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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/低电平表示逻辑状态的1/0,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,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1,3.2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,P,N,3.2.1二极管的开关特性：,高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0,VI=VIH D截止，VO=VOH=VCCVI=VIL D导通，VO=VOL=0.7V,3.2.2 二极管与门,设VCC = 5V加到A,
2、B的 VIH=3V VIL=0V二极管导通时 VDF=0.7V,规定3V以上为1,0.7V以下为0,3.2.3 二极管或门,设VCC = 5V加到A,B的 VIH=3V VIL=0V二极管导通时 VDF=0.7V,规定2.3V以上为1,0V以下为0,二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,3.3 CMOS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,二、输入特性和输出特性,输入特性：直流电流为0，看进去有一个输入电容
3、CI，对动态有影响。输出特性：iD = f (VDS) 对应不同的VGS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决定，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 一定时， 这个电阻受VGS 控制、可变。,三、MOS管的基本开关电路,四、等效电路,OFF ，截止状态 ON，导通状态,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、电流传输特性,3.3.5 其他类型的CMOS门电路,
4、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=0 A、B同时为0，Y=1A、B至少有一个是0，Y=1 A、B至少有一个是1，Y=0,1. 与非门 2.或非门,1、与非门,2.解决方法：在每个输入端、输出端各增设一级反 相器。,二、漏极开路的门电路（OD门）,OD输出的与非门,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),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
5、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。,四、三态输出门(Three State),三态门的用途,总线结构,双向数据传输,双极型三极管的开关特性（BJT, Bipolar Junction Transistor）,3.4 TTL门电路3.4.1 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,三极管的输出特性,固定一个IB值，即得一条曲线， 在VCE 0.7V以后，基本为水平直线,特性曲线分三个部分放大区：条件VCE 0.7V, iB 0, iC随iB成正比变化， iC=iB。饱和区：条件VCE 0, VCE 很低，iC 随iB增加变缓
6、，趋于“饱和”。截止区：条件VBE = 0V, iB = 0, iC = 0, ce间“断开” 。,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,四、三极管反相器的开关等效电路,截止状态,饱和导通状态,3.4.2 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,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,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 输出电平不可调 负载能力不强，尤其是高电平输出 输出端不能并联使用 OC门,2、OC门的结构特点,OC门实现的线与,三、三态输出门,三态门的用途,
