2门电路-数字电路ppt课件

1、VCC0V第二章第二章 门门 电电 路路第一节第一节 概述概述门电路：实现根本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。门电路：实现根本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。 门电路的两种输入，输出电平：高电平、低电平。它们分别对门电路的两种输入，输出电平：高电平、低电平。它们分别对应逻辑电路的应逻辑电路的1,0形状。形状。正逻辑：正逻辑：1代表高电平；代表高电平；0代表低电平。代表低电平。负逻辑：负逻辑：0代表代表高电平；高电平；1代表代表低电平。低电平。VCC0V高电平高电平低电平低电平IOVCC 根据制造工艺不同可分为单极型和双极型两大类。根据制造工艺不同可分为单极型和双极型两大类。门电路中晶体管均

2、任务在开关形状。门电路中晶体管均任务在开关形状。首先引见晶体管和场效应管的开关特性。首先引见晶体管和场效应管的开关特性。然后引见两类门电路。然后引见两类门电路。留意：各种门电路的任务原理，只需求普通掌握；留意：各种门电路的任务原理，只需求普通掌握； 而各种门电路的外部特性和运用是要求重点。而各种门电路的外部特性和运用是要求重点。当代门电路一切数字电路均已集成化。当代门电路一切数字电路均已集成化。【题【题2.1】b，【题，【题2.5】 ，【题，【题2.10】，】，【题【题2.16】，【题】，【题2.18】，【题】，【题2.19】，】，【题【题2.21】，【题】，【题2.22】。】。第二节第二节

3、半导体二极管和三极管的开关特性半导体二极管和三极管的开关特性一、二极管的开关特性一、二极管的开关特性1.开关电路举例开关电路举例2.静态特性静态特性伏安特性伏安特性等效电路等效电路 在数字电路中重点在在数字电路中重点在判别二极管开关形状，因判别二极管开关形状，因此必需把特性曲线简化。此必需把特性曲线简化。见右侧电路图见右侧电路图有三种简化方法：有三种简化方法：输入信号慢变化时的特性。输入信号慢变化时的特性。VCCOIi21TVSiIe第第一一种种第第三三种种+- 0.5V第二种第二种VON 0.7Vitt3.动态特性动态特性 当外加电压忽然由正向当外加电压忽然由正向变为反向时，二极管会短时变为

4、反向时，二极管会短时间导通。间导通。tre这段时间用这段时间用tre表示，称为表示，称为反向恢复时间。反向恢复时间。输入信号快变化时的特性。输入信号快变化时的特性。DRLi 它是由于二极管正它是由于二极管正导游通时导游通时PN结两侧的多结两侧的多数载流子分散到对方构数载流子分散到对方构成电荷存储引起的。成电荷存储引起的。二、半导体三极管的开关特性二、半导体三极管的开关特性一双极型三极管的开关特性一双极型三极管的开关特性1.静态特性静态特性可用输入输出特性来描画。可用输入输出特性来描画。根本开关电路如图：根本开关电路如图：可用图解法分析电路：可用图解法分析电路：输入特性输入特性BEBEBiBi输

5、出特性输出特性BiCiCiCECEBiCiIO 条条 件件 特特 点点BE结结 BC结结截止截止导导通通放大放大饱和饱和BE VON (0.7V)Ib iBS,三极管深饱和，三极管深饱和， =VCE(sat) 0V。iB =i1 i2第四节第四节 TTL门电路门电路一、一、TTL反相器的电路构造和任务原理反相器的电路构造和任务原理1961年美国德克萨斯仪器公司首先制成集成电路。英文年美国德克萨斯仪器公司首先制成集成电路。英文Integrated Circuit,简称简称IC。 集成电路的优点：体积小、分量轻、可靠性高，功耗低。目前集成电路的优点：体积小、分量轻、可靠性高，功耗低。目前单个集成电

6、路上已能作出数千万个三极管，而其面积只需数十平方单个集成电路上已能作出数千万个三极管，而其面积只需数十平方毫米。毫米。按集成度分类：按集成度分类：小规模集成电路小规模集成电路SSI: Small Scale Integration;中规模集成电路中规模集成电路MSI: Medium Scale Integration;大规模集成电路大规模集成电路LSI: Large Scale Integration;超大规模集成电路超大规模集成电路VLSI: Very Large Scale Integration,按制造工艺分类：按制造工艺分类：双极型集成电路；双极型集成电路；单极型集成电路；单极型集成电

