(2)-3.5(1)数电

1、数字电子技术基础数字电子技术基础信息科学与工程学院信息科学与工程学院基础电子教研室基础电子教研室)( ABY)(BAY1.“与非与非”2.“或非或非”3.OD门的逻辑符号门的逻辑符号 在使用在使用OD门时，一定要将门时，一定要将输出端通过电阻（叫做上拉电输出端通过电阻（叫做上拉电阻）接到电源上，如图阻）接到电源上，如图3.3.26所所示示OD门门“线与线与”的实现的实现 普通的普通的“与非与非”门输出端门输出端不能并联使用不能并联使用，但，但OD门门可以将输出端直接相接，可以将输出端直接相接，即实现线与逻辑即实现线与逻辑，其电路如，其电路如图所示图所示输出端逻辑式为输出端逻辑式为)CDAB()

2、(CD)AB(21YYY故故OD门的线与实现了门的线与实现了与或与或非的逻辑功能。非的逻辑功能。4.OD门的特点：门的特点：5.OD门的应用门的应用通过改变通过改变VDD2的值，来改变输出的值，来改变输出高电平高电平VOH的大小；的大小；OD门的输出管设计尺寸较大，门的输出管设计尺寸较大，可以承受很大的电流和电压，故可以承受很大的电流和电压，故可以可以直接驱动小型继电器直接驱动小型继电器。实现与或非逻辑实现与或非逻辑)()()(21 CDABCDABYYY电平转换电平转换 由于由于OD门的高电平可以通过外加电源改变，故它门的高电平可以通过外加电源改变，故它可作为电平转换电路。一般可作为电平转换

3、电路。一般CMOS与非门的电平与非门的电平0 15V，而而TTL门为门为0.3V 3.6V。若需要转换逻辑电平，只要将。若需要转换逻辑电平，只要将负载电阻接到负载电阻接到5V电源即可。电源即可。实现数据采集实现数据采集 如图如图3.3.31所示所示,可实现母线（总线）的数据的接可实现母线（总线）的数据的接收和传送收和传送 可利用选通信号可利用选通信号SA SC来实现对不同来实现对不同通道数据的采集，并通道数据的采集，并输送到母线上。接收输送到母线上。接收时，利用选通信号时，利用选通信号SD SG来实现数据从来实现数据从不同通道输出。不同通道输出。下图为下图为CMOS传输门的电路图及逻辑符号。传

4、输门的电路图及逻辑符号。三、三、 CMOS传输门传输门-又称为模拟电子开关又称为模拟电子开关其中其中T1为为NMOS管，管， T2为为PMOS管，管，C和和C 为一对互补为一对互补控制信号控制信号1.电路结构及逻辑符号电路结构及逻辑符号2.工作原理工作原理 若若CMOS传输门的一端接输入电压传输门的一端接输入电压vI，另一端接负，另一端接负载电阻载电阻RL，如图，如图3.3.34所示。所示。图图3.3.34 传输门的工作电路传输门的工作电路设设RL RON， VIH VDD， VIL0。C的高低电平为的高低电平为VDD和和0。（1）C0， C 1 无论无论vI在在0 VDD之间之间如何变化，如

5、何变化， T1和和T2同时截同时截止，输入和输出断开，传输止，输入和输出断开，传输门截止（为高组态），门截止（为高组态），输出输出vo010VDD（2）C1， C 0图图3.3.35 CMOS的工作状态的工作状态0 vI VDD-VGS(th)N|VGS(th)P| vI RTG.2. 由于由于MOS管的导通内阻和输入电压有关，为了减小管的导通内阻和输入电压有关，为了减小vI对对RTG的影响，改进电路的影响，改进电路74HC4066四双向模拟开关，四双向模拟开关，RTG=30，而且，而且vI变化变化RTG不变不变 其电路如图其电路如图3.3.38所示，这是三态反相器，也称为所示，这是三态反相器

