第三章---门电路资料优秀PPT.ppt

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1、第三章 门电路3.1 概述门电路：实现基本运算、复合运算的单元电路，如与门、与非门、或门 门电路中以高门电路中以高门电路中以高门电路中以高/低电平表低电平表低电平表低电平表示逻辑状态的示逻辑状态的示逻辑状态的示逻辑状态的1/01/0获得高、低电平的基本原理高高/低电平都允许低电平都允许有确定的变更范围有确定的变更范围正逻辑：高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示13.2半导体二极管门电路半导体二极管的结构和外特性（Diode）二极管的结构：二极管的结构：PNPN结结 +引线引线 +封装构成封装构成PN3.2.1二极管的开关特性：高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0 V

2、VI I=V=VIHIH D D截止，截止，V VO O=V=VOHOH=V=VCCCC V VI I=V=VILIL D D导通，导通，V VO O=V=VOLOL=0.7V=0.7V二极管的开关等效电路：二极管的动态电流波形：3.2.2 二极管与门设设VCC=5V加到加到A,B的的 VIH=3V VIL=0V二极管导通时二极管导通时 VDF=0.7VA AB BY Y0V0V0V0V0.7V0.7V0V0V3V3V0.7V0.7V3V3V0V0V0.7V0.7V3V3V3V3V3.7V3.7VA AB BY Y0 00 00 00 01 10 01 10 00 01 11 11 1规定3V

3、以上为10.7V以下为03.2.3 二极管或门设设VCC=5V加到加到A,B的的 VIH=3V VIL=0V二极管导通时二极管导通时 VDF=0.7VA AB BY Y0V0V0V0V0V0V0V0V3V3V2.3V2.3V3V3V0V0V2.3V2.3V3V3V3V3V2.3V2.3VA AB BY Y0 00 00 00 01 11 11 10 01 11 11 11 1规定2.3V以上为10V以下为0二极管构成的门电路的缺点电平有偏移带负载实力差只用于IC内部电路3.3 CMOS门电路管的开关特性一、MOS管的结构S(Source)：源极G(Gate)：栅极D(Drain)：漏极B(Su

4、bstrate):衬底金属层氧化物层半导体层PN结以N沟道增加型为例：以以N N沟道增加型为例：沟道增加型为例：当加当加+VDS+VDS时，时，VGS=0VGS=0时，时，D-SD-S间是两个背向间是两个背向PNPN结串联，结串联，iD=0iD=0加上加上+VGS+VGS，且足够大至，且足够大至VGS VGS(th),D-SVGS VGS(th),D-S间形成导电沟间形成导电沟道（道（N N型层）型层）开启电压二、输入特性和输出特性输入特性：直流电流为输入特性：直流电流为0 0，看进去有一个输入电容，看进去有一个输入电容C CI I，对动态有影响。对动态有影响。输出特性：输出特性：i iD D

5、=f(V=f(VDSDS)对应不同的对应不同的V VGSGS下得一族曲线下得一族曲线 。漏极特性曲线（分三个区域）截止区恒流区可变电阻区漏极特性曲线（分三个区域）截止区：VGS 109漏极特性曲线（分三个区域）恒流区：iD 基本上由VGS确定，与VDS 关系不大漏极特性曲线（分三个区域）可变电阻区：当VDS 较低（近似为0），VGS 确定时，这个电阻受VGS 限制、可变。三、MOS管的基本开关电路四、等效电路OFF OFF，截止状态，截止状态 ONON，导通状态，导通状态五、MOS管的四种类型增加型耗尽型大量正离子导电沟道3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理一、电路结构二、电压、电流