7、路；我们引见我们引见TTL电路。电路。我们引见我们引见MOS电路。电路。TTL (Transistor-Transistor Logic):三极管三极管三极管逻辑电路。三极管逻辑电路。1.电路构造以电路构造以74系列非门为例系列非门为例2.任务原理任务原理输入级输入级中间级中间级输出级输出级推拉式推拉式push-pull、图腾柱图腾柱totem-pole输输出电路出电路VCC=5V,VIH=3.4V,VIL=0.2VT1导通，深饱和导通，深饱和T2,T5截止。由于截止。由于T5有漏电有漏电流，可等效为大电阻。流，可等效为大电阻。T4导通，忽略导通，忽略R2压降，可求出压降，可求出=3.6V=V

8、OHO =VIH:II =VIL:0.90.30.71.42.14.1?3.40.2T1的的BE结截止、结截止、BC结导通；结导通；T2、T5导通。导通。T4截止，因此截止，因此T5饱和。饱和。T2: ICS=4V/1.6K=2.5mA; iB=2.9v/4k=0.72mA =20 所以，所以，T2饱和。饱和。O=0.2V1.0二、二、TTL反相器的静态特性反相器的静态特性一一 电压传输特性电压传输特性CD段中点的输入电压称为段中点的输入电压称为阈值电压，用阈值电压，用VTH 表示。表示。B点：点： =0.6V，AB段称为截止区；段称为截止区；IC点：点： =1.3V，BC段称为线性区；段称为

9、线性区；ID点：点： =1.4V，CD段称为转机区；段称为转机区；IDE段称为饱和区；段称为饱和区；AB段段BC段段CD段段输出高电平输出高电平T2通、通、T5=未通未通T5通，且逐渐饱通，且逐渐饱和和DE段段输出低电平输出低电平输入端噪声容限输入端噪声容限高电平噪声容限：高电平噪声容限： 低电平噪声容限：低电平噪声容限：对于对于74系列门电路，系列门电路，VNH、VNL都不小于都不小于0.4V。VOH(min)VOL(max)VIL(max)VIH(min)2.4V0.4V0.8V2.0V(min)(min)IHOHNHVVV(max)(max)OLILNLVVV设定设定VOH(min)求求

10、出出VIL(max)设定设定VOL(max)求求出出VIH(min)二二 输入特性输入特性IIL称为输入低电平电流。称为输入低电平电流。IIS称为输入短路电流称为输入短路电流 =0V的输的输入电流。入电流。IIIH称为输入漏电流。称为输入漏电流。 输入电压为负时，根本输入电压为负时，根本是维护二极管的伏安特性。是维护二极管的伏安特性。IIH输入为输入为0.2V时时输入为输入为3.4V时时输入为其他电压时输入为其他电压时IILIIS 输入电压小于输入电压小于0.6V时，计时，计算算IIL的公式依然成立的公式依然成立(把把VIL换换为为 ，是不断线方程。，是不断线方程。Iii三输入端负载特性三输入

11、端负载特性当当 小于小于0.6V时时I当当 =1.4V时，时，T2、T5均已均已导通，导通，T1基极电位被钳在基极电位被钳在2.1V而而 不再随不再随RP添加，因添加，因 此此 也不再随也不再随RP添加。添加。II当当RP较小时，较小时，这是直线方程这是直线方程前往前往25例：计算图中电阻例：计算图中电阻RP取值范围。知：取值范围。知：VOH=3.4V,VOL=0.2V, VIH(min)=2.0V, VIL(max)=0.8V，IIH0.04mA。解：解：当当 =VOH时，要求时，要求 VIH(min)2I1OVOH-IIHRP VIH(min)2I=VOL+ RP(VCC - VBE VO

12、L)/(R1+RP)当当 =VOL时，要求时，要求 VIL(max)2I1OVIL(max)RP 0.69KRP 35KI对于对于74系列，当系列，当RP=2K 时，时， 就到达就到达1.4V。综合两种情况综合两种情况RP应按此式选取应按此式选取式式2.4.6牢记：牢记：RP大于大于2K欧姆时，输入等效为高电平；小于欧姆时，输入等效为高电平；小于0.7K欧姆时，输入等效为低电平。欧姆时，输入等效为低电平。四输出特性四输出特性1.高电平输出特性高电平输出特性 T4饱和前，饱和前，VOH根本不随根本不随iL变，变，T4饱和饱和后，后，VOH将随负载电流将随负载电流添加线性下降，其斜率添加线性下降，

