数字电子技术第三章-6th-c(阎石第六版)

《数字电子技术基础》第六版第三章门电路《数字电子技术基础》第六版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/低电平表示逻辑状态的1/0《数字电子技术基础》第六版获得高、低电平的基本原理高/低电平都允许有一定的变化范围《数字电子技术基础》第六版正逻辑：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1《数字电子技术基础》第六版3.2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：PN结+引线+封装构成PN《数字电子技术基础》第六版3.2.1二极管的开关特性：高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0•VI=VIHD截止，VO=VOH=VCC•VI=VILD导通，VO=VOL=0.7V《数字电子技术基础》第六版3.2.2二极管与门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABY000010100111规定3V以上为10.7V以下为0《数字电子技术基础》第六版3.2.3二极管或门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111规定2.3V以上为10V以下为0《数字电子技术基础》第六版二极管构成的门电路的缺点•电平有偏移•带负载能力差•只用于IC内部电路《数字电子技术基础》第六版3.3CMOS门电路3.3.1MOS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(Substrate):衬底金属层氧化物层半导体层PN结《数字电子技术基础》第六版二、输入特性和输出特性①输入特性：直流电流为0，看进去有一个输入电容CI，对动态有影响。②输出特性：iD=f(VDS)对应不同的VGS下得一族曲线。《数字电子技术基础》第六版漏极特性曲线（分三个区域）①截止区②恒流区③可变电阻区《数字电子技术基础》第六版漏极特性曲线（分三个区域）截止区：VGSVGS(th)，iD=0,ROFF109Ω《数字电子技术基础》第六版漏极特性曲线（分三个区域）恒流区：iD基本上由VGS决定，与VDS关系不大2)(2)()1(GSDthGSGSthGSGSDSDViVVVVIi下，当《数字电子技术基础》第六版漏极特性曲线（分三个区域）可变电阻区：当VDS较低（近似为0），VGS一定时，这个电阻受VGS控制、可变。常数（电阻）DDSiV《数字电子技术基础》第六版三、MOS管的基本开关电路控制的开关。间相当于一个受管所以导通当截止当则：只要因为IOLOGSIHIDDOHOGSILIOFFDONONOFFVSDMOSVVTthVVVVVVTthVVVRRRKRR01109)()(,,《数字电子技术基础》第六版四、等效电路OFF，截止状态ON，导通状态《数字电子技术基础》第六版3.3.2CMOS反相器的电路结构和工作原理一、电路结构PthGSNthGSVV)()(《数字电子技术基础》第六版二、电压、电流传输特性DDODDIPTHGSDDINTHGSOLOPTHGSDDIDDOHONTHGSIVVVVTTTTVVVVBCVVTTVVVCDVVVTTVVAB2121021211221时，参数完全对称，若同时导通段：截止导通，段：截止导通，段：,,)()()()(《数字电子技术基础》第六版3.3.5其他类型的CMOS门电路一、其他逻辑功能的门电路两个PMOS管并联，两个PMOS管串联，两个NMOS管串联两个NMOS管并联，A、B同时为1，Y=0A、B同时为0，Y=1A、B至少有一个是0，Y=1A、B至少有一个是1，Y=01.与非门2.或非门《数字电子技术基础》第六版1、与非门241313(1):1,1210,0//20,11,0(2)OOONONONOONONONOONONOONONOLOHRABRRRRABRRRRABRRRABRRRVV存在的缺点：输出电阻受输入状态影响则则则则输出的高低电平受输入端数目的影响输入端越多，越高，也更高(3)输入端工作状态不同时对电压传输特性也有一定影响《数字电子技术基础》第六版2.