOSMO

16、S場效應管場效應管1. 結構P 型襯底N+N+BGSDSiO2源極 S漏極 D襯底引線 B柵極 G2. 符號2. 1. 4 MOS 管的開關特性管的開關特性332. 工作原理柵極與襯底之間是絕緣層，形成電容。當柵源電壓UGS變化時，將改變襯底靠近絕緣層處感應電荷的多少，改變了由這些“感應電荷”形成的導電溝道的狀況，從而控制漏極電流ID的大小。3. 特性曲線(a)轉移特性(b)輸出特性UGSUGS(th)時)可變電阻區(qū)、恒流區(qū)(或飽和區(qū))、夾斷區(qū)、擊穿區(qū)。UGS(th) 2UGS(th）IDOUGS /VID /mAOID/mAUDS /VOTGSUU 預夾斷軌跡恒流區(qū)擊穿區(qū) 可變電阻區(qū)夾斷區(qū)3

17、5P 溝道增強型溝道增強型 MOS 管管與與 N 溝道有對偶關系。溝道有對偶關系。 (2) P 溝道溝道 柵極柵極 G漏極漏極 DB 源極源極 SiD+ +- -uGS+ +- -uDS襯襯底底iD /mAiD /mA-2-40-1-2-3-40-10-8-6-4-2- 3V- 4V- 5VuGS = - 6V-1-2-3-4-6uGS /VuDS /V可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū) 漏極特性漏極特性 轉移特性轉移特性截止區(qū)截止區(qū)UTPuDS = - 6V開啟電壓開啟電壓UTP = - 2 V參考方向參考方向362. MOS管的開關作用：管的開關作用：TNIUu DDOHOVUu V0OLO

18、 Uu(1) N 溝道增強型溝道增強型 MOS 管管+VDD+10VRD20 k BGDSuIuO+VDD+10VRD20 k GDSuIuOTNIUu 開啟電壓開啟電壓UTN = 2 ViD+VDD+10VRD20 k GDSuIuORONRD37TPIUu DDOLO VUu V0OLO Uu(2) P 溝道增強型溝道增強型 MOS 管管-VDD-10VRD20 k BGDSuIuO-VDD-10VRD20 k GDSuIuO-VDD-10VRD20 k GDSuIuOTPIUu 開啟電壓開啟電壓UTP = 2 ViD38二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性1. MOS 管極間電容管極間電容柵源電容柵

19、源電容 C GS柵漏電容柵漏電容 C GD 在數(shù)字電路中，這些電容的充、放電在數(shù)字電路中，這些電容的充、放電過程會制約過程會制約 MOS 管的動態(tài)特性，即開關管的動態(tài)特性，即開關速度。速度。漏源電容漏源電容 C DS1 3 pF 0.1 1 pF 39ontofftVDDtIu00.9ID0.1IDDit0OuVDDt02. 開關時間開關時間開通時間開通時間關斷時間關斷時間4041uYuAuBR0D2D1+VCC+10V2. 2 分立元器件門電路分立元器件門電路2. 2. 1 二極管與門和或門二極管與門和或門一、一、二極管與門二極管與門3V0V符號符號:與門與門（AND gate)ABY&am

20、p;0 V0 VUD = 0.7 V0 V3 V3 V0 V3 V3 V真值表真值表A BY0 00 11 01 10001Y = AB電壓關系表電壓關系表uA/VuB/VuY/VD1 D20 00 33 03 3導通導通 導通導通0.7導通導通 截止截止0.7截止截止 導通導通0.7導通導通 導通導通3.742二、二、二極管或門二極管或門uY/V3V0V符號符號:或門或門（OR gate)ABY10 V0 VUD = 0.7 V0 V3 V3 V0 V3 V3 VuYuAuBROD2D1-VSS-10V真值表真值表A BY0 00 11 01 10111電壓關系表電壓關系表uA/VuB/VD

