数电逻辑门电路PPT课件

1、0 概述(i sh)1.逻辑(lu j)门电路：用以实现基本和常用逻辑(lu j)运算的电子电路。基本和常用(chn yn)门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。 本章重点介绍逻辑运算的物理实现电路。2.逻辑0和逻辑1：0和1在逻辑代数中代表的两种不同的状态。在电子电路中用高、低电平来表示。 正逻辑：正逻辑：1 1表示高电平，表示高电平， 0 0表示低电平表示低电平 负逻辑：负逻辑：0 0表示高电平，表示高电平， 1 1表示低电平表示低电平高/低电平都允许有一定的变化范围3.3.获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。

2、第1页/共69页第一页，共69页。1 二极管逻辑(lu j)门电路1.1 二极管的开关(kigun)特性1.2 二极管与门1.3 二极管或门1.4 二极管门电路的优、缺点第2页/共69页第二页，共69页。1.1 二极管的开关(kigun)特性1.二极管符号(fho)：2.二极管的伏安(f n)特性：当电压ui0.7V 二极管导通后，uD= 0.7V iD=（ui-0.7）/R当电压ui0.7V 二极管截止，处于断开状态 iD=0V正极负极 uD D iD iD + ui + uD R D 开关电路 限流电阻第3页/共69页第三页，共69页。 + ui RL +uo D开关电路3.二极管的开关电

3、路的等效电路 RL + ui=0V + uo D ui=0V 时的等效电路 ui0V时，二极管截止时，二极管截止(jizh)，如同开关断开，如同开关断开，uo0V。ui5V时，二极管导通，如同时，二极管导通，如同(rtng)0.7V的电压源，的电压源，uo5-0.7=4.3V。 + RL + ui=5V + uo D 0.7V ui=5V 时的等效电路 v当ui为低电平时 D截止(jizh)，uo为低电平v当ui为高电平时 D导通，uo为高电平第4页/共69页第四页，共69页。1.2 二极管与门 +VCC(+5V) R 3k Y D1 A D2 B 5V 0V 思考(sko)：Y如何和A、B构

4、成与逻辑关系？ABY0V0V + 5V 3k Y D1 A D2 B 0V 0V 5V0.7V0.7V第5页/共69页第五页，共69页。 +VCC(+5V) R 3k Y D1 A D2 B 5V 0V ABY0V0V0.7V5V0V + 5V 3k Y D1 A D2 B 5V 0V 5V0.7V0.7V0V5V0.7V第6页/共69页第六页，共69页。 +VCC(+5V) R 3k Y D1 A D2 B 5V 0V ABY0V0V0.7V5V0V0.7V0V5V0.7V5V5V + 5V 3k Y D1 A D2 B 5V 5V 5V5V第7页/共69页第七页，共69页。 +VCC(+5

5、V) R 3k Y D1 A D2 B 5V 0V ABY &Y=AB根据真值表，可以(ky)判断该电路为与门第8页/共69页第八页，共69页。A D1B D2 5V 0V YR3kABY 1A BY0 00 11 01 10111Y=A+B1.3 二极管或门ABD1D2Y0V0V0V5V5V0V5V5V截止(jizh)截止(jizh)0V导通截止(jizh)4.3V截止导通4.3V导通导通4.3V第9页/共69页第九页，共69页。1.4 二极管门电路的缺点(qudin)v电平有偏移，带负载能力差v因此，二极管门电路通常只用于集成电路内部(nib)电路第10页/共69页第十页，共69页

6、。2 TTL逻辑(lu j)门电路2.1 三极管的开关特性(txng)2.2 三极管非门2.3 TTL反相器、与非门、或非门2.4 其他类型的TTL逻辑门 （三态门、集电极开路门）2.5 TTL电路常识2.6 小结由三极管和若干电阻(dinz)构成的逻辑门Transistor-Transistor Logic第11页/共69页第十一页，共69页。它有两种类型:NPN型和PNP型。在半导体中掺入五价杂质元素(yun s)，例如磷，可形成 N型半导体在半导体中掺入三价杂质元素(yun s)，如硼、镓、铟等形成P型半导体 NPN型和PNP型三极管e-b间的PN结称为(chn wi)发射结(Je) c

