23CMOS集成门电路-PowerPoint演示文

+VDD+10VB1G1D1S1uAuYTNTPB2D2S2G2VSS+-uGSN+-uGSP2.3CMOS集成门电路2.3.1CMOS反相器AY一、电路组成及工作原理AY10V+10VuAuGSNuGSPTNTPuY0VUTNUTP截止导通10V10VUTNUTP导通截止0VUTN=2VUTP=-2V+10VRONPuY+VDD10VSTNTP+10VRONNuY+VDD0VSTNTP二、静态特性1.电压传输特性：)(IOufuiD+VDDB1G1D1S1+uI-uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHUTPUNLUNHAB段：uIUTN，uO=VDD、iD0，功耗极小。0uO/VuI/VTN截止、TP导通，BC段：,TNIUuTN导通，uO略下降。CD段：TN、TP均导通。,5.0DDIVu。(max)DDOiiuDE、EF段：与BC、AB段对应，TN、TP的状态与之相反。导通截止:TN截止导通:TP转折电压指为规定值时，允许波动的最大范围。UNL：输入为低电平时的噪声容限。UNH：输入为高电平时的噪声容限。=0.3VDD噪声容限：2.电流传输特性：)(IDufiiD+VDDB1G1D1S1+uI-uOTNTPB2D2S2G2VSSABCDEFUTNVDDUTHUTPUNLUNH0uO/VuI/VABCDEF0iD/mAuI/VUTH电压传输特性电流传输特性AB、EF段：TN、TP总有一个为截止状态，故iD0。CD段：TN、Tp均导通，流过两管的漏极电流达到最大值iD=iD（max)。阈值电压：UTH=0.5VDD（VDD=3~18V）2.3.2CMOS与非门、或非门、与门和或门ABTN1TP1TN2TP2Y00011011截通截通通通通截截通截截截截通通1110与非门一、CMOS与非门uA+VDD+10VVSSTP1TN1TP2TN2ABYuBuYAB&00100111ABY=或非门BAY二、CMOS或非门uA+VDD+10VVSSTP1TN1TN2TP2ABYuBuYABTN1TP1TN2TP2Y00011011截通截通通通通截截通截截截截通通1000AB≥100100111三、CMOS与门和或门1.CMOS与门AB&Y1ABABY+VDDVSSTP1TN1TP2TN2ABYABY&AB+VDDB1G1D1S1ATNTPB2D2S2G2VSSAYABY2.CMOS或门Y1BABAYBA+VDDB1G1D1S1ATNTPB2D2S2G2VSSAYAB≥1ABY≥1+VDDVSSTP1TN1TN2TP2ABYBAY四、带缓冲的CMOS与非门和或非门1.基本电路的主要缺点(1)电路的输出特性不对称：当输入状态不同时，输出等效电阻不同。(2)电压传输特性发生偏移，导致噪声容限下降。2.带缓冲的门电路在原电路的输入端和输出端加反相器。1ABYBAYBABA与非门或非门同理缓冲或非门与非门缓冲&112.3.3CMOS与或非门和异或门一、CMOS与或非门1.电路组成：&&&ABCD&≥1YABCDY12.工作原理：CDABYCDABCDABABCDCDAB由CMOS基本电路(与非门和反相器)组成。二、CMOS异或门1.电路组成：&&&ABY2.工作原理：BABABAYBABABABAABABA&BABBABAYAB=1由CMOS基本电路(与非门)组成。2.3.4CMOS传输门、三态门和漏极开路门一、CMOS传输门(双向模拟开关)1.电路组成：TPCVSS+VDDIO/uuOI/uuCTNCIO/uuOI/uuTGC2.工作原理：:01)1(CC、TN、TP均导通，)~0(DDIOVuu:10)2(CC、TN、TP均截止，IOuu导通电阻小(几百欧姆)关断电阻大(≥109)(TG门—TransmissionGate)二、CMOS三态门1.电路组成+VDDVSSTP2TN1TP1AYTN21EN2.工作原理1)1(ENY与上、下都断开TP2、TN2均截止Y=Z(高阻态—非1非0)AYTP2、TN2均导通0110)2(EN010控制端低电平有效(1或0)3.逻辑符号YA1ENEN使能端EN三、CMOS漏极开路门(OD门—OpenDrain)1.电路组成BA&1+VDDYBGDSTNVSSRD外接YAB&符号(1)漏极开路，工作时必须外接电源和电阻。2.主要特点(2)可以实现线与功能：输出端用导线连接起来实现与运算。YCD&P1P2+VDDYRD21PPYCDABCDAB(3)可实现逻辑电平变换：DDOHVU(4)带负载能力强。2.3.5CMOS电路使用中应注意的几个问题一、CC4000和C000系列集成电路1.CC4000系列：符合国家标准，电源电压为318V，功能和外部引线排列与对应序号的国外产品相同。2.C000系列：早期集成电路，电源电压为715V，外部引线排列顺序与CC4000不同，用时需查阅有关手册。传输延迟时间tpd标准门=100nsHCMOS=9nsHCMOS:54/74系列54/74HC(带缓冲输出)54/74HCU(不带缓冲输出)54/74HCT(与LSTTL兼容)二、高速CMOS(HCMOS)集成电路三、CMOS集成电路的主要特点(1)功耗极低。LSI：几个μW，MSI：100μW(2)电源电压范围宽。CC4000系列：VDD=3~18V(3)抗干扰能力强。输入端噪声容限=0.3VDD~0.45VDD(4)逻辑摆幅大。(5)输入阻抗极高。(6)扇出能力强。扇出系数：带同类门电路的个数，其大小反映了门电路的带负载能力。(7)集成度很高，温度稳定性好。(8)抗辐射能力强。(9)成本低。DDOHOL,V0VUUCC4000系列：≥50个Ω108≥四、CMOS电路使用中应注意的几个问题1.注意输入端的静电防护。2.注意输入电路的过流保护。3.注意电源电压极性。5.多余的输入端不应悬空。6.输入端外接电阻的大小不会引起输入电平的变化。与门、与非门：接电源或与其他输入端并联或门、或非门：接地或与其他输入端并联多余输入端的处理思考原因？4.输出端不能和电源、地短接。因为输入阻抗极高（≥108）故输入电流0，电阻上的压降0。