21、1 D20 00 33 03 3導通導通 導通導通 0.7截止截止 導通導通2.3導通導通 截止截止2.3導通導通 導通導通2.3Y = A + B43正與門真值表正與門真值表正邏輯和負邏輯的對應關系：正邏輯和負邏輯的對應關系：A BY0 00 11 01 10001ABY = AB&負或門真值表負或門真值表A BY1 11 00 10 01110AB1BAY 同理：同理：正或門正或門負與門負與門10 0144一、半導體三極管非門一、半導體三極管非門V0 . 1ILI UuT 截止截止V5CCOHO VUuV5 . 2IHI UuT導通導通mA 1mA3 . 47 . 05bBEIHB

22、 RuUimA17. 0mA1305 cCCBS RVI 2. 2. 2 三極管非門（反相器）三極管非門（反相器）飽和導通條件飽和導通條件:BSBIi +VCC+5V1 k RcRbT+ +- -+ +- -uIuO4.3 k = 30iBiCBSBIi V3 . 0OLO UuT 飽和飽和因為因為所以所以45電壓關系表電壓關系表uI/VuO/V0550.3真值表真值表0110AYAY 符號符號函數(shù)式函數(shù)式+VCC+5V1 k RcRbT+ +- -+ +- -uIuO4.3 k = 30iBiC三極管非門三極管非門: :AY1AY46uYuAuBR0D2D1+VCCY = ABuYuAuBR

23、OD2D1-VSSY = A+B二極管與門和或門二極管與門和或門復習：復習：半導體三極管非門半導體三極管非門+VCCRcRbT+ +- -+ +- -uIuOiBiC復習：復習：二、二、MOS 三極管非門三極管非門V2V0TNILGS UUuMOS管截止管截止V10DDOHO VUu2.V10IHI UuV2V10TNIHGS UUuMOS 管導通管導通（在可變電阻區(qū)）（在可變電阻區(qū)）V0OLO Uu真值表真值表0110AYAY +VDD+10VRD20 k BGDSuIuOV0ILI Uu1.+ +- -uGS+ +- -uDS故故50+VDD+10VB1G1D1S1uAuYTNTPB2D2

24、S2G2VSS+ +- -uGSN+ +- -uGSP2. 3 CMOS 集成門電路集成門電路2. 3. 1 CMOS 反相器反相器AY 一、一、電路組成及工作原理電路組成及工作原理AY10V+10VuAuGSNuGSPTNTPuY0 V UTN UTN UTP導通導通截止截止0 VUTN = 2 VUTP = 2 V+10VRONPuY +VDD10VSTNTP+10VRONNuY +VDD0VSTNTP52二、靜態(tài)特性二、靜態(tài)特性1. 電壓傳輸特性：電壓傳輸特性：)(IOufu iD+VDDB1G1D1S1+ +uI - -uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHU

25、TPUNLUNHAB 段：段：uI UTN ，uO = VDD 、 iD 0， 功耗極小。功耗極小。0uO /VuI /VTN 截止、截止、TP 導通，導通，BC 段：段：, TNIUu TN 導通，導通，uO 略下降。略下降。CD 段：段：TN、TP 均導通。均導通。, 5 . 0DDIVu 。 (max)DDOiiu DE、EF 段：段：與與 BC、AB 段對應，段對應，TN、TP 的狀態(tài)與之相反。的狀態(tài)與之相反。導通導通截止截止 :TN截截止止導導通通 :TP轉折電壓轉折電壓指為規(guī)定值時，允許波動的最大范圍。指為規(guī)定值時，允許波動的最大范圍。UNL： 輸入為低電平時的噪聲容限。輸入為低電

26、平時的噪聲容限。UNH： 輸入為高電平時的噪聲容限。輸入為高電平時的噪聲容限。= 0.3VDD噪聲容限：噪聲容限：532. 電流傳輸特性：電流傳輸特性：)(IDufi iD+VDDB1G1D1S1+ +uI - -uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHUTPUNLUNH0uO / VuI / VA BCDEF0iD / mAuI / VUTH電壓傳輸特性電壓傳輸特性電流傳輸特性電流傳輸特性AB、EF 段：段： TN、TP總有一個為總有一個為截止狀態(tài)，故截止狀態(tài)，故 iD 0 。CD 段：段： TN、Tp 均導通，流過均導通，流過兩管的漏極電流達到最大兩管的漏極電流達到