6、，也称为输出缓冲器，输出的状态不仅有高电平、低电平，还有输出缓冲器，输出的状态不仅有高电平、低电平，还有第三态高阻态第三态高阻态图图3.3.38 CMOS三态门的电路及符号三态门的电路及符号01011101010高组态高组态AY四、三态输出的四、三态输出的CMOS门电路门电路其工作原理为其工作原理为)(高阻时，时，ZYNEAYNE10其中其中EN 为使能端，为使能端，且低电平有效，即且低电平有效，即EN 0，YA 低电平有效低电平有效CMOS三态门形式有多种，它也可以在三态门形式有多种，它也可以在CMOS反相器反相器基础上加控制电路构成，基础上加控制电路构成，当当EN 0时，时，T1、T4导通

7、，导通，输出为输出为Y A 图图3.3.39为另一种为另一种CMOS三态三态非门，使能端（控制端）也非门，使能端（控制端）也是是低电平有效低电平有效当当EN 1时，时，T1、T4截止，截止，输出为输出为Y Z（高阻态）（高阻态）图图3.3.40所示电路也是一种所示电路也是一种CMOS三态门三态门当当EN1时，时，T 2导通，导通，Y A；当当EN0时，时， T 2、T1截止，输出为截止，输出为Y Z（高阻态）。这种三态门使能端（高阻态）。这种三态门使能端是高电平有效。是高电平有效。例例1 CMOS门电路如下图所示门电路如下图所示，试分析电路的逻辑功，试分析电路的逻辑功能能C0时时 C 1，传，

8、传输门为高阻态，故输输门为高阻态，故输出出Y高阻高阻故这是由故这是由CMOS或非或非门和门和CMOS传输门构传输门构成的三态或非门成的三态或非门传输门传输门C1时时C 0，传输门为开启，输传输门为开启，输出出Y（AB） 解：解：解：（解：（a） YA例例2 由由CMOS传输门构成的电路如图传输门构成的电路如图3.3.42（a）、）、（b）、（）、（c）所示，试写出各电路的输出函数的表达）所示，试写出各电路的输出函数的表达式。式。AY0 10 1(b)(b)输出、输入真值表为输出、输入真值表为ABY2000011110001输出逻辑式为输出逻辑式为ABY 其输出逻辑式为其输出逻辑式为)(BAY注

9、：为了避免传输门关闭时注：为了避免传输门关闭时出现高阻态，可以在输出端出现高阻态，可以在输出端通过大电阻接地；也可以输通过大电阻接地；也可以输出端通过电阻接电源。这样出端通过电阻接电源。这样输出端均会有确定的值。输出端均会有确定的值。(C)其输出输入真值表为其输出输入真值表为例例3.3.4 电路如图电路如图3.3.43所示。试分析其逻辑功能所示。试分析其逻辑功能解：当解：当EN 1时，传输门截止，输出为时，传输门截止，输出为YZ（高阻态）（高阻态）当当EN 0时，传输门开启，时，传输门开启，CMOS反相器的输出通过反相器的输出通过传输门到达输出，使得传输门到达输出，使得YA ，故为三态输出的反

10、相器。，故为三态输出的反相器。1. 1. 总线结构总线结构这样只要分时控制各三态门这样只要分时控制各三态门的的E（E ）端，就能把各个门）端，就能把各个门的数据输入信号按要求依次的数据输入信号按要求依次送到总线，进行数据传输。送到总线，进行数据传输。但注意使能端不能同时为但注意使能端不能同时为“1”三态门的应用三态门的应用它可以实现线与的功能，即它可以实现线与的功能，即输出端可以并联。如图输出端可以并联。如图3.3.44所示所示3.3.5 其他类型的其他类型的CMOS逻辑门逻辑门电路如图电路如图2.3.45所示，则所示，则2. 数据的双向传输数据的双向传输3.3.5 其他类型的其他类型的CMO