13、其斜率根本由根本由R4决议。决议。2.低电平输出特性低电平输出特性 受功耗限制，受功耗限制，74系列门系列门输出高电平常最大负载电输出高电平常最大负载电流不超越流不超越0.4mA。T5饱和，饱和，c-e间等效电间等效电阻不超越阻不超越10欧姆，因此欧姆，因此直线斜率很小。直线斜率很小。rce例：计算例：计算G1能驱动的同类门的个数。设能驱动的同类门的个数。设G1满足：满足：VOH=3.2V, VOL=0.2V。16解：解：N1=16/1 =16G1输出低电平输出低电平G1输出高电平输出高电平 G1输出高电平常，输出高电平常，最大允许输出电流为最大允许输出电流为0.4mA； 每个负载门输入每个负

14、载门输入电流为电流为IIH,不超越不超越0.04mA;故：故：N2= 0.4/0.04 =10综合综合N1,N2,应取应取N=10N称为门的扇出系数。称为门的扇出系数。每个负载门电流每个负载门电流G1门门电流电流0.2V三、三、TTL反相器的动态特性反相器的动态特性1.传输延迟时间传输延迟时间 延迟作用是由晶体管的延迟延迟作用是由晶体管的延迟时间，电阻以及寄生电容等要时间，电阻以及寄生电容等要素引起的。素引起的。 tPLH往往比往往比tPHL大。大。 经常用平均传输延迟时间经常用平均传输延迟时间tPD来表示：来表示：tPD =(tPLH +tPHL)/22.交流噪声容限交流噪声容限 干扰信号作

15、用干扰信号作用时间短到与时间短到与tPD相相近时的噪声容限。近时的噪声容限。 此时，此时，tW越小，允许的干扰越小，允许的干扰信号幅值越大。信号幅值越大。3.电源动态尖峰电流电源动态尖峰电流静态电流：静态电流：ICCL=iB1+iC2=(5-2.1)/4+(5-1)/1.6=3.2mAICCH =iB1=(5-0.9)/4=1mA 在动态情况下，会出现在动态情况下，会出现T4和和T5同时导通的情况，特别是输同时导通的情况，特别是输出由低电平跳变为高电平常。使出由低电平跳变为高电平常。使电源电流出现尖峰脉冲。电源电流出现尖峰脉冲。此电流最大可达此电流最大可达30多多mA.电源尖峰电流的不利影响：

16、电源尖峰电流的不利影响：1.使电源平均电流添加；使电源平均电流添加；2.经过电源线和地线产生内经过电源线和地线产生内部噪声。部噪声。四、其他类型的四、其他类型的TTL门电路门电路一其他逻辑功能的门电路一其他逻辑功能的门电路1.与非门与非门 T1为多发射极管。可等为多发射极管。可等效为两个三极管。效为两个三极管。其任务原理可从两方面分析：其任务原理可从两方面分析：(2) 输入有低时，输出高电平。输入有低时，输出高电平。 此时此时A,B两端并联，两端并联，T1成为成为一个三极管，结论成立。一个三极管，结论成立。(1) 输入全高时，输出低电平。输入全高时，输出低电平。 设设A端输入端输入0.2V，那

17、么，那么TI基极电位为基极电位为0.9V,此时无论此时无论B端端形状如何，都不会影响形状如何，都不会影响T1基极基极电位。因此输出为高电平。电位。因此输出为高电平。0.2V0.9V 假设输入全悬空，输出假设输入全悬空，输出为低电平。因此输入悬空等为低电平。因此输入悬空等效为输入高电平。效为输入高电平。2.或非门或非门 或非门的原理可从两方或非门的原理可从两方面分析：面分析：(1)输入全低，输出为高输入全低，输出为高 A端为低电平，使端为低电平，使T2截止；截止； B端为低电平，使端为低电平，使 截止；截止； 2T从而使从而使T5截止，输出为高电平。截止，输出为高电平。(2)输入有高，输出为低输

