TTL和CMOS门电路课件

本章内容二极管三极管TTL门电路MOS管MOS门电路本章内容二极管三极管TTL门电路MOS管MOS门电路1DiodeThestructureofSiliconandGermaniumatom二极管硅和锗半导体的结构DiodeThestructureofSilicon2+4+4+4+4纯净的硅或锗半导体二极管价电子纯净半导体又叫“本征半导体”+4+4+4+4纯净的硅或锗半导体二极管价电子纯净半导体又叫3+4+4+4+4自由电子空穴共价键中的电子二极管在纯净半导体中，电子和空穴是成对出现的

纯金半导体中的电流非常小，大概10-9A)+4+4+4+4自由电子空穴共价键中的电子二极管在纯净半导4成为正离子N型半导体多数载流子是电子少数载流子空穴的浓度与温度有关多数载流子的浓度与温度无关+4+4+4+4+5多余电子磷磷称作“施主杂质”成为正离子N型半导体多数载流子是电子少数载流子空穴的浓度与温5+4+4+4硼空穴负离子P型半导体多数载流子是空穴少数载流子电子的浓度与温度有关多数载流子空穴的浓度与温度无关，与掺杂浓度有关少数载流子电子+4+3硼是受主杂质+4+4+4硼空穴负离子P型半导体多数载流子是空穴少数载流子6－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体掺杂的半导体处于电中性状态掺杂的半导体称作“非本征半导体”－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体+7－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－p++++++++++++++++++++++++n耗尽层空穴漂移电子漂移空穴扩散电子扩散－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－p+++++8threshold二极管的V—I特性曲线正向偏置反向偏置击穿电压雪崩击穿PN+-PN+-阳极阴极threshold二极管的V—I特性曲线正向偏置反向偏置击穿9RVDOnOnOffKRRKOff二极管的开关特性曲线RVDOnOnOffKRRKOff二极管的开关特性曲线10二极管的动态特性RVDOnOffVitt理想状态下t实际上二极管的动态特性RVDOnOffVitt理想状态下t实际上11三极管的工作状态饱和:截止三极管的工作状态饱和:截止120V0V二极管与门.+VCCRD1D2ABF000101110100ABFInputOutput功能表F=AB.F&AB0V5V5V5V0V0V二极管与门.+VCCRD1D2ABF0001011113二极管或门0V0V0001110110V5V5V5V1

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0真值表ABFInputOutputF=A+BF+ABRABF二极管或门0V0V0001110110V5V5V5V111410截止饱和“0”+VCC-VBBARKRBRCFVT真值表InputOutputAF10“1”“1”“0”三极管非门1AF逻辑函数：F=A10截止饱和“0”+VCC-VBBARKRBRCFVT真值表15TTL非门(74x)=5VVIH=3.4VVIL=0.2VTTL非门(74x)=5VVIH=3.4VVIL=0.16TTL非门(74x)=5V0.9V负载电流TTL非门(74x)=5V0.9V负载电流17TTL非门(74x)=5V4.1V2.1VTTL非门(74x)=5V4.1V2.1V18TTL非门(74x)传输特性曲线测试电路&+5VViVoVVTTL非门(74x)传输特性曲线测试电路&+5VViVo19TTL非门(74x)传输特性曲线VOHTypicalvalue=3.4V，Usually2.4VisOKVOLTypically0.3V，0.8VisOKTH(Threshold阈值)TTL非门(74x)传输特性曲线VOHTypicalv20TTL非门(74x)TTL非门(74x)21高电平输出特性(TTL非门)高电平输出特性(TTL非门)22低电平输出特性(TTL非门)低电平输出特性(TTL非门)23TTL非门输入特性输入电流TTL非门输入特性输入电流24驱动负载的能力(TTL非门)灌电流负载T4截止T5饱和T5饱和程度越深，驱动负载的能力越强例如,LS-TTL(Low-powerSchottkyTTL)低电平输出状态下能提供8mA电流驱动负载的能力(TTL非门)灌电流负载T4截止T5饱25驱动负载的能力(TTL非门)T4导通T5截止拉电流负载比如,LS-TTL在高电平输出状态下只能提供电流驱动负载的能力(TTL非门)T4导通T5截止拉电流26传输延迟时间(TTL非门)