27、最大值值 iD = iD（max) 。閾值電壓：閾值電壓：UTH = 0.5 VDD（VDD = 3 18 V）542. 3. 2 CMOS 與非門、或非門、與門和或門與非門、或非門、與門和或門A BTN1 TP1 TN2 TP2Y0 00 11 01 1截截通通截截通通通通通通通通截截截截通通截截截截截截截截通通通通1110與非門與非門一、一、CMOS 與非門與非門uA+VDD+10VVSSTP1TN1TP2TN2ABYuBuYAB&00100111ABY =55或非門或非門BAY 二、二、CMOS 或非門或非門uA+VDD+10VVSSTP1TN1TN2TP2ABYuBuYA BT

28、N1 TP1 TN2 TP2Y0 00 11 01 1截截通通截截通通通通通通通通截截截截通通截截截截截截截截通通通通1000AB10010011156三、三、CMOS 與門和或門與門和或門1. CMOS 與門與門AB&Y1ABABY +VDDVSSTP1TN1TP2TN2ABYABY&AB +VDDB1G1D1S1ATNTPB2D2S2G2VSSAY ABY 572. CMOS 或門或門Y1BABAY BA +VDDB1G1D1S1ATNTPB2D2S2G2VSSAY AB1ABY1+VDDVSSTP1TN1TN2TP2ABYBAY 58四、帶緩沖的四、帶緩沖的 CMOS 與

29、非門和或非門與非門和或非門1. 基本電路的主要缺點基本電路的主要缺點 電路的輸出特性不對稱：電路的輸出特性不對稱：當輸入狀態(tài)不同時，輸出等效電阻不同。當輸入狀態(tài)不同時，輸出等效電阻不同。 電壓傳輸特性發(fā)生偏移，導致噪聲容限下降。電壓傳輸特性發(fā)生偏移，導致噪聲容限下降。2. 帶緩沖的門電路帶緩沖的門電路在原電路的輸入端和輸出端加反相器。在原電路的輸入端和輸出端加反相器。1ABYBAY BA BA 與非門與非門或非門或非門同理同理緩沖緩沖或非門或非門與非門與非門緩沖緩沖&11592. 3. 3 CMOS 與或非門和異或門與或非門和異或門一、一、CMOS 與或非門與或非門1. 電路組成：電路

30、組成：&ABCD&1YABCDY12. 工作原理：工作原理：CDABY CDAB CDAB ABCDCDAB 由由CMOS 基本電基本電路路( (與非門和反相器與非門和反相器) )組成。組成。60二、二、CMOS 異或門異或門1. 電路組成：電路組成：&ABY2. 工作原理：工作原理：BABABAY BABABA BA ABABA &BAB BABA YAB=1 由由CMOS 基本電基本電路路( (與非門與非門) )組成。組成。612. 3. 4 CMOS 傳輸門、三態(tài)門和漏極開路門傳輸門、三態(tài)門和漏極開路門一、一、 CMOS傳輸門傳輸門( (雙向模擬開關雙向模

31、擬開關) )1. 電路組成及符號：電路組成及符號：TPCVSS+VDDIO/uuOI/uuCTNCIO/uuOI/uuTGC2. 工作原理：工作原理：:0 1 CC、TN、TP均導通，均導通，)0( DDIOVuu :1 0 CC、TN、TP均截止，均截止， IOuu 導通電阻小導通電阻小( (幾百歐姆幾百歐姆) )關斷電阻大關斷電阻大( ( 109 ) )(TG 門門 Transmission Gate)62二、二、CMOS 三態(tài)門三態(tài)門1. 電路組成電路組成+VDDVSSTP2TN1TP1AYTN21EN2. 工作原理工作原理1 ENY 與上、下都斷開與上、下都斷開 TP2、TN2 均截止

