门电路 (简)资料
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A B Q1 Q2 Q3 Q4 Z VDD Q2 A B Z Q1 Q3 Q4 Z
L L H H
A 0 0 1 1
L H L H
B 0 1Fra Baidu bibliotek0 1
off off on on
Z 1 1 1 0
on on off off
off on off on
on off on off
H H H L
Z AB
A B
CMOS 管 ( 意为互补 ) 。 MOS 管有增强型和耗尽型两种。在
数字电路中，多采用增强型。
3.3 CMOS门电路
MOS门电路特点：对比TTL门电路
1、控制信号：TTL为电流控制器件，MOS属于电压控制器件。
2、电路极性： TTL为双极性电路， MOS属于单极性电路。 双极性电路：电源电压对地为正，只有正逻辑；
层做包装材料。
3.3 CMOS门电路
多余或暂时不用的输入端的处理
（1）多余或暂时不用的输入端的不能悬空；
数字电子技术
贺付亮 电子信息工程学院 fulighter@163.com
Southwestern University
第三章 门电路
1
2 3
半导体二极管门电路
CMOS门电路
TTL门电路
4
CMOS与TTL之间接口电路
3.1 概述
1. 门电路
是用以实现逻辑关系的电子电路，与基本逻辑关系相
对应。 门电路主要有：与门、或门、与非门、或非门、异
2. 二极管与门 3. 二极管或门
由于这些电 路有严重的 缺点，在集 成电路中并 不使用，但 可帮助理解 集成门的工 作原理。
A B
Y
3.3 CMOS门电路
MOS门电路：以MOS管作为开关元件构成的门电路。 MOS 管 有 NMOS 管 和 PMOS 管 两 种 。 当 NMOS 管 和 PMOS 管成对出现在电路中，且二者在工作中互补，称为
正逻辑：用高电平代表1、低点平代表0。（数字电路中采用）
负逻辑：用高电平代表0、低点平代表1。
v
VH
正逻辑 1 0
v
负逻辑 0
高电平
VH
VL 1
VL
低电平 t t
3.1 概述
4. 集成电路
IC（Integrated Circuits）：将元、器件制作在同一硅片上，
以实现电路的某些功能。 集成电路的优点：体积小、 1961 年美国德克萨斯仪器 重量轻、可靠性高，功耗 SSI（Small-Scale Integration）： 10 个门电路。 公司首先制成集成电路。 低。目前单个集成电路上 MSI（Medium-Scale Integration）： 10~100 个门电路。 英文 Integrated Circuit, 已能作出数千万个三极管， 简称IC。 个门电路。 而其面积只有数十平方毫 LSI（Large-Scale Integration）：1000~10000 米。 VLSI（Very Large-Scale Integration）： 10000个门电路。
单极性电路：包括正、负两种逻辑 。
3、功耗问题：TTL功耗大（1~5mA/门）， MOS管功耗较低。 4、驱动能力： MOS管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。 5、逻辑电平范围：MOS电路高低电平相差大，抗干扰强，逻辑电平 范围在（5~15V）;TTL电路高低电平相差小，只能在5V下工作。
3.3 CMOS门电路
前缀
系列助记符
功能数字
3.3 CMOS门电路
CMOS电路的使用注意事项
输入电路的静电保护 CMOS 电路的输入端设置了保护电路，给使用者带
来很大方便。但是，这种保护还是有限的。应注意以下几 点： （1）所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必 须可靠接地。 （ 2 ）存储和运输 CMOS 电路，最好采用金属屏蔽
当EN= 0时，TG导通，F=A； 当EN= 1时，TG截止，F为高阻输出。
3.3 CMOS门电路
CMOS系列及命名方法
74 FAM nn