6、传输特性三、输入噪声容限结论：可以通过提高VDD来提高噪声容限3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性一、输入特性二、输出特性二、输出特性3.3.4 CMOS反相器的动态特性一、传输延迟时间二、沟通噪声容限三、动态功耗三、动态功耗3.3.5 其他类型的CMOS门电路一、其他逻辑功能的门电路1.1.与非与非门门 2.2.或非或非门门 带缓冲极的CMOS门1、与非门带缓冲极的CMOS门2.解决方法二、漏极开路的门电路（OD门）三、CMOS传输门及双向模拟开关1.传输门2.2.双向模拟开关双向模拟开关四、三态输出门三态门的用途双极型三极管的开关特性（BJT,Bipolar Junction

7、Transistor）3.5 TTL3.5 TTL门电路门电路3.5.1 3.5.1 半导体三极管的开关特性半导体三极管的开关特性一、双极型三极管的结构管芯+三个引出电极+外壳基区薄低掺杂放射区高掺杂集电区低掺杂以NPN为例说明工作原理：当当VCC VBBVCC VBB be be 结正偏结正偏,bc,bc结反偏结反偏 e e区放射大量的电子区放射大量的电子 b b区薄，只有少量的空穴区薄，只有少量的空穴 bcbc反偏，大量电子形成反偏，大量电子形成ICIC二、三极管的输入特性和输出特性 三极管的输入特性曲线（NPN）VON VON：开启电压：开启电压 硅管，硅管，0.5 0.7V0.5 0.

8、7V 锗管，锗管，0.2 0.3V0.2 0.3V 近似认为近似认为:VBE VON iB=0VBE 0.7V 0.7V以后，基本为水平直线以后，基本为水平直线 特性曲线分三个部分特性曲线分三个部分 放大区：条件放大区：条件VCE 0.7V,iB 0,iCVCE 0.7V,iB 0,iC随随iBiB成正比变更，成正比变更，iC=iBiC=iB。饱和区：条件饱和区：条件VCE 0,VCE VCE 0,VCE 很低，很低，iC iC 随随iBiB增增加变缓，趋于加变缓，趋于“饱和饱和”。截止区：条件截止区：条件VBE=0V,iB=0,iC=0,ceVBE=0V,iB=0,iC=0,ce间间“断开断

9、开”。三、双极型三极管的基本开关电路只要参数合理：只要参数合理：只要参数合理：只要参数合理：V VI I=V=VILIL时，时，时，时，T T截止，截止，截止，截止，V VOO=V=VOHOHV VI I=V=VIHIH时，时，时，时，T T导通，导通，导通，导通，V VOO=V=VOLOL工作状态分析：图解分析法：四、三极管的开关等效电路截止状态截止状态饱和导通状态饱和导通状态五、动态开关特性从二极管已知，从二极管已知，PNPN结存在电容效应。结存在电容效应。在饱和与截止两个在饱和与截止两个状态之间转换时，状态之间转换时，iCiC的变更将滞后于的变更将滞后于VIVI，则，则VOVO的变更也的

10、变更也滞后于滞后于VIVI。六、三极管反相器三极管的基本开关电路就是非门实际应用中，为保证VI=VIL时T牢靠截止，常在 输入接入负压。参数合理？参数合理？参数合理？参数合理？V VI I=V=VILIL时，时，时，时，T T截止，截止，截止，截止，V VOO=V=VOHOHVI=VIHVI=VIH时，时，时，时，T T截止，截止，截止，截止，V VOO=V=VOLOL3.5.2 TTL反相器的电路结构和工作原理一、电路结构设 二、电压传输特性二、电压传输特性二、电压传输特性须要说明的几个问题：三、输入噪声容限3.5.4 TTL反相器的动态特性一、传输延迟时间1、现象3.5.5其他类型的TTL门电路一、其他逻辑功能的门电路1.与非门2.或非门3.与或非门4.异或门二、集电极开路的门电路1、推拉式输出电路结构的局限性 输出电平不行调 负载实力不强，尤其是高电平输出 输出端不能并联运用 OC门2、OC门的结构特点OC门实现的线与三、三态输出门（Three state Output Gate,TS）三态门的用途