门电路详细课程课件

+,V,DD,+10V,B,1,G,1,D,1,S,1,u,A,u,Y,T,N,T,P,B,2,D,2,S,2,G,2,V,SS,+,-,u,GSN,+,-,u,GSP,2. 3,CMOS,集成,门电路,2. 3. 1,CMOS,反相器,一、,电路组成及工作原理,A,Y,1,0V,+,10,V,u,A,u,GSN,u,GSP,T,N,T,P,u,Y,0,V,U,TN,U,TN,U,TP,导通,截止,0,V,U,TN,= 2 V,U,TP,=,-,2 V,+10V,R,ONP,u,Y,+V,DD,10V,S,T,N,T,P,+10V,R,ONN,u,Y,+V,DD,0V,S,T,N,T,P,输入端保护电路:,C,1,、,C,2,栅极等效,输入,电容,0 ,u,A,V,DD,+,u,DF,D,导通电压：,u,DF,= 0.5 0.7 V,u,A,-,u,DF,二极管导通时，限制了电容两端电压的增加。,保护网络,+,V,DD,u,Y,u,A,T,P,D,1,C,1,C,2,R,S,T,N,D,2,D,3,V,SS,D,1,、D,2,、D,3,截止,D,2,、D,3,导通,u,G,=,V,DD,+,u,DF,D,1,导通,u,G,=,-,u,DF,二、,静态特性,1. 电压传输特性：,i,D,+,V,DD,B,1,G,1,D,1,S,1,+,u,I,-,u,O,T,N,T,P,B,2,D,2,S,2,G,2,V,SS,A,B,C,D,E,F,U,TN,V,DD,U,TH,U,TP,U,NL,U,NH,AB,段：,u,I,U,TN,，,u,O,=,V,DD 、,i,D,0，,功耗极小。,0,u,O,/V,u,I,/V,T,N,截止、,T,P,导通，,BC,段：,T,N,导通,，,u,O,略,下降。,CD,段：,T,N,、T,P,均,导通。,DE,、,EF,段：,与,BC,、,AB,段对应，,T,N,、T,P,的状态与之相反。,转折电压,指为,规定值时，允许波动的最大范围。,U,NL,：,输入为低电平时的噪声容限。,U,NH,：,输入为高电平时的噪声容限。,= 0.3,V,DD,噪声容限：,2. 电流传输特性：,i,D,+,V,DD,B,1,G,1,D,1,S,1,+,u,I,-,u,O,T,N,T,P,B,2,D,2,S,2,G,2,V,SS,A,B,C,D,E,F,U,TN,V,DD,U,TH,U,TP,U,NL,U,NH,0,u,O,/ V,u,I,/ V,A,B,C,D,E,F,0,i,D,/,mA,u,I,/ V,U,TH,电压传输特性,电流传输特性,AB,、,EF,段：,T,N,、T,P,总有一个为,截止状态，故,i,D,0,。,CD,段：,T,N,、,T,p,均,导通，流过两管的漏极电流达到最大值,i,D,=,i,D,（max),。,阈值电压：,U,TH,=,0.,5,V,DD,（,V,DD,=,3 18 V）,2. 3. 2,CMOS,与非门、或非门、与门和或门,A,B,T,N1,T,P1,T,N2,T,P2,Y,0 0,0 1,1 0,1 1,截,通,截,通,通,通,通,截,截,通,截,截,截,截,通,通,1,1,1,0,与非门,一、,CMOS,与,非门,u,A,+,V,DD,+10,V,V,SS,T,P1,T,N1,T,P2,T,N2,A,B,Y,u,B,u,Y,A,B,&,0,0,1,0,0,1,1,1,Y =,或非门,二、,CMOS,或,非门,u,A,+,V,DD,+10,V,V,SS,T,P1,T,N1,T,N2,T,P2,A,B,Y,u,B,u,Y,A,B,T,N1,T,P1,T,N2,T,P2,Y,0 0,0 1,1 0,1 1,截,通,截,通,通,通,通,截,截,通,截,截,截,截,通,通,1,0,0,0,A,B,1,0,0,1,0,0,1,1,1,三、,CMOS,与门和或,门,1.,CMOS,与门,A,B,&,Y,1,+,V,DD,V,SS,T,P1,T,N1,T,P2,T,N2,A,B,Y,A,B,Y,&,+,V,DD,B,1,G,1,D,1,S,1,A,T,N,T,P,B,2,D,2,S,2,G,2,V,SS,2.,CMOS,或门,Y,1,+,V,DD,B,1,G,1,D,1,S,1,A,T,N,T,P,B,2,D,2,S,2,G,2,V,SS,A,B,1,A,B,Y,1,+,V,DD,V,SS,T,P1,T,N1,T,N2,T,P2,A,B,Y,四、带缓冲的,CMOS,与非门和或非,门,1. 