数字电子技术基础（第五版）第三章 门电路.pptVIP

第三章 门电路;第3章 门电路;本章主要内容;3.1 概述;(2) 负逻辑：;由表中可以看出;3. 高低电平的实现;图3.1.2高低电平实现原理电路;互补开关电路的原理为;4. 数字电路的概述;(2) 分类：;按导电类型可分为;3.2 半导体二极管门电路; 对于图3.2.1所示二极管开关电路，由于二极管具有单向导电性，故它可相当受外加电压控制的开关。; 当vI＝VIL＝0时，D导通，输出电压vo＝ VOL ＝0;二极管的动态电流波形如图3.2.3所示; 在输入信号频率较低时，二极管的导通和截止的转换时间可以认为是瞬间完成的。但在输入信号频率较高时，此时间就不能忽略了。;3.2.2 二极管与门; 其输入输出及真值表如表3.2.1和3.2.2所示;3.2.3 二极管或门;3.2.2 二极管或门;二极管构成的门电路的缺点:;3.3 CMOS门电路;一、MOS管的类型和符号;NMOS共源极接法电路如图3.3.2（a）所示，输出特性如(b)所示;增强型NMOS共源极接法电路如图3.3.3（a）所示，转移特性如(b)所示;VGS VGS (th) 时,管子导通，iD∝ V 2GS，RON1kΩ;b. 增强型PMOS;增强型PMOS共源极接法电路如图3.3.5（a）所示，转移特性如(b)所示;vGS VGS (th) 时,管子导通，iD∝ V 2GS;c. 耗尽型NMOS;耗尽型NMOS共源极接法电路如图3.3.7（a）所示，转移特性如(b)所示;d. 耗尽型PMOS;耗尽型PMOS共源极接法电路如图3.3.9（a）所示，转移特性如(b)所示;3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理;图3.3.10 CMOS反相器电路;3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理;特点;二、电压传输特性和电流传输特性;AB段：输入低电平;BC段：;2.电流传输特性;3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理;BC段：;三、输入端噪声容限;2.计算方法;其中：;则输入噪声容限为;输入噪声容限和电源电压VDD有关，当VDD增加时，电压传输特性右移，如图3.3.14所示;3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性;图3.3.15为CMOS反相器的两种常用保护电路;在输入信号正常工作范围内，即0≤vI ≤VDD，输入端保护电路不起作用。当vI VDD+VF时，D1导通，将栅极电位vG钳位在VDD+VF，而当vI -VF时， D2导通，将栅极电位vG钳位在－VF，这样使得C1、 C2不会超过允许值。;其输入特性如图3.3.16所示;3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性;其??性曲线如图3.3.18所示;3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性;其特性曲线如图3.3.19所示;3.3.4 CMOS反相器的动态特性;图3.3.20为CMOS非门的输出输入波形。;二、交流噪声容限;三、动态功耗;两个管子同时导通时的功耗PT为;总的动态功耗为;3.3.5 其他类型的CMOS逻辑门;故：;如图2.6.3所示，T1、 T3为两个并联的PMOS， T2、 T4为两个串联的NMOS;3.带缓冲级的CMOS门电路;②输出的高低电平受输入端数目的影响; 改进电路均采用带缓冲级的结构，如图3.3.23为带缓冲级的CMOS与非门电路;输出为;二、漏极开路输出的门电路（OD门）;图3.3.25所示为OD门的逻辑符号;当A、B有一个为低电平，则TN 截止，输出vo＝VDD2，为高电平；当A、B同时为高电平，则TN 导通，输出vo＝0，为低电平。故输出输入的逻辑关系为;3.“线与”的实现;其工作原理为：;输出端逻辑式为;4.上拉电阻RL的计算; 若OD门输出管输出管截止时的漏电流为IOH，负载门高输入为电平时的输入电流为IIH，n为并联OD门（驱动门）的个数，m为负载门输入高电平电流的个数，则有;② OD门输出为低电平;5.OD门的特点：;②电平转换;③实现数据采集;例3.3.1试为图3.3.32电路中的外接电阻RL选定合适的阻值。已知G1、G2为OD与非门74HC03，输出管截止时的漏电流为IOHmax＝5μA，输出管导通时允许的最大负载电流为IOLmax＝5.2mA。G3、G4和G5均为74HC00系列与非门，它们的低电平输入电流和高电平输入电流为1μA。，要求OD门的高电平VOH≥4.4V，低电平VOL≤0.33V. ;解：驱动管输出为高电平时;图3.3.33为CMOS传输门的电路图及逻辑符号。;2.工作原理;3.3.5 其他类型的CMOS逻辑门;3.特点; CMOS双向模拟开关电路是由CMOS传输门和反相器组成，如图3.3.