7、-b间的PN结称为(chn wi)集电结(Jc) 中间部分称为基区，连上电极称为基极基极，用B或b表示（Base）； 一侧称为发射区，电极称为发射极发射极，用E或e表示（Emitter）； 另一侧称为集电区和集电极集电极，用C或c表示（Collector）。1.三极管的结构2.1三极管的开关特性第12页/共69页第十二页，共69页。2.以NPN三极管为例，说明三极管的的工作原理及特性(txng)曲线ui iB e Rb b+VCCiC u Rc co发射结可以(ky)看成二极管RbRc+VCCbce截止(jizh)状态ui=UIL0.7VuoRbRc+VCCbce0.7ViB第14页/共69页

8、第十四页，共69页。饱和区条件：饱和区条件：uiui大于大于0.7V0.7V发射结导通发射结导通此时集电极和发射极可以此时集电极和发射极可以(ky)(ky)看成短路看成短路ic=Ics=(VCC-UCES)/RC uo=UCES=0.2-ic=Ics=(VCC-UCES)/RC uo=UCES=0.2-0.3V0.3Vui iB e Rb b+VCCiC u Rc co饱和状态iBUi0.7Vuo=0.3VRbRc+VCCbce0.7V0.3V如何判断工作在饱和区还是放大区？可以通过UCES计算出临界集电极饱和电流ICS=(VCC-UCES)/RC 则临界基极(j j)饱和电流IBS=(VCC

9、-UCES)/RC 当iB IBS 工作在饱和区，否则工作在放大区。biBRui/ ) 7 . 0( 第15页/共69页第十五页，共69页。 10k ui iB e Rb b +VCC=+5V iC uo Rc 1k c =100 ui=0.3V时，因为uBE0.7V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出(shch)电压： ui=1V时，三极管导通，基极(j j)电流：因为0iBIBS，三极管工作在饱和状态。输出电压：uoUCES0.3V3.以典型电路为例来分析开关特性第16页/共69页第十六页，共69页。第17页/共69页第十七页，共69页。通常(tngchng)

10、在数电中，三极管主要工作在截止或饱和两个区内。截止状态cbe饱和状态Vb=0.7v, Vc=0.3vebc第18页/共69页第十八页，共69页。2.2 三极管非门(反相器)uA0V时，三极管截止，iB0，iC0，输出(shch)电压uYVCC5VuA5V时，三极管饱和(boh)导通。输出(shch)电压uYUCES0.3V。AY0110AY 真值表真值表A =100+5V Y电路图1逻辑符号AY1k10kRBRCbecuA第19页/共69页第十九页，共69页。性性 能能 分分 析析 vccRcTCL输入输入输出输出T状态状态电容电容高电平高电平(3.6v)低电平低电平(0.2V)饱和饱和导通导

11、通少量电荷少量电荷(0.2V)低电平低电平(0.2v)高电平高电平(5V)截止截止状态状态大量电荷大量电荷(5V)电容(dinrng)充电电容(dinrng)放电第20页/共69页第二十页，共69页。2.3 TTL反相器、与非门、或非门2.3.1 TTL反相器 Rb1 4k W Rc2 1.6k W Rc4 130 W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 负载 Re2 1K W VCC(5V) 输入(shr)(shr)级 中间级 输出(shch)(shch)级 采用输入采用输入(shr)级级以提高工以提高工作速度作速度采用推拉式输出级采用推拉式输出级以提高开关速度和以提高开关速度和

12、带负载能力带负载能力第21页/共69页第二十一页，共69页。2.2.电路(dinl)(dinl)功能分析 Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 负载 Re2 1KW VCC(5V) VB1 （1）当输入）当输入(shr)为低为低电平电平（I = 0.2 V） 0.5V 0.2V OVCCVBE4VD 50.70.7 =3.6V I低电平低电平(0.2V)T1深饱和深饱和T2截止截止T3截止截止T4放大放大 O高电平高电平（3.6V）第22页/共69页第二十二页，共69页。（2）当输入(shr)为高电平 （I = 3.6 V） I全

13、为高电平全为高电平(3.6V)T1倒置放大倒置放大T2饱和饱和T3饱和饱和T4截止截止 O低电平低电平(0.2V) Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 负载 Re2 1KW VCC(5V) VB1 3.6V 4.3V 2.1V 1.4V 0.2V 第23页/共69页第二十三页，共69页。 2vO/V 5 4 3 2 1 0 3.6V .48 V 0.2V 1 2 E D C B A 0.4V 1.1V 1.2V vI/V Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 负载

