第三章-数字电路课件.ppt

1、门电路分类门电路分类：分立元件门电路分立元件门电路集成门电路集成门电路分立元件门电路介绍二极管与门分立元件门电路介绍二极管与门、或门或门集成门电路介绍应用最为广泛的集成门电路介绍应用最为广泛的 CMOS CMOS门电路和门电路和TTLTTL门电路门电路双极型三极管组成双极型三极管组成TTL门电路，功耗大门电路，功耗大制作中，小规模集成电路（制作中，小规模集成电路（MSI,SSI）单极型三极管（互补单极型三极管（互补MOS管）组成管）组成CMOS门电路，低功耗门电路，低功耗大规模集成电路（大规模集成电路（LSI）(P)(N)0,0 iVCC时时当当LDONCCCCRrVViV ,0时时当当二极管

2、正向电阻二极管正向电阻 DrRL较小LONCCRVVi 时时当当CCONLDVVRrLCCRVi 时当LDRr 理想二极管设设VCC=5V加到加到A,B的的 VIH=3V VIL=0V二极管导通时二极管导通时 VON=0.7V规定3V以上为10.7V以下为0（正逻辑）0.7V0.7V0.7V3.7V设设加到加到A,B的的 VIH=3V VIL=0V二极管导通时二极管导通时 VON=0.7V规定2.3V以上为10V以下为00V2.3V2.3V2.3VS(Source)：源极G(Gate)：栅极D(Drain)：漏极B(Substrate):衬底开启电压源极的电位。源极的电位。衬底应接至低于或等于

3、衬底应接至低于或等于的大小。的大小。可控制可控制改变改变管导通。管导通。间有导电沟道，间有导电沟道，时时）（管截止。管截止。间无导电沟道，间无导电沟道，时时)3(,2,)1()()(DGSthGSGSthGSGSiuMOSSDuuMOSSDuu 常数（电阻）DDSiV截止区和可变电阻区可作开关状态用，这和三极管截止饱和是一样的。2)(2)()1(GSDthGSGSthGSGSDSDViVVVVIi 下，下，当当0,K1 OLOONDONVVRRR取取管截止管截止，当当MOSthVVVGSILI)(DDOHOVVV 相当于开关断开。相当于开关断开。，取，取,109DOFFOFFRRR 管管导导通

4、通，当当MOSthVVVGSIHI)(中中。间间电电阻阻大大，所所以以画画在在图图比比三三极极管管饱饱和和时时CERON几乎成反比。几乎成反比。与与，有关，写成：有关，写成：与与时，时，前面讲过前面讲过GSONthGSGSONGSONDSURUUKRURU)(210)(。，必须加尽可能高的，必须加尽可能高的为了得到尽可能小的为了得到尽可能小的GSONUR导电沟道是N型，所以衬底是P型。GSGSuu够高要产生沟道，必须加足沟道没，增强型：,0所以是增强型的。沟道没，三段：表,0GSu电流的方向。导通，箭头是说若衬底与沟道，箭头朝里：说明是DN导电沟道是N型。负电压。失，必须加足够形成沟道。想让沟

5、道消中的电子也会吸引正离子，即使内掺入大量的下边，在耗尽型：在PuSGGSi,0O2已存在。时沟道连通：表0GSu才有沟道加足够负的GSu要接高电位。为避免电流从衬底走，B箭头朝外正电压。足够想让沟道消失，必须加就有沟道。在,0GSu箭头朝外)(,0很大截止，offDDoGSRVuTu做成开关状态。若做到几百，把0,)(oDONONthGSGSuRRRuuV1000DDDSGSVuuP所以，沟道增强型V10,0oDGSuRDSu分压结果与间高阻，0,0,)(ODONthGSIGSuRRuuuPMOS较大较小如果产生沟道且，增强型正常工作时PthGSNthGSVV)()(设DDSS符合加电压的要