18、入有高，输出为低 假设假设A端为高电平，使端为高电平，使T2导通，此时无论导通，此时无论 为何形状，为何形状，都不会使都不会使T2截止。因此截止。因此T5一定导通，使输出为低电平。一定导通，使输出为低电平。2T3.与或非门与或非门 在或非门的根在或非门的根底上，添加与输入底上，添加与输入端，从而实现与或端，从而实现与或非逻辑。非逻辑。Y= AB + CD4.异或门异或门 红框中的电路控制红框中的电路控制T7的形状。因此，当的形状。因此，当T7截止时，电路就是以截止时，电路就是以A,B为输入的与非门。为输入的与非门。 A,B两输入端的高电平两输入端的高电平分别经过分别经过T5和和T4使使T7截截

19、止。止。 阐明输入阐明输入A,B有高电平，有高电平，就按与非门分析；就按与非门分析；当当A,B全低时，全低时，T4,T5全全截止，使截止，使T7导通，输出导通，输出低电平。低电平。0011110111100100ABBABA 从右表可得出该电路为异从右表可得出该电路为异或门。或门。二集电极开路门电路二集电极开路门电路(OC)Open Collector Gate 目的：将门的输出端并联，实现线与：目的：将门的输出端并联，实现线与：Z= AB CD 普通普通TTL门输出端并门输出端并联时，将产生过大的输出联时，将产生过大的输出电流导致器件损坏。电流导致器件损坏。(此此电流可达电流可达30多毫安。

20、多毫安。电路原理：电路原理：RL逻辑符号逻辑符号运用时需外接电阻运用时需外接电阻RL。当输入有低电平使当输入有低电平使T5截止时，只需很截止时，只需很小的漏电流流入门小的漏电流流入门里的里的T5的集电极。的集电极。可以为此时门的输可以为此时门的输出端处于高阻形状。出端处于高阻形状。电阻可接到其电阻可接到其他电源，用他电源，用 表示。如表示。如SN7407可接可接30V电压电压CCV 很容易验证这是一个很容易验证这是一个二输入端与非门。二输入端与非门。负载电阻负载电阻RL的计算的计算图中电阻图中电阻RL以下连线称为总线。以下连线称为总线。 这是用集电极开路门连成总这是用集电极开路门连成总线构造的

21、典型电路。其中负载电线构造的典型电路。其中负载电阻阻RL只需用一个即可。只需用一个即可。总线电位用总线电位用 表示。表示。o分分 =VOH和和 VOL两种情况讨论：两种情况讨论：oo总线。其电位总线。其电位 ，矩形框表示线与矩形框表示线与o当当 VOH时时oIOHIOHIOHIIHIIHIIHIRLIRL= nIOH+mIIHminOHLRLCCOVRIVIHOHOHCCLmInIVVRmin用上式求出用上式求出RL的最大值。的最大值。当当 总线为低电平总线为低电平VOL时：时：IR LILVOLmIILIL= IRL+ ILMmIILLOLCCRLRVVImaxILLMOLCCLImIVVR

22、max由上式求出由上式求出RL的最小值。的最小值。 RL在求出的范围内取值。取在求出的范围内取值。取值偏大会降低任务速度；取值偏值偏大会降低任务速度；取值偏小会添加电源功耗。小会添加电源功耗。 为提高速度，就必需坚持输出高电平常的低内阻特性。为提高速度，就必需坚持输出高电平常的低内阻特性。从而引出三态输出门从而引出三态输出门(TS)。只需一个门输只需一个门输出低电平是最出低电平是最不利情况。不利情况。三三态输出门电路三三态输出门电路TSThree-State Output GateEN为使能端，高电平有效。为使能端，高电平有效。EN为高电平常为高电平常:假设假设A,B都为高电平：都为高电平：

23、二极管二极管D截止，对电路无截止，对电路无影响，输出为低电平；影响，输出为低电平；假设假设A,B中有低电平：中有低电平： T2,T5截止，二极管截止，二极管D导导通通,T4基极电位被钳在基极电位被钳在4.3V，T4导通，输出高电平，但电导通，输出高电平，但电位为位为2.9V。3.6V4.3V2.9VEN为低电平常为低电平常: T5截止；截止；T4基极电位被钳在基极电位被钳在1V,因此，因此，T4截止。从而输出端出现高阻形状。截止。从而输出端出现高阻形状。如如EN端只需一个非门，那么为低电平有效。端只需一个非门，那么为低电平有效。0.3V在总线传输方面的运用如图。在总线传输方面的运用如图。接成总

