数字电子技术基础 第三章(1).ppt

1、pan hongbing VLSI design institute of Nanjing university，数字电子技术基础第三章门电路，2.1概述，常用门电路具有逻辑功能3360门、门、门、郑智薰门、郑智薰门、郑智薰门、门3.2.1半导体二极管的开关特性，图3.2.1二极管开关电路，图3.2.2二极管的伏安特性，其中：I是通过二极管的电流。 v是添加到二极管两端的电压。图3.2.3二极管电压电流特性的几个茄子近似方法，图3.2.4二极管的动态电流波形，3.2.2二极管和门，缺点：1，高输出，低电平值和高输入，低电平值不相等。一个二极管的传导压降有所不同。2、输出端将负载电阻连接到接地时

2、，负载电阻的变化有时会影响输出的高水平。通常仅用作集成电路内部的逻辑单元。3.2.3二极管或门，输出偏移问题。仅用于集成电路内部的逻辑单元。不能创建具有标准化输出级别的集成电路。3.3 CMOS门电路，3.3.1 MOS管的开关特性在CMOS集成电路中使用金属氧化物半导体场效应电晶体。1.MOS管道的结构和工作原理，图3.3.1 MOS管道的结构和符号，2，MOS管道的输入特性和输出特性，图3.3。2 MOS管道公用源连接和输出特性曲线(A)公用源连接(B)输出特性曲线2)可变电阻区域3)恒流区域，图2.2.13 MOS管道的传输特性，图3，MOS管道的基本开关电路，图3.3.5 MOS管道的

3、基本开关电路，4，MOS8 P通道强化MOS管道图3.3.10 P通道枯竭MOS管道的符号，基本概念：1)钳位电压2)电压极性，3.3.12 CMOS逆变器的电路结构和工作原理，1，CMOS逆变器的电路结构，图2.6.1 CMOS基本概念：逆变器的阈值电压，以及.3.3.3 CMOS逆变器的静态输入和输出特性，1，输入特性，图3.3.16 CMOS逆变器的输入保护电路，(a)CC4000系列的输入保护电路，(b)74HC系列的输入保护电路，(a)图3.3.19 CMOS逆变器的输入特性，(a)图3TPLH:传输延迟时间，在此时间后，输出从低级跳跃转换为高电平。TPD:经常使用平均传输延迟TPD

4、，表示tPHL和tPLH(通常相同)、2、交流噪声容差、图3.3.23 CMOS逆变器的交流噪声容差。逆变器窄脉冲的噪声容差交流噪声容差远高于直流噪声容差。交流噪声容限受电源电压和负载电容的影响。3，动态功耗，动态功耗：CMOS逆变器从一个稳定运行状态突然切换到另一个稳定状态，从而产生额外功耗。PD=PC PT PD是总动态功耗PC用于负载容量充电的功率PT是两个MOS管在短时间内消耗的瞬时传导功耗。图3.3.24 CMOS逆变器的负载容量充电，放电电流，3，动态功耗，图3.3.26 CMOS PC:负载容量充电放电功率CL:负载容量f=1/T输入信号的重复频率VDD:电源电压，PT:瞬时传导

5、功率CPD:不是真正的电容器。F=1/T输入信号的重复频率VDD:电源电压，例如3.3.1 P91，3.3.5其他类型的CMOS门电路，1，其他逻辑功能的CMOS门电路反相器，或非图、非图或门，图3.3.27 CMOS和非图，以及，图3.3.28 CMOS或碑文，图3.3.30缓冲级别的CMOS或非语言电路，2，泄漏打开的输出门电路(OD门)满足输出级别转换、大负载电流吸收、线路和连接等的需要。图3.3.31泄漏开放输出和非泄漏CC40107，示例3.3.2 P96，RL不能太大或太小。RL=(VDD-VOL)/(IOL(max) mIIL)，3，CMOS传输语句，图3.3.35 CMOS传输