6、求电流从接地的电流从接的并联作输入的和把SDSNMOSDSVSPMOSGPMOSNMOSDD,高低时低高时要求OIOIuuuu,DDSS981010,0,.0很高截止先看offGSIRNMOSuNMOSuDDOOffONOONPthGSDDNthGSPthGSDDDDGSVuRRuRPMOSuVuuVVuPMOS分压截止的是导通的很小导通则若再看,)()()(导通先看NMOSuVuuVVuNMOSVuNthGSDDNthGSPthGSDDDDGSDDI,.)()()(0,0,OONOffOGSuRNMOSRPMOSuPMOSuPMOS分压导通的和截止的是截止再看电流传输特性电压传输特性)()(

7、IDIoufiufuDDSS0.0oDDIDDoIuVuVuu?,0如何升到从oDDIuVuDDoNthGSIVuNMOSuuAB,0:)1()(还是截止小时，但还比升从段0,)2()(oPthGSDDIDDIuPMOSuVuVu截止，若接近于很高DDSSDDoDDGSDDGSDDIIoDSGSNthGSIVuVuPMOSVuNMOSVuTTuuruNMOSuu21,21,2121,.,.,0)3(21)(两管导通电阻一样的的时，设同时导通渐升高若到后来还是较高还是很大刚开启时导电沟道开始形成以后升到超过从DDSS连起来：.21叫做阈值电压把DDTHVV0,oTHIDDoTHIuVuVuVu不

8、变使输入降了一点如果干扰电压如果不变使输入升了一点如果有干扰电压如果设重要现象从电压传输特性还看到oIHIoILIDDTHILuuuuuuVuu,0.DDSS表示和分别用低电平允许的变化范围输入高定数值条件下低电平的变化不超过规在输出高NLNHVV,.0,1.0:NLIDDoIVuVuu到变化从允许的时的变化小于低电平.,1.0:之内变化在允许的时的变化小于高电平NHIDDoIVuVuu.3.0:4000DDNHNLVVV系列容限DDSS.,21,;,最大时才有同时导通不太低和不太高时两管都有一个管截止较低和较高时DDDIDIIiVuiuu.,0.321保护电路不起作用在组成保护电路DDISV

9、uRDDDV7.0,V7.0V7.0,V7.0231充其量导通时充其量导通时GIDDGDDIVDuVVDDVu)(IIufi.的关系就是漏极特性与OOIVOLOVV.1.,越大越小越大DONGSiRV)(OOifu OHOVV.2)(OHOHIfVDSDDOHUVVDOHiI。系列为，系列为，影响、受充放电影响也较大较大所以充放电，因为和原因：5ns74AHC10ns74HC321PLHPHLDDLPLHPHLLONLIttVCttCRCC.;,.;.)(,.214311ttttTTTAVTAVDDTdtidtiTIIVP其中导通功耗2212DDLCNLIPLDDICfVCPiTCViCTVV

10、P可得平均功耗放电，有经当充电，有向经当负载电容充放电功耗,.CTDPPP总的动态功耗.3两个PMOS并联，两个NMOS串联1,0)1(3124YTTTTBA导通截止截止1,1,0)2(1234YTTTTBA导通截止截止导通1,0,1)3(1234YTTTTBA截止截止导通截止0,1,1)4(1234YTTTTBA截止导通截止导通)(ABY1,0)1(1342YTTTTBA导通导通截止截止0,1,0)2(1234YTTTTBA截止截止截止导通0,0,1)3(1342YTTTTBA截止导通截止导通0,1,1)4(1342YTTTTBA截止截止导通导通)(BAY菱形表示OD门(a)结构符号)(,.