11、S逻辑门逻辑门当当EN1时，三态门时，三态门G1输输出为出为D o， G2输出为高阻输出为高阻态；态；当当EN0时，三态门时，三态门G1输出为高阻态，输出为高阻态， G2输输出为出为D 1 Do3.3.6 CMOS电路的正确使用（自学）电路的正确使用（自学）P101 3.4 *其他类型的其他类型的MOS集成电路（自学）集成电路（自学）CMOS电路的优点电路的优点1. 静态功耗小每个门的功耗低至静态功耗小每个门的功耗低至 1 W ， 仅为仅为 TTL 的的 1/1000 。2. 允许电源电压范围宽。允许电源电压范围宽。 VDD VSS相对的范围达相对的范围达 318V。3. 输入阻抗高，输入电流

12、小其输入阻输入阻抗高，输入电流小其输入阻 抗大于抗大于 108 （ 100M），对信号无），对信号无 衰减作用。衰减作用。4. 扇出系数大（扇出系数大（ N 50 ），驱动能力强。），驱动能力强。5. 抗干扰能力强抗干扰能力强 CMOS电路的噪声容限为电路的噪声容限为 40% VDD ， 如如VDD=5V,则则 VN=2V0.4V（TTL）。）。6. 输出电平摆幅（输出电平摆幅（ VOL 和和 VOH 的差）的差） 大，电源利用率高。大，电源利用率高。7. 集成度高，工作频率范围宽。集成度高，工作频率范围宽。8. 温度稳定性好温度稳定性好 可达可达-40+85 ，接近于，接近于 TTL 中中

13、54 军军 品系列（品系列（ -55+125 ）。）。9. 内部有较完善的保护电路。内部有较完善的保护电路。复习复习1、三态门、三态门2、传输门、传输门练习练习1：分析逻辑电路，写出逻辑函数式分析逻辑电路，写出逻辑函数式Y= 。CBCABY 1 ABY2练习练习2：下图为多功能函数发生电路。：下图为多功能函数发生电路。试写出当试写出当S2S1为为0011四种不同状态四种不同状态时时Y的逻辑函数式。的逻辑函数式。1ABCDCDAB21CDSABSY一、输出特性三个区域的特点一、输出特性三个区域的特点: :(1) 放大区：放大区：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。 即：即： IC=

14、IB , 且且 IC = IB3.5.1 双极型三极管的开关特性双极型三极管的开关特性3.5 TTL门电路（门电路（109)(2) 饱和区：饱和区：发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏。 即：即：UCE UBE ， IBIC，UCE 0.3V (3) 截止区：截止区： UBEIBS=VCC /RC，三极管处于，三极管处于饱和导通状态，输出饱和导通状态，输出vo VOL Vces0,为低电平；为低电平；当当vI=VILVON(死区电压），为死区电压），为低电平时，使得三极管处于截低电平时，使得三极管处于截止状态，输出止状态，输出vo VOHVCC,为为高电平高电平其中：其中：CCCCsa

15、tCECCBSRVRVVI)(硅管为硅管为0.3V,锗管为锗管为0.1V三、三、 三极管开关电路的工作原理三极管开关电路的工作原理是三极管达到饱和是三极管达到饱和时对应的最大输入时对应的最大输入电流电流CCCCsatCECCCRVRVVI)(例例 ：电路如图，已知：电路如图，已知 VIH=5V，VIL=0V，=20，VCE(sat) = 0.1V，试，试计算参数设计是否合理计算参数设计是否合理5V- -8V3.3K10K1K解：基极对地电路如图解：基极对地电路如图图图3.5.3三、三、 三极管开关电路的工作原理三极管开关电路的工作原理利用戴维宁定理等效成电压源的形式如图利用戴维宁定理等效成电压源的形式如图3.5.4所示所示图图3.5.3图图3.5.43 . 33 .1385 . 2/12121IIEEIIBBVVRRRVVVvKRRR其中：其中：B三、三、 三极管开关电路的工作原理三极管开关电路的工作原理等效电路如图等效电路如图3.5.5所示，则当所示，则当VIH=5V时：时：VVB8 . 13 . 33 .13855mARVViBBEBB44. 0105 . 27 . 08 . 13故三极管故三极管T导通，其基极电导通，其基极电流为流为管子的临界饱和时的基极电管子的临界饱和时的基极电流为流为mARsatVVIICCEC