ThetpdofTTLgateisabout10ns~40ns传输延迟时间传输延迟时间(TTL非门)ThetpdofTTL27ICCL,ICCHand

ICCMICCL,ICCHandICCM28TTL门电路多于输入端的处理RR多于输入端不要悬空，要适当处理对于或门对于非门TTL门电路多于输入端的处理RR多于输入端不要悬空，要适当29本章内容NMOS和PMOS场效应管CMOS反相器和它的特性TTL和CMOS器件的接口问题本章内容NMOS和PMOS场效应管CMOS反相器和它30CMOS反相器CMOS反相器功能表CMOS反相器CMOS反相器功能表31CMOS与非门功能表逻辑符号CMOS与非门功能表逻辑符号32CMOS或非门功能表逻辑符号CMOS或非门功能表逻辑符号333输入与非门F3输入与非门F34CMOS静态特性CMOS反相器的传输特性曲线CMOS静态特性CMOS反相器的传输特性曲线35本章内容二极管三极管TTL门电路MOS管MOS门电路本章内容二极管三极管TTL门电路MOS管MOS门电路36DiodeThestructureofSiliconandGermaniumatom二极管硅和锗半导体的结构DiodeThestructureofSilicon37+4+4+4+4纯净的硅或锗半导体二极管价电子纯净半导体又叫“本征半导体”+4+4+4+4纯净的硅或锗半导体二极管价电子纯净半导体又叫38+4+4+4+4自由电子空穴共价键中的电子二极管在纯净半导体中，电子和空穴是成对出现的

纯金半导体中的电流非常小，大概10-9A)+4+4+4+4自由电子空穴共价键中的电子二极管在纯净半导39成为正离子N型半导体多数载流子是电子少数载流子空穴的浓度与温度有关多数载流子的浓度与温度无关+4+4+4+4+5多余电子磷磷称作“施主杂质”成为正离子N型半导体多数载流子是电子少数载流子空穴的浓度与温40+4+4+4硼空穴负离子P型半导体多数载流子是空穴少数载流子电子的浓度与温度有关多数载流子空穴的浓度与温度无关，与掺杂浓度有关少数载流子电子+4+3硼是受主杂质+4+4+4硼空穴负离子P型半导体多数载流子是空穴少数载流子41－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体掺杂的半导体处于电中性状态掺杂的半导体称作“非本征半导体”－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体+42－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－p++++++++++++++++++++++++n耗尽层空穴漂移电子漂移空穴扩散电子扩散－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－p+++++43threshold二极管的V—I特性曲线正向偏置反向偏置击穿电压雪崩击穿PN+-PN+-阳极阴极threshold二极管的V—I特性曲线正向偏置反向偏置击穿44RVDOnOnOffKRRKOff二极管的开关特性曲线RVDOnOnOffKRRKOff二极管的开关特性曲线45二极管的动态特性RVDOnOffVitt理想状态下t实际上二极管的动态特性RVDOnOffVitt理想状态下t实际上46三极管的工作状态饱和:截止三极管的工作状态饱和:截止470V0V二极管与门.+VCCRD1D2ABF000101110100ABFInputOutput功能表F=AB.F&AB0V5V5V5V0V0V二极管与门.+VCCRD1D2ABF0001011148二极管或门0V0V0001110110V5V5V5V1

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0真值表ABFInputOutputF=A+BF+ABRABF二极管或门0V0V0001110110V5V5V5V114910截止饱和“0”+VCC-VBBARKRBRCFVT真值表InputOutputAF10“1”“1”“0”三极管非门1AF逻辑函数：F=A10截止饱和“0”+VCC-VBBARKRBRCFVT真值表50TTL非门(74x)=5VVIH=3.4VVIL=0.2VTTL非门(74x)=5VVIH=3.4VVIL=0.51TTL非门(74x)=5V0.9V负载电流TTL非门(74x)=5V0.9V负载电流52TTL非门(74x)=5V4.1V2.1VTTL非门(74x)=5V4.1V2.1V53TTL非门(74x)传输特性曲线测试电路&+5VViVoVVTTL非门(74x)传输特性曲线测试电路&+5VViVo54TTL非门(74x)传输特性曲线VOHTypicalvalue=3.4V，Usually2.4VisOKVOLTypically0.3V，0.8VisOKTH(Threshold阈值)TTL非门(74x)传输特性曲线VOHTypicalv55TTL非门(74x)TTL非门(74x)56高电平输出特性(TTL非门)高电平输出特性(TTL非门)57低电平输出特性(TTL非门)低电平输出特性(TTL非门)58TTL非门输入特性输入电流TTL非门输入特性输入电流59驱动负载的能力(TTL非门)灌电流负载T4截止T5饱和T5饱和程度越深，驱动负载的能力越强例如,LS-TTL(Low-powerSchottkyTTL)低电平输出状态下能提供8mA电流驱动负载的能力(TTL非门)灌电流负载T4截止T5饱60驱动负载的能力(TTL非门)T4导通T5截止拉电流负载比如,LS-TTL在高电平输出状态下只能提供电流驱动负载的能力(TTL非门)T4导通T5截止拉电流61传输延迟时间(TTL非门)

ThetpdofTTLgateisabout10ns~40ns传输延迟时间传输延迟时间(TTL非门)ThetpdofTTL62ICCL,ICCHand

ICCMICCL,ICCHandICCM63TTL门电路多于输入端的处理RR多于输入端不要悬空，要适当处理对于或门对于非门TTL门电路多于输入端的处理RR多于输入端不