文档介绍：数字电路,阎石,总结(共3篇) 第3章门电路电路复****基尔霍夫电流定律(KCL):结点的Σi=0基尔霍夫电压定律(KVL):回路的Σu=0 戴维宁定理:任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势E的理想电压源和一个内阻R0串联的电源来等效代替电动势E的数值为有源二端网络的开路电压U0。内阻R0的数值为有源二端网络去源后的网络电阻(令电动势为零,用短路线代替;令恒流源为零,将其开路) 概述门电路:与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门半导体二极管门电路二极管的开关特性二极管与门二极管或门二极管构成的门电路的缺点:1)电平有偏移;2)带负载能力差;故一般只用于IC内部电路高、低电平的基本开关电路:1)单开关电路、2)互补开关电路集成电路:分为双极型—TTL电路、单极型—CMOS电路、混合型 CMOS门电路 1、MOS管的开关特性 N沟道增强型MOS管(简称NMOS管):VGS>VGS(th)开启电压,D-S间形成导电沟道,VGS控制iD 1)输入、输出特性输入特性:栅极电流等于零输出特性: 截止区: 恒流区: vGS?VGS(th),iD?0,截止内阻ROFF达109? iD由vGS决定,而基本与vDS无关。iD?IDS( VGS2?1)2。当vGS??VGS(th),iD?vGS VGS(th) VGS定值见MOS管转移特性曲线,其中IDS是VGS=2VGS(th)时的iD值) 可变电阻区:当VDS较低,VGS一定时,RON?VDSiD ?常数, 电阻RON受VGS控制、可变。近似与VGS成反比,通常RON|VGS(th)|时时,完全导通。VGS为正时沟道变窄,iD绝对值减小,直至VGS>VGS(off)时,导电沟道消失,管子截止。正常工作时,衬底B接源极S或接至系统的最高电位上. 2、CMOS反相器的电路结构和工作原理如右图CMOS逻辑门,由参数对称的增强型N沟道和P沟道MOS管构成,上面负载管(有源负载)代替了电阻。 1)电压、电流传输特性电压传输特性电流传输特性 AB段:VI?VGS(TH)N,T1导通,T2截止?VO?VOH?VDDCD段:VI?VDD?GS(TH)PT2导通,T1截止?VO?VOL?0BC段:VGS(TH)N?VI?VDD?GS(TH)PT1,T2同时导通若T1,T2参数完全对称,VI? 11 VDD时,VO?VDD22 2)输入端噪声容限离VIH和VIL的一定范围内,VO基本不变; 在输出变化允许范围内,允许输入的变化范围称为输入噪声容限 2 例:如图,前一级的输出就是后一级的输入 VNH?VOH(min)?VIH(min)VNL?VIL(max)?VOL(max) VNH?VOH(min)?VIH(min)?(VDD?)?VIH(min)?VDD???30%VDDVNL?VIL(max)?VOL(max)?VIL(max)?(VSS?)??(VSS?)?30%VDD 结论:提高VDD可以提高CMOS反相器的噪声容限3、CMOS反相器的静态输入和输出特性 74HC系列输入特性4000系列输入特性低电平输出特性:VOL?f( IOL),同样的IOL下,VGS??VOL? 3 高电平输出特性:VOH?f( IOH),同样的IOHGS??VOH?越少结论:反向器输出的高低电平与负载电流的大小有关4、CMOS反相器的动态特性1)传输延迟时间 :CI和CL充放电,因为RON较大所以CL充放电影响也较大;,tPLH受CL、VDD影响; ? tPLH,74HC系列为10ns,74AHC系列为5ns。 2)交流噪声容限 3)动态功耗 :PT?VDDITAV,其中ITAV? t41t2 (?iTdt??iTdt) t3Tt1 静态功耗极小,与动态功耗相比,可以忽略 :当VI?,VDD经T1向CL充电有iP;当VI?,CL经T2放电,有iN : 2 PC?CLfVDD PD?PT?PC 5、其他类型的CMOS门电路1)其他逻辑功能的门电路?与非门Y=A?B ?或非门Y?A?B 4 与非门存在的缺点: (1)输出电阻RO受输入状态影响A?1,B?1则RO?RON2?RON4?2RONA?0,B?0则RO?RON1//RON3?A?0,B?1则RO?RON1?RONA?1,B?0则RO?RON3?RON (2)输出的高低电平受输入端数目的影响。输入端越多,VOL越高,VOH也更高(3)使T2、T4的VGS达到开启电压时,对应的VI值不同 1 RON2 或非门存在缺点:1)?;2)或非门串联的PMOS管数目增加时,引起输出高电平变低;3)?4000和74HC系列CMOS门电路中在输入输出端分别加入反相器作缓冲级 2)漏极开路的门电路 a)可