HC（ High-speed CMOS ，高速 CMOS 系列）； 例： 74HC04商用高 HCT（High-speed CMOS, 前缀：74—商用系列；54—军用系列。 速CMOS 六反相 TTL compatible ，与 TTL兼 容的高速CMOS 系列）； 助记符：以字母表示系列类型。 器； VHC（Very High-speed CMOS，甚高速 CMOS商用 系 74HCT00 功能数字：以数字表示电路的 列）； 高速 CMOS 四 -二 VHCT: Very High-speed 逻辑功能。 CMOS, TTL compatible，与 输入与非门。 TTL兼容的甚高速CMOS 系 列）。
或门等。
门电路的两种输入，输出电平： 高电平、低电平。它们分别对应逻 辑电路的1,0状态。
注意：各种门电路的工作 原理，只要求一般掌握； 而各种门电路的外部特性 和应用是要求重点。
3.1 概述
2. 高低电平
高电平：数字电路中较高电平代数值的范围。
低电平：数字电路中较低电平代数值的范围。
3. 正负逻辑
CMOS反相器
PMOS管
A 0 1
Z 1 0
ZA
A
Z
NMOS管
工作特点： TP 和 VTN 总是 一管导通而另一管截止，流 过VTP和 VTN的静态电流极小 （纳安数量级）。 因而CMOS反相器的静态 功 耗 极 小 。 这 是 CMOS 电 路 最突出的优点之一。
3.3 CMOS门电路
CMOS与非门
3.2 半导体二极管门电路
门电路的实现 ——电子开关，用来接通或断开电路的开关器件。 1. 半导体二极管的开关特性
两种工作状态： 二极管具有单向导电性：
正向导通，反向截止，相当于一个受电压控制的 1）接通（要求其阻抗很小，相当于短路） 电子开关。 2 ）断开（要求其阻抗很大，相当于开路）
3.2 半导体二极管门电路
3.3 CMOS门电路
CMOS三态门
Three-state gate是 一种重要的总线接口 电路。 三态: 指其输出既可 以是一般二值逻辑电 路的正常的高电平或 低电平，又可以保持 特有的高阻抗状态 （Hi-Z）。 处于高阻抗状态时， 输出电阻很大，相当 于开路，没有任何逻 辑控制功能。 高阻态的意义:实际 电路中在不断开电路 下实现功能性断开。
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H H H L
Z AB
A B
CMOS 管 ( 意为互补 ) 。 MOS 管有增强型和耗尽型两种。在
数字电路中，多采用增强型。
3.3 CMOS门电路
MOS门电路特点：对比TTL门电路
1、控制信号：TTL为电流控制器件，MOS属于电压控制器件。
2、电路极性： TTL为双极性电路， MOS属于单极性电路。 双极性电路：电源电压对地为正，只有正逻辑；
层做包装材料。
3.3 CMOS门电路
多余或暂时不用的输入端的处理
（1）多余或暂时不用的输入端的不能悬空；
数字电子技术
贺付亮 电子信息工程学院 fulighter@163.com
Southwestern University
第三章 门电路
1
2 3
半导体二极管门电路
CMOS门电路
TTL门电路
4
CMOS与TTL之间接口电路
3.1 概述
1. 门电路
是用以实现逻辑关系的电子电路，与基本逻辑关系相
对应。 门电路主要有：与门、或门、与非门、或非门、异
2. 二极管与门 3. 二极管或门
由于这些电 路有严重的 缺点，在集 成电路中并 不使用，但 可帮助理解 集成门的工 作原理。
A B
Y
3.3 CMOS门电路
MOS门电路：以MOS管作为开关元件构成的门电路。 MOS 管 有 NMOS 管 和 PMOS 管 两 种 。 当 NMOS 管 和 PMOS 管成对出现在电路中，且二者在工作中互补，称为
正逻辑：用高电平代表1、低点平代表0。（数字电路中采用）
负逻辑：用高电平代表0、低点平代表1。
v
VH
正逻辑 1 0
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负逻辑 0
高电平
VH
VL 1
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低电平 t t
3.1 概述
4. 集成电路