11、2.1DDDDDDLVVVR可以不等于使用时必须外接器或用作电平转换、驱动现线与可将输出并联使用，实菱形表示OD门相当于断开也截止则都不会满足只要电位最高的截止则当设PGSPDDIPNDDIONLTUVVGTCTCCCVVRR0,0,1;01,0)1(0,并联，工作状态受C、C控制。TP的B接高电平TN的B接低电平假如uo加电阻接地之间为低电阻至少一个导通和在所以导通导通时当OIPNDDIPDDIPthGSNNthGSDDIDDIVVTTVVTVVVTVVVVVCC,0,000,1)2()()(TPTNSDDSIOPONNONLuuRRRC)()(/,1若当高阻时，时，YNEAYNE10三角形

12、表示三态门)(CECVfi CE之间是断开的开关之间是断开的开关CE之间近似是闭合的开关之间近似是闭合的开关VVsatCE1.0)(5V-8V3.3K10K1K=20VCE(sat)=0.1VVIH=5VVIL=0V8103.13885.2/22121IEEIBBVVRRRVVKRRR 因此，参数设计合理VVVViTVVVVCCOHOCBILI0.5,00.28103.1380截止，所以时，mARVViVVTVVVVVBBEBBBEBIHI44.07.08.18103.13855则得：认为如果用折线等效电路，导通所以时，VsatVVTiimARsatVVIIICEOBSBCCECCCSBSBS

13、0250)(,.)(饱和，故为：深度饱和时VVPNVVVVVVONILIHCC7020435.结导通压降)()(.1020YVVAVVVOHOILI)()(.0143YVVAVVVOLOIHIOIIDBERCCOHBIVVTTTVVVBCVVVVVVTTTTVVVVAB导通，截止，导通且工作在放大区段：线性区导通截止，导通，段：截止区452242452113170433160,.,.,.OLOOIOLOBTHIVVVVDEVVTTTVVVVVCD不变，而继续段：饱和区迅速所以截止，同时导通，所以段：转折区012414521,.,.故称倒相级。变化方向相反和的输出,222eCVVT。带负载能力，

14、称推拉式既能降低功耗又提高了止。总有一个导通、一个截和输出级在稳态下，54TT可靠地截止。导通时保证抑制负向干扰4521TTDD称为输入噪声容限，允许输入的变化范围在输出变化允许范围内基本不变；的一定范围内，和偏离在OILIHIVVVVV4.0NLNHVV）（查得时，）（查得时，要求保证mAiVVVVmAiVVVVOLOLIHIOHOHILI16204023.;.输入输出分布电容的影响）的存在和结电容（、原因,TD2012190205241451OLOBOHOBVVTTTVVBAVVTTVVVBABA导通，和截止，同为高电平时，和当导通，截止，时，有一个为和当由多发射极三极管实现,.,.加倍：

15、每个值相同，并联后时相同：并联后与仅一个接地输入电流计算：IHILII均加倍和输入电流计算时，导通截止，才有同为、只有截止导通，均使任何一个为、所以的输出并联和因为路两个完全一样的输入电ILIHOHOOLOIIVVTTBAVVTTBATT45452201CCLOLCCCCCCOBVRABYABYVTBAVVVVTVVBA 和和要要实实现现与与非非，要要外外接接照照样样与与非非，与与所所以以饱饱和和，同同时时为为）可可以以不不等等于于（截截止止，中中有有一一个个或或.)(01,10551)()()(CDABCDABYYYYYYY2121所以才为高，即为低，只有两者同高有一个低，、因为下限）过大（

16、得不能太小，否则门仅一个输出管道通，、的上限）不能太大（得门输出管全部截止时，、要求：LLLOLOLLOHORiRVVOCRRVVOC21(max)(,LIHOHOHCCLOHIHOHLCCOHOIHOHRmInIVVRVmInIRVVVIIOC 所所以以则则为为保保证证负负载载输输入入电电流流为为截截止止漏漏电电流流为为门门同同时时截截止止，(min)(max)(max)(max)LILOLOLCCLOLILLOLCCILOLRImIVVRIImRVVIIOCOC 所所以以负负载载门门输输入入电电流流为为流流为为门门饱饱和和时时允允许许的的最最大大电电门门导导通通，当当仅仅一一个个，高阻，高阻输出有三个状态：输出有三个状态：OHOLVV,高阻高阻导通，为“高阻状态”导通，为“高阻状态”截止，为“工作状态”截止，为“工作状态”YDPNEABYDPNE,0,1)2()(,1,0)1(