24、线方式时，在接成总线方式时，在n个个EN端中，每次最多只能有一个有效。端中，每次最多只能有一个有效。双向总线双向总线多余输入端如何处置：多余输入端如何处置：以与非门为例，以与非门为例，欲实现欲实现Y=AB=A 方法有方法有2方法方法1：应使：应使B=1，途径：，途径：1.接高电平；接高电平；2.接接VCC；3.悬空；悬空；4.接大电阻，大于接大电阻，大于2K欧姆；欧姆；5.与与A端并联。端并联。假设为或非门，情况那么不同。假设为或非门，情况那么不同。方法方法2：B=A四、四、TTL电路的改良系列电路的改良系列一一74H系列系列 除了除了74系列外，系列外，TTL电路还有电路还有74H、74S、

25、74LS、74AS和和74ALS等系列。等系列。又称为高速系列。又称为高速系列。 各改良系列都围绕提高速各改良系列都围绕提高速度和降低功耗两点进展。减度和降低功耗两点进展。减小电阻值可提高速度，但是小电阻值可提高速度，但是会明显添加功耗。会明显添加功耗。 可见其各电阻值明显小于可见其各电阻值明显小于74系列。加上采用了复合管系列。加上采用了复合管T3、T4，因此速度明显提高。但功耗增大更明显。，因此速度明显提高。但功耗增大更明显。可参考表可参考表2.4.1。二二74S系列系列又称为肖特基系列。又称为肖特基系列。与与74H系列比，有系列比，有两点改良：两点改良：1.运用肖特基势垒二极管运用肖特基

26、势垒二极管 (Schottkey Barrer Diode)简称简称SBD;2.采用有源泄放电路。采用有源泄放电路。SBD特点：导通压降特点：导通压降0.40.5V；无电荷存储；工艺与无电荷存储；工艺与TTL兼容。兼容。 运用运用SBD后，三极管不会进入深饱和形状，从而提高速度；后，三极管不会进入深饱和形状，从而提高速度；有源泄放电路有源泄放电路 T6和和RB,RC构成有源泄构成有源泄放电路。其作用有二：提放电路。其作用有二：提高速度；改善电压传输特高速度；改善电压传输特性。性。 当当T2,T5由截止转由截止转入导通时，入导通时，T5早于早于T6导导通，加速通，加速T5导通；缩短导通；缩短tP

27、HL。 当当T2,T5由导通转入截止时，由导通转入截止时，处于饱和的处于饱和的T6为为T5基极提供反基极提供反向泄放电流，加速向泄放电流，加速T5截止。缩截止。缩短短tPLH。有源泄放电路还改善了电压传输有源泄放电路还改善了电压传输特性，由于有了特性，由于有了T6后，后，T2不再不再先于先于T5导通。导通。 由于由于T5 浅饱和，使输出低电平偏高，最大可达浅饱和，使输出低电平偏高，最大可达0.5V。三三74LS系列系列特点：特点：添加电阻值以减添加电阻值以减小功耗；小功耗；运用运用SBD以提高速度；以提高速度；采用有源泄放电路以提高采用有源泄放电路以提高速度；速度；将将T1改为改为SBD与门以

28、提与门以提高速度；高速度；添加添加D3,D4以提高速度。以提高速度。缺陷：缺陷： 传输特性曲线转机区左移使阈值电压传输特性曲线转机区左移使阈值电压VTH降为降为1.1V左右；左右； 与与74S系列类似，系列类似， 输出低电平偏高，最大可达输出低电平偏高，最大可达0.5V。第六节第六节 CMOS门电路门电路一、反相器非门一、反相器非门一任务原理一任务原理N沟道管开启电压沟道管开启电压VGS(th)N记为记为VTN;P沟道管开启电压沟道管开启电压VGS(th)P记为记为VTP;要求满足要求满足VDD VTN+|VTP|;输入低电平为输入低电平为0V；高电平为；高电平为VDD;1输入为低电平输入为低