解决方法：在每个输入端、输出端各增设一级反相器。与非门缓冲器或非门与非门缓冲器或非门《数字电子技术基础》第六版二、漏极开路的门电路（OD门）OD输出的与非门《数字电子技术基础》第六版)(,..DDDDDDLVVVR可以不等于使用时允许外接器或用作电平转换、驱动现线与可将输出并联使用，实21《数字电子技术基础》第六版三、CMOS传输门及双向模拟开关1.传输门(相当于一个电子开关)ILVR设为正，另一端经接地之间为低电阻至少一个导通和在所以导通导通时当相当于断开均截止、则则只要当设OIDDIDDIPthGSNthGSDDIDDIDDIILDDIHONLVVTTVVTVVVTVVVVVCCTTVVCCVVVRR21212100001201010,~,,~,)(,~,)(,,)()(《数字电子技术基础》第六版2.双向模拟开关(用来传输连续变化的模拟电压信号)由于两个管子的结构形式是对称的，即源极和漏极可互易使用，因而CMOS传输门属于双向器件。利用CMOS传输门和CMOS反相器可以组合成各种复杂的逻辑电路，如异或门、数据选择器、计数器等。《数字电子技术基础》第六版四、三态输出门(ThreeState))(高阻时，时，ZYNEAYNE10《数字电子技术基础》第六版三态门的用途总线结构双向数据传输《数字电子技术基础》第六版双极型三极管的开关特性（BJT,BipolarJunctionTransistor）3.4TTL门电路3.4.1半导体三极管的开关特性《数字电子技术基础》第六版一、双极型三极管的结构管芯+三个引出电极+外壳《数字电子技术基础》第六版三极管的输出特性)(CECVfi•固定一个IB值，即得一条曲线，在VCE0.7V以后，基本为水平直线《数字电子技术基础》第六版)V(fiCEC•特性曲线分三个部分①放大区：条件VCE0.7V,iB0,iC随iB成正比变化，ΔiC=βΔiB。②饱和区：条件VCE0.7V,iB0,VCE很低，ΔiC随ΔiB增加变缓，趋于“饱和”。③截止区：条件VBE=0V,iB=0,iC=0,c—e间“断开”。《数字电子技术基础》第六版三、双极型三极管的基本开关电路只要参数合理：VI=VIL时，T截止，VO=VOHVI=VIH时，T导通，VO=VOL《数字电子技术基础》第六版四、三极管反相器的开关等效电路截止状态饱和导通状态《数字电子技术基础》第六版3.4.2TTL反相器的电路结构和工作原理一、电路结构设①②VVPNVVVVVVONILIHCC7020435...结导通压降)()(.1020YVVAVVVOHOILI)()(.0143YVVAVVVOLOIHI《数字电子技术基础》第六版二、电压传输特性《数字电子技术基础》第六版3.4.5其他类型的TTL门电路一、其他逻辑功能的门电路1.与非门012190205241451OLOBOHOBVVTTTVVBAVVTTVVVBABA导通，和截止，同为高电平时，和当导通，截止，时，有一个为和当由多发射极三极管实现,.,..加倍：每个值相同，并联后时相同：并联后与仅一个接地输入电流计算：IHILII《数字电子技术基础》第六版2.或非门均加倍和输入电流计算时，导通截止，，才有同为、只有截止导通，均使任何一个为、所以的输出并联和因为路两个完全一样的输入电ILIHOHOOLOIIVVTTBAVVTTBATT454522013.与或非门《数字电子技术基础》第六版4.异或门《数字电子技术基础》第六版二、集电极开路的门电路1、推拉式输出电路结构的局限性①输出电平不可调②负载能力不强，尤其是高电平输出③输出端不能并联使用OC门《数字电子技术基础》第六版2、OC门的结构特点VmASNTTOC3040740755/:如，可承受较大电压、电流，三极管输出端为与”输出端并联可实现“线）可以不等于（截止时，为或饱和同为高时，取值合适，定可使只要工作时需要外接CCCCCCOOLCCLCCLVVVVTBAVTBAVRVR5500,,;,《数字电子技术基础》第六版OC门实现的线与)()()(CDABCDABYYYYYYY2121所以才为高，，即为低，只有两者同高有一个低，、因为《数字电子技术基础》第六版三、三态输出门)(,ZVVOHOL，高阻输出有三个状态：''(1)0,1,()(2)1,0,ENPDYABENPDYZ截止，为“工作状态”导通，为“高阻状态”《数字电子技术基础》第六版三态门的用途