14、Re2 1KW VCC(5V) VB1 AB段：段： I很低，很低， T1深度饱和，深度饱和，T2、T3截截止止(jizh)，同时，同时T4和和D导通。导通。O=3.6V。 CD段：当段：当I的值继续的值继续(jx)增加增加C点点后，使后，使T3饱和导通，饱和导通， O0.2V I(D)=BE3+BE2CES1 = (0.7+0.70.2)V=1.2V DE段：当段：当I的值从的值从D点再继续增加点再继续增加时，时，T1将进入将进入(jnr)倒置放大状态，倒置放大状态， T2、 T3饱和导通，保持饱和导通，保持O= 0.2V BC段：段：T1仍保持为饱和仍保持为饱和状态。在状态。在BC段内，段

15、内，T2处处于放大状态，此时输出于放大状态，此时输出电压随输入电压的增加电压随输入电压的增加而减小，但处于线性关而减小，但处于线性关系。系。 I(D)= BE2 CES1 = (0.70.3)V=0.4V 3.3.电压的传输特性第24页/共69页第二十四页，共69页。 14 13 12 11 10 9 874LS04 1 2 3 4 5 6 7VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 1A 1Y 2 A 2Y 3 A 3Y GND6反相器74LS04的引脚排列图4.4.常用(chn yn)TTL(chn yn)TTL反相器芯片AY 逻辑(lu j)(lu j)函数表达式：第25页/共69页第

16、二十五页，共69页。2.3.2 TTL与非门1. TTL与非门电路(dinl)多发射极多发射极BJT VCC(5V) Rc4 130W Rc2 1.6kW Rb2 1.6kW T4 T2 T3 T1 A B Re2 1kW D A B & BAL T1 A B B A b b c c 只要A、B中有一个为低电平，则显示低电平的特性(txng)，若全部为高电平，则显示出高电平的特性(txng)；于是实现与的逻辑功能。第26页/共69页第二十六页，共69页。2. TTL与非门电路的工作(gngzu)原理 VCC(5V) Rc 4 130 W W Rc2 1.6k W W Rb 2 1.6k

17、 W W T4 T2 T3 T1 A B Re 2 1k W W D IT1T2T3T4 O输入全为高输入全为高电平电平 (3.6V)放大状态放大状态饱和饱和饱和饱和截止截止低电平低电平 (0.2V)输入有低电输入有低电平平 (0.2V)深饱和深饱和截止截止截止截止放大放大高电平高电平(3.6V)第27页/共69页第二十七页，共69页。 74LS00 的引脚排列图 VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 14 13 12 11 10 9 8 74LS20 1 2 3 4 5 6 7 VCC 2A 2B NC 2C 2D 2Y 1A 1B NC 1

18、C 1D 1Y GND 74LS20 的引脚排列图 14 13 12 11 10 9 8 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 74LS00内含(ni hn)4个2输入与非门3.常用(chn yn)TTL与非门芯片74LS20内含(ni hn)2个4输入与非门第28页/共69页第二十八页，共69页。2.3.3 TTL或非门 A B 1 BAL R1A R1 R1B R4 VCC T1A T2A T2B B D T3 R3 T4 AT1BL第29页/共69页第二十九页，共69页。 R1A R1 R1B R4 VCC A T1A T2A T2B T1B B D L T3 R3 T4 TTL或非

19、门的逻辑电路(lu j din l)若二输入(shr)端为低电平 0.5 v0.2 v0.2 v0.5 v3.6V 第30页/共69页第三十页，共69页。若A、B两输入(shr)端都为高电平 R1A R1 R1B R4 VCC A T1A T2A T2B T1B B D L T3 R3 T4 2.1 v3.6 v3.6v2.1 v0.3V 问题：若问题：若A、B两输入端中有一个两输入端中有一个(y )为高电平，输出为高电平，输出L = ? LABA B第31页/共69页第三十一页，共69页。 14 13 12 11 10 9 874LS02 1 2 3 4 5 6 7VCC 3Y 3B 3A

20、4Y 4B 4A 1Y 1B 1 A 2Y 2 B 2A GND74LS02的引脚排列图2.常用(chn yn)芯片74LS02内含(ni hn)4个2输入或非门BAY逻辑(lu j)表达式：第32页/共69页第三十二页，共69页。 vO/V 5 4 3 2 1 0 3.6V 2.48 V 0.2V 1 2 E D CB A 0.4V 1.1V 1.2V vI/V 各种类型的TTL门电路，其传输(chun sh)特性大同小异。VOHVO(A)3.6V VOLVCES 0.2VVIL VI (B)0.4VVIH VI(D)1.2V1、TTL与非门传输(chun sh)特性2、输入(shr)、输出