29、电平0V时；时；2输入为高电平输入为高电平VDD时；时；T1截止；截止；T2导通。导通。iD = 0， =0V;O输入与输出间是逻辑非关系。输入与输出间是逻辑非关系。Complementary-Symmetry MOS .互补对称式互补对称式MOS电路。电路。要求两管特性要求两管特性完全一样完全一样T2截止；截止；T1导通。导通。iD = 0， =VDD;O 特点：静态功耗近似为特点：静态功耗近似为0；电；电源电压可在很宽的范围内选取。源电压可在很宽的范围内选取。 在正常任务形状，在正常任务形状，T1与与T2轮番导通，即所谓互补形状。轮番导通，即所谓互补形状。CC4000系列系列CMOS电路的

30、电路的VDD可在可在318V之间选取。之间选取。二静态特性二静态特性1.电压传输特电压传输特性性VVT2截止，截止，T1导通导通T1截止，截止，T2导通导通T1，T2都导通都导通阈值电压阈值电压转机区变化率转机区变化率大，特性更接大，特性更接近理想开关。近理想开关。 阈值电压为阈值电压为VDD 的一半，特性对的一半，特性对称，因此输入端噪声容限较大。称，因此输入端噪声容限较大。CC4000系列系列CMOS电路的噪声容限为：电路的噪声容限为：允许输出电压变化百分之十允许输出电压变化百分之十VNH=VNL=30%VDD特点：特点：2.电流传输特性电流传输特性A当当T1,T2都导通都导通时，时，iD

31、不为不为0；输入电压为输入电压为VDD/2时，时，iD较较大，因此不应使大，因此不应使其长期任务在其长期任务在BC段。段。 在动态情况下，电路的形状会经过在动态情况下，电路的形状会经过BC段，使动态功耗不为段，使动态功耗不为0；而且输入信号频率越高，动态功耗也越大；假设有负载电容，动而且输入信号频率越高，动态功耗也越大；假设有负载电容，动态功耗也会添加，这也成为限制电路扇出系数的主要要素。态功耗也会添加，这也成为限制电路扇出系数的主要要素。3.输入特性输入特性 由于由于MOS管栅极绝管栅极绝缘，输入电流恒为缘，输入电流恒为0，但但CMOS门输入端接有门输入端接有维护电路，从而输入电维护电路，从

32、而输入电流不为流不为0。AiII 由曲线可看出，输由曲线可看出，输入电压在入电压在0VDD间变间变化时，输入电流为化时，输入电流为0；当输入电压大于当输入电压大于VDD时，二极管时，二极管D1导通；导通；当输入电压小于当输入电压小于0V时，时，二极管二极管D2导通。导通。二极管二极管D2和和电阻电阻RS串联串联电路的特性电路的特性二极管二极管D1的特的特性性4 .输出特性输出特性(1) 输出低电平输出低电平DSDi0VDD添加相当添加相当于于T2的的VGS添添加加 T2任务在可变电阻区，有较小任务在可变电阻区，有较小的导通电阻，当负载电流添加时，的导通电阻，当负载电流添加时，该电阻上的压降将缓

33、慢添加。该电阻上的压降将缓慢添加。 对于对于CC4000系列门电路，当系列门电路，当VDD=5V时，时，IOL的最大值为的最大值为0.51mA；而在；而在74HC系列中，该值系列中，该值为为4mA。(2) 输出高电平输出高电平DSDSDi00IOHVDDVOHVOH= + VDDDS 与输出低电平类似，此时与输出低电平类似，此时T1任务在可变电阻区；当负载任务在可变电阻区；当负载电流添加时，电流添加时，T1的的VDS加，导加，导致输出下降。致输出下降。 此时，此时，IOH的最大值，的最大值，与输出低电平常一样。与输出低电平常一样。三动态特性三动态特性1.传输延迟时间传输延迟时间(1) MOS管

34、在开关过程中无电荷存储，有利于缩短延迟时间；管在开关过程中无电荷存储，有利于缩短延迟时间； (2) MOS管的导通电阻比管的导通电阻比TTL电路大的多，所以其内部电容电路大的多，所以其内部电容和负载电容对传输延迟时间的影响非常显著。导通电阻受和负载电容对传输延迟时间的影响非常显著。导通电阻受VDD影响，所以，影响，所以，VDD也影响传输延迟时间；也影响传输延迟时间； (3)C MOS门的输入电容比门的输入电容比TTL电路大的多，因此负载个数电路大的多，因此负载个数越多，延迟时间越大；越多，延迟时间越大；CMOS门的扇出系数就是受传输延迟时门的扇出系数就是受传输延迟时间和下面要引见的动态功耗等动

