文档介绍：第二章 门电路
概述
分立元件门电路
TTL门电路
MOS门电路
TTL门电路与CMOS门电路
小结
1
概述
门电路——实现基本逻辑关系的电子电路
主要构成
逻辑门电路的性能和特点——逻辑特性、电气特性
本章讨论：内部结构、工作原理、外部特性
双极性逻辑门电路
DTL——二极管、三极管逻辑门电路
TTL——晶体管、晶体管逻辑门电路
ECL——发射极耦合逻辑门电路
HTL——高阈值逻辑门电路
I2L——高集成度逻辑门电路
单极性逻辑门电路
（场效应管）
NMOS
PMOS
CMOS——互补对称型
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2
分立元件门电路
分立元件的开关特性：
理想开关特性: 开关K断开时，开关两端的电压为外部电压，通过开关的电流为0，开关等效电阻为∞。开关闭合时，开关两端电压为0，开关等效电阻为0
二极管开关特性
三极管开关特性
MOS管开关特性
正负逻辑及其它
分立元件门电路
二极管与门
二极管或门
三极管反相器
DTL门电路
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3
二极管开关特性
二极管符号
二极管加正向电压
如图a所示：若VE＞V0,二极管导通,二极管导通电压VD= 硅管 （VD= 锗管）
二极管加反向电压
如图b所示：若VE＜0V 二极管截止 I=0
结论——二极管具有单向导电性
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4
三极管开关特性
三极管符号
三极管的工作状态
三极管有三个工作状态：截止状态、放大状态和饱和状态
分析
结论——在数字电路中三极管作为开关元件主要工作在饱和状态（“开”态）和截止状态（“关”态）
当Vi= ViL（＜ VBE）时，T截止 VO = EC
当Vi= ViH时（且iB ＞ iBS），T饱和导通 VO = VCES≈
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5
三极管工作状态——分析
三极管的工作状态
截止状态：当输入电压Vi较小时，VBE＜0， iB 、iE、iC≈0，RC上无压降。输出电压VCE等于VCC
放大状态：当输入电压Vi上升（＞），三极管导通，有iC=ß iB 、 iE = iC + iB ，在放大状态下（ iB ＜ iBS），输出电压VCE = VCC - iC RC
饱和状态：随着输入电压Vi继续上升， iB 、iE、iC增加， VCE = VCC - iC RC减小，三极管集电极正偏。 iB ＞ iBS，输出电压VCE = VCES （ ≈ 硅管）
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6
MOS管开关特性
MOS管结构图及逻辑符号
NMOS管工作原理分析
MOS管工作在截止与导通状态
结论: VGS ＜ VTH时，NMOS管截止，V0=VDD （R很大）
VGS ＞ VTH 时，NMOS管导通，V0≈0V （R较小）
（ VTH ——开启电压或阈值电压）
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7
NMOS管工作原理
MOS管的工作原理
分析
,衬底感应出电子,当VGS较小时,感应的电子被衬底空穴中和, iDS =0( iDS :漏_源极电流)。
称高阻区(截止区)
电子 ，>VTH,在外电场VDS作用下, iDS>0。称电阻区。NMOS为导通状态。
,沿沟道D S有压降,当VDS VGD ，使VGD < VTH 导电沟道处于断开临界状态, iDS 恒定。称:恒流区.
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工作状态
8
NMOS管工作状态
MOS管的工作状态
截止状态：若VGS小于NMOS管的开启电压VT，则NMOS管工作在截止状态，iDS≈0，输出电压VDS≈VDD 称“关态”
导通状态：若VGS大于NMOS管的开启电压VT，则NMOS管工作在导通状态，iDS= VDD /（RD+rDS），输出电压VDS=rDS VDD /（RD+rDS） （当rDS ＜＜ RD ，则VDS≈0V） 称“开态”
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正负逻辑及其它
数字电路中的高电平与低电平
电路中能区分高、低电平既可——使门电路导通或截止。一般地，其取值有允许的范围——由电路特性决定。
数字电路中的正负逻辑问题
正负逻辑的定义：
设定：VL为0，VH为1—