6、语句的电路结构和逻辑符号，图3.当C=1时，Vo=RL*Vi/(RL RTG) RTG越小越好，希望输入电压保持不变。4，3状态输出CMOS门电路，图3.3.40 CMOS 3状态门电路结构之一，高电阻状态。牙齿电路结构总是连接到集成电路的输出。图3.3.xx CMOS 3状态门电路结构2 (A)或非语言控制(B)和非语言控制，图3.3.xx CMOS 3状态门电路结构3可以连接到巴士结构。也可以双向传输数据。正确使用3.3.6 CMOS电路、1、输入电路的静电保护1、存储和运输CMOS部件时，建议使用金属屏蔽层作为包装材料，以避免静电。2.组装、调试的时候，要把烙铁和其他工具、仪表、工作台等

7、好好接地。操作员的服装手套等是用没有静电的原料制作的。3、未使用的输入不应悬空。第二，输入电路的过流保护，输入保护电路的钳制二极管电流容量有限，一般为1毫安。1、输入端低内阻信号源，串联保护电阻。2、输入侧大电容，串联保护电阻。3、输入端长天线，串行保护电阻。第三，保护CMOS电路锁定效果，锁定效果：也称为硅控制效果是CMOS电路的固有问题。如果发生锁定效果，设备将永久失效。寄生三极管是寄生三极管形成的硅控制效果。保护措施：1，在输入和输出端设置夹具回路。2、在电源输入端添加解耦电路。3、当系统由几个电源供应设备分别供电时，每个电源供应设备的开、关顺序必须合理。3.3.7 CMOS集成电路的各

8、种系列，4000系列HC/HCT系列AHC/AHCT系列VHC/VHCT系列LVC系列ALVC系列，3.4其他MOS集成电路，3.4.1 PMOS电路是早期MOS电路，两个茄子严重缺点：1，操作速度相对较低2、使用负电源供应器，输出电平为负，不方便连接到TTL电路。3.4.2 NMOS电路增强负载耗尽负载(也称为HMOS电路)、3.5 TTL门电路、3.5.1双极三极管的开关特性1、双极三极管的结构、图3.5.1双极三极管的两种茄子类型(图3.5.2双极三极管的特性曲线(A)输入特性曲线)，6，电晶体逆变电源，P114图3.5.7示例3.5.1 P115计算电路设计是否合理。3.5.2 TTL

9、逆变器的电路结构和工作原理，1，电路结构，图3.5.9 TTL逆变器的典型电路，TTL电路：三极管-三极管逻辑电路()Transistor-Transistor BC段：线性区域。CD段：转折区域。中点是阈值电压或阈值电压VTH。DE段：饱和区域。3，输入噪声容差，3.5.3 TTL逆变器的静态输入和输出特性，1，输入特性，图3.5.11 TTL逆变器的输入等效电路，图3.5.12 TTL逆变器的输入特性，2，2，低电平输出特性，图3.5.15 TTL逆变器低电平输出特性TPLH略大于tPHL。SN7404的典型参数：tPHL=8ns tPLH=12ns，2，交流噪声容限；(A)正脉冲噪声容限

10、；(B)负脉冲噪声容限；图3.5.22 TTL逆变器的交流噪声容限图3.5.24 TTL，图3.5.33集电极开路和非集电极电路和图形符号，图3.5.34 OC门输出并行连接和逻辑图表，示例3.5.5 P133-P134 RL和适当值，3，3状态输出门电路(74H，74L，74S，74LS，744，图3.5.xx 74H系列和非文字(74H 00)的电路结构，图3.5.39饱和三极管，优点：降低传输延迟缺点：提高电路功耗。输出低水平(约0.5V)、图3.5.40 74S系列和非文字(74S 00)的电路结构、图3.5.41 74S系列逆变器电压传输特性的增加、图3.5.42 77 74LS系列的功耗比74S减少了80%。除了3.6 TTL电路外，二极管-三极管逻辑(Diode-Transistor Logic，DTL)高阈值逻辑(High Threshold Logic，HTL)集成注入逻辑(I2L)问：为什么D1，D2可以补偿温度？图3.6.1 ECL或碑文的电路和逻辑符号，图3.6.2 ECL或/或碑文的电压传输特性，2，ECL电路的主要特性，优点：1，当前运行速度最