32、均截止Y = Z( (高阻態(tài)高阻態(tài) 非非 1 非非 0) )AY TP2、TN2 均導通均導通011使能端使能端 0 EN010控制端低電平有效控制端低電平有效( (1 或或 0) )3. 邏輯符號邏輯符號或或YA1ENENYA1ENEN控制端高電平有效控制端高電平有效63三、三、CMOS 漏極開路門漏極開路門( (OD門門 Open Drain) )1. 電路組成電路組成BA&1+V DDYBGDSTNVSSRD外接外接YAB&符號符號 漏極開路，工作時必須外接電源和電阻。漏極開路，工作時必須外接電源和電阻。2. 主要特點主要特點 可以實現(xiàn)線與功能：可以實現(xiàn)線與功能：輸出端用

33、導線連接起來實現(xiàn)與運算。輸出端用導線連接起來實現(xiàn)與運算。YCD&P1P2+V DDYRD21PPY CDAB CDAB 可實現(xiàn)邏輯電平變換：可實現(xiàn)邏輯電平變換：DDOHVU 帶負載能力強。帶負載能力強。642. 4 TTL 集成門電路集成門電路（TransistorTransistor Logic）2. 4. 1 TTL 反相器反相器一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理+VCC(5V)R1uIuo4k AD1T1T2T3T4DR21.6k R31k R4130 Y輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級D1 保護二極管保護二極管 防止輸入電壓過低。防止輸入電壓過低。當當 uI uB

34、 uC ，即，即 發(fā)射結反偏發(fā)射結反偏 集電結正偏集電結正偏 02. 0 i iii = i ib =(1+ i )ibc e 3.6 V1.4V0.7VV 6 . 3IHI UuT1 倒置放大狀態(tài)倒置放大狀態(tài)T2 飽和，飽和，T3 、D 均截止均截止T4 飽和導通飽和導通uO = UCES4 0.3V1V0.3V0.3 uI/VuO/V03.63.60.3則則所以所以AY 68+VCC+5VR14k AD2T1T2T3T4DR21.6k R31k R4130 Y輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級D1BT1 多發(fā)射極三極管多發(fā)射極三極管e1e2bc等效電路：等效電路：1. A、B 只要有一個

35、為只要有一個為 0 0.3V1V V1 V)7 . 03 . 0( B1 uT2 、 T4截止截止5VT3 、 D 導通導通 V3.6 V)7 . 07 . 05(O u3.6V V3 . 0BA uu V6 . 3 , V3 . 0BA uu V3 . 0 , V6 . 3BA uu2. 4. 2 TTL與非門和其它邏輯門電路與非門和其它邏輯門電路一、一、TTL 與非門與非門2. A、B 均為均為 1 V6 . 3BA uu理論：理論： V3 . 4 V)7 . 06 . 3( B1 u實際：實際： V1 . 2 V)7 . 03( B1 uT2 、 T4 導通導通T3 、 D 截止截止uO

36、 = UCES4 0.3V3.6V3.6V0.7V1V0.3V4.3V+VCC+5V4k AD2T1T2T3T4D1.6k 1k 130 Y輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級D1BR1R2R3R43.6V3.6V4.3V2.1VRL+VCC0.7V1V0.3V整理結果：整理結果：1110ABY00011011ABY 1與非門與非門AB1Y&69二、二、TTL 或非門或非門iB1+VCC+5VR1AD1T1T2T3T4DR2R3R4YR 1BD1 T1 T2 i B1輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級1. A、B只要有一個為只要有一個為 1 V6 . 3BA uu V6 . 3 , V3 . 0BA uu V3 . 0 , V6 . 3BA uuT2 、 T4 飽和飽和T3 、 D 截止截止uO = 0.3V，Y = 05V2.1V1V1V1V0.3V3.6V2. A、B 均為均為 0 V3 . 0BA uuiB1、i B1分別流入分別流入T1、T 1 的發(fā)射極的發(fā)射極T2 、 T 2均截止均截止則則 T4 截止截止T3 、 D 導通導通 V3.6 V)7 .