IC（Integrated Circuits）：将元、器件制作在同一硅片上，
以实现电路的某些功能。 集成电路的优点：体积小、 1961 年美国德克萨斯仪器 重量轻、可靠性高，功耗 SSI（Small-Scale Integration）： 10 个门电路。 公司首先制成集成电路。 低。目前单个集成电路上 MSI（Medium-Scale Integration）： 10~100 个门电路。 英文 Integrated Circuit, 已能作出数千万个三极管， 简称IC。 个门电路。 而其面积只有数十平方毫 LSI（Large-Scale Integration）：1000~10000 米。 VLSI（Very Large-Scale Integration）： 10000个门电路。
单极性电路：包括正、负两种逻辑 。
3、功耗问题：TTL功耗大（1~5mA/门）， MOS管功耗较低。 4、驱动能力： MOS管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。 5、逻辑电平范围：MOS电路高低电平相差大，抗干扰强，逻辑电平 范围在（5~15V）;TTL电路高低电平相差小，只能在5V下工作。
3.3 CMOS门电路
前缀
系列助记符
功能数字
3.3 CMOS门电路
CMOS电路的使用注意事项
输入电路的静电保护 CMOS 电路的输入端设置了保护电路，给使用者带
来很大方便。但是，这种保护还是有限的。应注意以下几 点： （1）所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必 须可靠接地。 （ 2 ）存储和运输 CMOS 电路，最好采用金属屏蔽
当EN= 0时，TG导通，F=A； 当EN= 1时，TG截止，F为高阻输出。
3.3 CMOS门电路
CMOS系列及命名方法
74 FAM nn
HC（ High-speed CMOS ，高速 CMOS 系列）； 例： 74HC04商用高 HCT（High-speed CMOS, 前缀：74—商用系列；54—军用系列。 速CMOS 六反相 TTL compatible ，与 TTL兼 容的高速CMOS 系列）； 助记符：以字母表示系列类型。 器； VHC（Very High-speed CMOS，甚高速 CMOS商用 系 74HCT00 功能数字：以数字表示电路的 列）； 高速 CMOS 四 -二 VHCT: Very High-speed 逻辑功能。 CMOS, TTL compatible，与 输入与非门。 TTL兼容的甚高速CMOS 系 列）。
或门等。
门电路的两种输入，输出电平： 高电平、低电平。它们分别对应逻 辑电路的1,0状态。
注意：各种门电路的工作 原理，只要求一般掌握； 而各种门电路的外部特性 和应用是要求重点。
3.1 概述
2. 高低电平
高电平：数字电路中较高电平代数值的范围。
低电平：数字电路中较低电平代数值的范围。
3. 正负逻辑
CMOS反相器
PMOS管
A 0 1
Z 1 0
ZA
A
Z
NMOS管
工作特点： TP 和 VTN 总是 一管导通而另一管截止，流 过VTP和 VTN的静态电流极小 （纳安数量级）。 因而CMOS反相器的静态 功 耗 极 小 。 这 是 CMOS 电 路 最突出的优点之一。
3.3 CMOS门电路
CMOS与非门
3.2 半导体二极管门电路
门电路的实现 ——电子开关，用来接通或断开电路的开关器件。 1. 半导体二极管的开关特性
两种工作状态： 二极管具有单向导电性：
正向导通，反向截止，相当于一个受电压控制的 1）接通（要求其阻抗很小，相当于短路） 电子开关。 2 ）断开（要求其阻抗很大，相当于开路）
3.2 半导体二极管门电路
3.3 CMOS门电路
CMOS三态门
Three-state gate是 一种重要的总线接口 电路。 三态: 指其输出既可 以是一般二值逻辑电 路的正常的高电平或 低电平，又可以保持 特有的高阻抗状态 （Hi-Z）。 处于高阻抗状态时， 输出电阻很大，相当 于开路，没有任何逻 辑控制功能。 高阻态的意义:实际 电路中在不断开电路 下实现功能性断开。