21、的高、低电压 2.3.4 TTL与非门的特征与参数典型参数实际参数见附录C P463第33页/共69页第三十三页，共69页。3. TTL与非门噪声容限 噪声容限:高电平的噪声容限为 VNH=VOH(min)VIH(min) 1 驱动门 vo 1 负载门 vI 噪声 1输出 1输入 0输入 0输出 vo vI +VDD 0 VNH VOH(min) VIH(min) VNL VOL(max) VIL(max) +VDD 0 低电平的噪声容限为 VNL=VIL(max)VOL(max) 当电路受到干扰当电路受到干扰(gnro)(gnro)时，在保证输出高、低电平基时，在保证输出高、低电平基本不变的

22、条件下，输入电平的允许波动范围。本不变的条件下，输入电平的允许波动范围。 第34页/共69页第三十四页，共69页。 4. 扇入与扇出系数(xsh) 扇入数: 取决于门的输入(shr)端的个数 扇出数: 带同类(tngli)门的个数。 有带灌电流负载和拉电流负载两种情况:负载门驱动门0 VCC(5V) Rb1 4kW T1 IIL T4 T3 Rc4 130W D 当负载门的个数增加时，总的当负载门的个数增加时，总的灌电流灌电流IIL将增加将增加,引起输出低引起输出低电压电压VOL的升高。的升高。 NIIOLOLIL()()驱动门负载门灌电流负载：输出低电平时。灌电流负载：输出低电平时。IILI

23、OL101&第35页/共69页第三十五页，共69页。1& 4. 扇入与扇出系数(xsh) 扇入数: 取决于门的输入(shr)端的个数 扇出数: 带同类门的个数。 有带灌电流负载(fzi)和拉电流负载(fzi)两种情况:负载门驱动门1 VCC(5V) Rb1 4kW T1 IIL T4 T3 Rc4 130W D 01拉电流负载：门输出高电平时拉电流负载：门输出高电平时当负载门的个数增多时，必将当负载门的个数增多时，必将引起输出高电压的降低。引起输出高电压的降低。 OHOHIH()()INI驱动门负载门IIHIOH第36页/共69页第三十六页，共69页。例例 查得基本查得基本(j

24、bn)的的TTL与非门与非门7410的参数如下：的参数如下： IOL16mA，IIL1.6mA，IOH0.4mA，IIH0.04mA.试计算其带同类门时试计算其带同类门时的扇出数。的扇出数。解：解： (1)低电平输出时的扇出数低电平输出时的扇出数OL16mA101.6mAN (2)高电平输出高电平输出(shch)时的扇出数时的扇出数OH0.4mA100.04mAN若若NOLNOH，则取较小的作为，则取较小的作为(zuwi)电路的扇电路的扇出数。出数。例题： 扇出数计算举例第37页/共69页第三十七页，共69页。 电路在输入脉冲波形的作用电路在输入脉冲波形的作用(zuyng)下，其输出波形相下，

25、其输出波形相对于输入波形延迟了多长的时间。对于输入波形延迟了多长的时间。5. 传输(chun sh)延迟时间 输入输入 同相同相 输出输出 反相反相 输出输出 50% tPLH 50% 90% 10% tr tPHL 90% 50% 10% tf 50% tPHL tPLH 90% 50% 10% tf 90% 50% 10% tr VOL VOH VOL VOH 0V VCC 平均平均(pngjn)传输延迟时间传输延迟时间 tPdtPLH 为门电路输出由低电平转换到高电平所经历的时间为门电路输出由低电平转换到高电平所经历的时间; tPHL为由高电平转换到低电平所经历的时间。为由高电平转换到低

26、电平所经历的时间。(tPLHtPHL)/2 表征门电路开关速度的参数表征门电路开关速度的参数第38页/共69页第三十八页，共69页。6. 功耗(n ho)与延时功耗(n ho)积1 1、功耗、功耗(n ho)(n ho)分为分为: :静态静态(jngti)功耗：功耗：动态功耗：动态功耗：对于对于TTL门电路来说，静态功耗是主要的。门电路来说，静态功耗是主要的。2 2、延时、延时 功耗积功耗积DP = tpdPD指的是当电路没有状态转换时的功耗指的是当电路没有状态转换时的功耗是在门的状态转换的瞬间的功耗。是在门的状态转换的瞬间的功耗。是一综合性的指标，是一综合性的指标，用用DP表示，其单位为焦耳

