数字电路课件 总结

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第3章 门电路3.1 3.2 3.3 概述 半导体二极管门电路 CMOS门电路

3.5 TTL门电路

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3.1 概述门电路：用以实现逻辑关系的电子电路。简称“门电路”或逻辑元件。

门 电 路

分立元件门电路

双极型集成门(DTL、TTL)集成门电路 MOS集成门 NMOS PMOS CMOS (P+N)

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3.2.2 二极管与门设VCC=5V,VIH=3V,VIL=0V

输

入

输出

VA(V) VB(V) VY(V) 0V 0V 3V 3V 0V 3V 0V 3V 0.7V 0.7V 0.7V 3.7V

逻辑真值表输 A 入 B 输出 Y

规定3V以上为高电平，用逻辑1表示 规定0.7V以下为低电平，用逻辑0表示

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

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3.2.3 二极管或门设VIH=3V,VIL=0VD1 A B D2 R Y

输

入

输出 VY(V) 0V 2.3V 2.3V 2.3V

VA(V) VB(V) 0V 0V 3V 3V 0V 3V 0V 3V 逻辑真值表 输 A 0 0 1 1 入 B 0 1 0 1

规定2.3V为高电平逻辑1 规定0V为低电平逻辑0

输出 Y 0 1 1 1

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2.6 CMOS集成逻辑门2.6.1 CMOS反相器的工作原理一、电路结构VDD

T1:PMOS管,负载管;T2:NMOS管,驱动管。

T1(P沟道) vI vO

NMOS的开启电压VGS(th)N;

T2(N沟道) PMOS的开启电压V GS(th)P 。

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二、CMOS反相器的主要特性

1.电压传输特性CMOS反相器的电压传输特性曲线大致分为AB、 BC、 CD 三个阶段。

vO VDD A B

1 V 2 DD

VGS(th)N |VGS(th)P|

0

C 1 V 2 DD

D VDD vI

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2. 电流传输特性iD

AB段:

由于T2 截止，阻抗很高，所以流过T1和T2的漏电流几乎为0。VGS(th)N |VGS(th)P| C D VDD/2 VDD vI

CD段:

0

A

B

T1 截止，阻抗很高，所以流过T1和T2的漏电流也几乎为0。

BC段:

T1 和T2 均导通时,才有电流iD 流过T1 和T2 ,并且在VI=1/2VDD 附近， iD最大。

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一、输入特性

VDDD1C1T1

iI

VO 0.7V

VI

RS

i DS

V DD 0.7V

vI

D2

C2T2

带保护电路CMOS 反相器

VSS

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二、输出特性从反相器输出端看进去的输出电压与输出电流的关系。

1. 低电平输出特性VDD

I OL

RL

VIH VDDT2

iD2

VOL

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1. 低电平输出特性VDD

VO=VOL :RL

I OL

T1截止，T2导通。 IOL从负载注入T2,

VIH VDDT2

iD2

VOL

输出电平随IOL增加而增加。

T2的导通内阻与 vGS2 有关。 vGS2 越大，导通内阻越小。

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VDD

在相同的负载电流IOL下：RL

I OL

VDD越高(vGS2越大);

VIH VDDT2VOL

iD2

VOL

VOL越低。

IOL 即 iDS2VDD 5 V10V 15V

VOL 即 vDS2

I OL

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2. 高电平输出特性vO=VOH :

T1VIL 0

VDDVOHI OH

T1导通，T2截止。

实际电流方向是从门电路输

RL

出端流出。故IOH为负值。

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VOH=VDD-T1管导通压降。

T1VIL 0

VDDVOHI OH

随着负载电流的增加， T1管的导通压降加大，

使得VOH下降。

RL

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T1VIL 0

VDDVOHI OH

在同样的IOH值之下:VDD越高，VOH也就下降越小。

RL15V 10V

VOHVDD 5 V

VDD

T1的导通内阻与 vGS1有关。

I OH

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3.3.5 其他类型的CMOS门电路一、其他功能CMOS门电路1. CMOS与非门T3(P) T1(P) Y A B T2(N) T4(N) VDD

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2. CMOS或非门

VDD B A T3(P) T1(P) Y T2(N) T4(N)