35、态特性限制的。间和下面要引见的动态功耗等动态特性限制的。2. 交流噪声容限交流噪声容限3.动态功耗动态功耗 与与TTL电路类似，当噪声电压作用时电路类似，当噪声电压作用时间间tW小于电路的传输延迟时间时，输入小于电路的传输延迟时间时，输入噪声容限噪声容限VNA将随将随tW减少而明显增大。减少而明显增大。 传输延迟时间与电传输延迟时间与电源电压和负载电容有源电压和负载电容有关，因此关，因此VDD和和CL都都对交流噪声容限有影对交流噪声容限有影响。响。 动态情况下，动态情况下，T1,T2会短时同时导通，产生附会短时同时导通，产生附加功耗，其值随输入信号频率添加而添加。加功耗，其值随输入信号频率添加

36、而添加。定量估算可得动态功耗定量估算可得动态功耗PC的公式：的公式：PC=CLfV2DD负载电容经负载电容经T1、T2充、放电，也会产生功耗。充、放电，也会产生功耗。二、其他类型的二、其他类型的CMOS门电路门电路1.与非门与非门特点：特点：N沟道管串联、沟道管串联、P沟道管并联；沟道管并联； 设：设：MOS管的导通电阻为管的导通电阻为RON、门电路的输出电阻为门电路的输出电阻为RO。输出电阻随输入形状变化。输出电阻随输入形状变化。运用带缓冲级的门电路运用带缓冲级的门电路可以抑制上述缺陷。可以抑制上述缺陷。2.或非门或非门特点：特点：P沟道管串联、沟道管串联、N沟道管并联；沟道管并联；2RON

37、 RON/211RON R0N01RON RON10RON/2 2R0N00RO与非与非) RO或非或非BA输出高电平偏低输出高电平偏低输出低输出低电平偏电平偏高高此外，输入形状还会影响这两个门的电压传输特性。此外，输入形状还会影响这两个门的电压传输特性。一其他逻辑功能的一其他逻辑功能的CMOS门电路门电路二带缓冲级的二带缓冲级的CMOS门电路门电路1.与非门：与非门：Y= AB = A + B = A + B 2.或非门或非门Y = A + B = A B = A B特点：输出电阻恒为特点：输出电阻恒为RON；输出电平；输出电平和电压传输特性都不受输入形状影响。和电压传输特性都不受输入形状影

38、响。三漏极开路门电路三漏极开路门电路OD 普通普通CMOS门不能接门不能接成线与方式。成线与方式。 OD门输出端只是一门输出端只是一个个N沟道管，因此可以按沟道管，因此可以按OC门的方法连成总线方门的方法连成总线方式。式。特点：特点：VDD1和和VDD2可取不同值；可取不同值； 允许灌入电流较大。如：允许灌入电流较大。如： CC40107在在VOLRTG 那那么么OIC=0时，传输门截止；时，传输门截止；C=1,传输门导通。传输门导通。IOIOCVGS(th)PVGS(th)NVDD0VIN沟道管导通沟道管导通P沟道管导通沟道管导通分析原理。先分析只需一个管时的情况：分析原理。先分析只需一个管

39、时的情况：单管任务的缺陷是：单管任务的缺陷是：1.有死区；有死区；2.导通电阻随输入电压导通电阻随输入电压变化很大。变化很大。采用双管可抑制这些缺陷。采用双管可抑制这些缺陷。2.模拟开关模拟开关将电压传输系数定义如下：将电压传输系数定义如下：KTG= =OITGLLRRR 采用改良电路的采用改良电路的CMOS四模拟开关四模拟开关CC4066在在VDD=15V时，时，RTG值不大于值不大于240。而且在。而且在 变化时，变化时，RTG根本坚持不变。根本坚持不变。I 目前，某些精细目前，某些精细CMOS模拟开关的导通电阻已降低到模拟开关的导通电阻已降低到20 以下。以下。OI五三态输五三态输出的出的CMOS门门电路电路三、改良的三、改良的CMOS门电路门电路1.高速高速CMOS电路电路 CMOS电路的优点是低功耗、高抗干扰才干。缺陷是速电路的