27、。表示，其单位为焦耳。DP的值的值愈小，表明它的特性愈接于理想情况。愈小，表明它的特性愈接于理想情况。第39页/共69页第三十九页，共69页。2.4 其他类型(lixng)的TTL逻辑门2.4.1 集电极开路(kil)门(Open Collector ，OC)？1.问题的提出 工程中常常将两个门电路并联(bnglin)起来实现与的逻辑功能，称为线与。 ABY1+5VT1T2DT4T3R1R2R3R44k1.6k130W1kABY2+5VT1T2DT4T3R1R2R3R44k1.6k130W1k这两个逻辑门是否可以直接并联？第40页/共69页第四十页，共69页。2.问题(wnt)的解决AB&am

28、p; Y1OC门的逻辑(lu j)符号去掉低阻通道，将集电极开路，称为集电极开路门出现问题：当输出为低电平时正常，但是如果输出应为高电平时，此时T3截止(jizh)，无法输出高电平，因此在工作时，必须接入外接电阻和电源。 VCC(5V) Rc 4 130 W Rc2 1.6k W Rb2 1.6k W T4 T2 T3 T1 A B Re 2 1k W D OC与非门的电路结构AB+VCCYR T1 T2 T3 uB1第41页/共69页第四十一页，共69页。OC门实现(shxin)的线与CDABCDABYYYYYYY 2121才为高才为高，即为低，只有两者同高即为低，只有两者同高有一个低有一个

29、低、T3T3第42页/共69页第四十二页，共69页。L写出逻辑(lu j)函数表达式：EDBCABL线与：实现(shxin)与的逻辑功能DBCABL第43页/共69页第四十三页，共69页。 集电极开路(kil)门上拉电阻Rp 的计算 TTL 电路 TTL 电路 D C B A T 1 T 2 VCCL R P 在极限(jxin)情况，上拉电阻Rp具有限制电流的作用。以保证IOL不超过额定值IOL(max)，故必须合理选用Rp的值。 另一方面，Rp的大小影响OC门的开关(kigun)速度，Rp的值愈大，因而开关(kigun)速度愈慢 ，故在满足要求的前提下，Rp越小越好。Rp(min)OL(ma

30、x)OL(max)IL(total)CCVVII CCIH(min)p(max)IH(total)VVRI第44页/共69页第四十四页，共69页。Rp(min)OL(max)OL(max)IL(total)CCVVIICCIH(min)p(max)IH(total)VVRI例2.4.2 设TTL与非门74LS01(OC)驱动八个74LS04(反相器)， 试确定一合适大小(dxio)的上拉电阻Rp，设VCC5V。解：从器件解：从器件(qjin)手册查出得：手册查出得：VCC=5V，VOL(max)=0.4V，IOL(max)=8mA，IIL= 400A，VIH(min) =2V，IIH=20A。

31、 IIL(total)=400 A8=3.2mA得 p(min)5V0.4V9588mA3.2mARW VCC=5V，IIH(total) =20 A8= 0.16mA。 Rp的值可在985至18.75k,之间选择(xunz),可选1k的电阻器为宜。所以所以 WKmAVVRP75.1816. 025(max)第45页/共69页第四十五页，共69页。三态钳位电路三态钳位电路(dinl)(dinl) R1 R2 R4 VCC T4L T3 R3T1与非门A B CS T5 T6 T7 R5 R6 VCC D3.6V1.4V0.7V当当CS= 1时时CS数据输入端数据输入端输出端输出端LAB1001

32、0111011100三态与非门真值表三态与非门真值表 =AB2.4.2 三态门（Three state Output Gate ,TS）第46页/共69页第四十六页，共69页。 R1 R2 R4 VCC T4L T3 R3T1与非门A B CS T5 T6 T7 R5 R6 VCC D当当CS= 0时时0.2V0.5V低电平0.5V开路(kil)CS数据输入端数据输入端输出端输出端LAB10010111011100高阻三态与非门真值表 AB CS & L 高电平使能高电平使能高阻状态高阻状态与非功能与非功能 ZL ABLCS = 0_CS =1第47页/共69页第四十七页，共69页。结