基本电路的主要缺点,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。,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。,1,A,B,Y,与非门,或非门,同理,缓冲,或非门,与非门,缓冲,&,1,1,2. 3. 3,CMOS,与或非门和异或门,一、,CMOS,与或非门,1. 电路组成：,&,&,&,A,B,C,D,&,1,Y,A,B,C,D,Y,1,2. 工作原理：,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：,&,&,&,A,B,Y,2. 工作原理：,&,Y,A,B,=1,由,CMOS,基本电路,(,与非门,),组成。,2. 3. 4,CMOS,传输门、三态门和漏极开路门,一、,CMOS,传输门,(,双向模拟开关,),1. 电路组成及符号：,T,P,C,V,SS,+V,DD,I,O,/,u,u,O,I,/,u,u,T,N,C,I,O,/,u,u,O,I,/,u,u,TG,2. 工作原理：,T,N,、T,P,均导通，,T,N,、T,P,均截止，,导通电阻小(几百欧姆),关断电阻大,(, 10,9,),(,TG,门 ,T,ransmission,G,ate),二、,CMOS,三态门,1. 电路组成,+,V,DD,V,SS,T,P2,T,N1,T,P1,A,Y,T,N2,1,2. 工作原理,Y,与上、下都断开,T,P2,、T,N2,均截止,Y,=,Z,(,高阻态 非 1 非 0,),T,P2,、T,N2,均导通,0,1,1,使能端,0,1,0,控制端低电平有效,(,1 或 0,),3. 逻辑符号,或,Y,A,1,EN,Y,A,1,EN,EN,控制端高电平有效,三、,CMOS,漏极开路,门,(,OD,门,O,pen,D,rain,),1. 电路组成,B,A,&,1,+,V,DD,Y,B,G,D,S,T,N,V,SS,R,D,外接,Y,A,B,&,符号,漏极开路，工作时必须外接电源和电阻。,2. 主要特点,可以实现线与功能：,输出端用导线连接起来实现与运算。,Y,C,D,&,P,1,P,2,+,V,DD,Y,R,D,可实现逻辑电平变换：,带负载能力强。,2. 3. 5,CMOS,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,3,18,V,，,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,7,15,V,，,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,t,pd,标准门 = 100,ns,HCMOS = 9ns,HCMOS: 54/74,系列,54/74,HC,(,带缓冲输出,),54/74,HCU,(,不带缓冲输出,),54/74,HCT,(,与,LSTTL,兼容,),二、高速,CMOS (HCMOS),集成电路,三、,CMOS,集成电路的主要特点,功耗极低。,LSI：,几个,W,， MSI：100,W,电源电压范围宽。,CC4000,系列：,V,DD,= 3 18 V,抗干扰能力强。,输入端噪声容限 = 0.3,V,DD, 0.45,V,DD,逻辑摆幅大。,输入阻抗极高。,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。,集成度很高，温度稳定性好。,抗辐射能力强。,成本低。,CC4000,系列： 50个,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 （ 10,8,）,故,输入电流,0,，电阻上的压降,0。,