33、论：电路的输出(shch)有高阻态、高电平和低电平3种状态。 AB CS & L 区别(qbi)？CS数据输入端数据输入端输出端输出端LAB10010111011100高阻高阻CS数据输入端数据输入端输出端输出端LAB00010111011101高阻高阻高电平有效(yuxio) AB CS & L 低电平有效第48页/共69页第四十八页，共69页。 G1 总线 A B E 1 EN Y 2 EN 1 A E 1 EN B 2 EN 1 1 EN E1 A1 2 EN E2 A2 n EN En An (a) 多路开关 (b) 双向传输 (c) 单向总线 G1 G2 G1 G2

34、G2 Gn 作多路开关：E=0时，门G1导通，G2禁止，Y=A；E=1时，门G2导通，G1禁止，Y=B。信号双向传输：E=0时信号向右传送，B=A；E=1时信号向左传送，A=B 。构成(guchng)数据总线：让各门的控制端轮流处于低电平，即任何时刻只让一个TS门处于工作状态，而其余TS门均处于高阻状态，这样总线就会轮流接受各TS门的输出。第49页/共69页第四十九页，共69页。2.5 TTL电路(dinl)常识74：标准(biozhn)系列，其典型电路与非门的平均传输时间tpd10ns，平均功耗P10mW。74H：高速系列，是在74系列基础上改进得到的，其典型(dinxng)电路与非门的平均

35、传输时间tpd6ns，平均功耗P22mW。74S：肖特基系列，是在74H系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd3ns，平均功耗P19mW。74LS：低功耗肖特基系列，是在74S系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd9ns，平均功耗P2mW。74LS系列产品具有最佳的综合性能，是TTL集成电路的主流，是应用最广的系列。74AS,74ALS （Advanced Low-Power Schottky TTL）:性能进一步提高。第50页/共69页第五十页，共69页。2.6 小结(xioji)2.1 三极管非门： 分析了最简单的三极管非门，并分析了其优缺点。2.2

36、 TTL反相器、与非门、或非门 2.2.1 TTL反相器：电路结构、传输特性及常用芯片7404 2.2.2 TTL与非门：电路结构及常用芯片7400 7420 2.2.3 TTL或非门：电路结构及常用芯片7402 2.2.4 TTL逻辑门的参数及特性：传输特性；输入输出高低电压及噪声容限；输入输出高低电流及扇入扇出数；平均延迟时间；功耗2.3 其他(qt)类型的TTL逻辑门 2.3.1 集电极开路门：线与的概念；外接电阻的计算 2.3.2 三态门：三态门的功能分析；三态门的用途2.4 TTL电路常识第51页/共69页第五十一页，共69页。 大规模集成芯片集成度高，所以要求体积小，而大规模集成芯

37、片集成度高，所以要求体积小，而TTL系列不可能做得很小，但系列不可能做得很小，但MOS管的结构和制造工管的结构和制造工艺对高密度制作较之艺对高密度制作较之TTL相对相对(xingdu)容易，下面我容易，下面我们介绍们介绍MOS器件。器件。 与与TTL逻辑电路比较逻辑电路比较(bjio)，MOS管的优点是管的优点是功耗低，可达功耗低，可达0.01mw，缺点是开关速度稍低。在大，缺点是开关速度稍低。在大规模的集成电路中，主要采用的规模的集成电路中，主要采用的CMOS电路。电路。第52页/共69页第五十二页，共69页。3 CMOS逻辑(lu j)门电路3.1 场效应管的开关特性3.2 CMOS反相器

38、及其他逻辑(lu j)门3.3 CMOS逻辑(lu j)门的特点第53页/共69页第五十三页，共69页。3.1 场效应管的开关(kigun)特性1.概述 场效应管是一种用输入(shr)电压控制输出电流的的半导体器件。 从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道场效应管和空穴作为载流子的P沟道场效应管。N沟道场效应管P沟道场效应管栅极(shn j)源极漏极第54页/共69页第五十四页，共69页。ui=VILuo=VDDGDSRD+VDD截止状态等效电路ui=VIHuo=0GDSRD+VDD导通状态等效电路0)(当导通 OLOTGSIHiVuthVVu2. N沟道(u do)场效应管的开关特性uiuoGDSRD+VDDDDOHOTGSILiVVuthVVu 截止)(当MOS管的D-S极可以看成是受ui控制(kngzh)的开关。VGS(th)通常(tngchng)+2V左右第55页/共69页第五十五页，共69页。3. P沟道(u do)场效应管的开关特性uiuoGSDRS+VDDDDOHOTGSGSGSIHiVVuthVUVUVu 截止)(0当VVuthVUVUVuOLOTGSGSDDGSILi0)(当 导通ui=V