《zdl3门电路》PPT课件

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
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
3.2 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
3.3.1 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 ＜ VTHN时，NMOS管截止，r很大 VGS ＞ VTHN 时，NMOS管导通，r较小 （ VTHN ——NMOS开启电压或阈值电压）
NMOS管的工作原理
NMOS管工作原理
概述
第三章 门电路
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
3.1 概述
门电路——实现基本逻辑关系的电子电路
主要构成
DTL——二极管、三极管逻辑门电路
双极性逻辑门电路
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
分析 逻辑真值表、逻辑符号与表达式
真值表
AB
Y
00
0
01
0
10
0
11
1
逻辑表达式
Y AB
逻辑符号
二极管与门电路
二极管与门_原理分析
分析：设输入高电平为3V，输入低电平为0V。VCC=5V
*当VA、VB =0V ,二极管DA、DB均导通，VY =VA +VDA =0+0.7=0.7V *当VA、VB =3V ,二极管DA、DB均导通，VY =VA +VDA =3+0.7=3.7V
VDD /（RD+rDS），输出电压VDS=rDS VDD /（RD+rDS） （当rDS ＜＜ RD ，则
VDS≈0V）
称“开态”
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
（VD=0.2V 锗管）
i Vcc VD
RL
图a (加正向电压）
图b
* 二极管加反向(加电反向压电压）
如图b所示：若VCC＜0V
二极管截止
i=0
结论——二极管具有单向导电性(正向导通,反向截止)
二极管开关特性—等效电路 二极管伏安特性曲线与等效电路
三种等效电路： (a)----二极管正向导通压降和正向电阻不能忽略 (b)----二极管正向导通压降不能忽略和正向电阻忽略 (c)----二极管正向导通压降和正向电阻都忽略
• 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
3.2.1 二极管开关特性
二极管符号
* 二极管加正向电压和伏安特性曲线及等效电路
如图a所示：若VCC＞V0,二极管导通,二极管导通电压VD=0.7V 硅管
分析 逻辑真值表、逻辑符号与表达式
真值表
AB
Y
00
0
01
1
10
1
11
1
逻辑表达式
Y AB
逻辑符号
二极管或门电路
二极管或门_原理分析
分析：设输入高电平为3V，输入低电平为0V
*当VA、VB =0V ,二极管DA、DB均截止，VY =0V *当VA、VB =3V ,二极管DA、DB均导通，VY =VA -VDA =3-0.7=2.3V *当VA =0V、VB =3V ,二极管DB导通， VY =VB -VDB =3-0.7=2.3V *当VA =3V、VB =0V ,二极管DA导通， VY =VA -VDA =3-0.7=2.3V 结论：实现或关系
三极管工作状态——分析 三极管的工作状态
截 输止出状电态压：VCE当等输于入VCC电压Vi较小时，VBE＜0， iB 、iE、iC≈0，RC上无压降。 放 iC 大+ 状iB态，：在当放输大入状电态压下Vi（上升iB（＜＞0i.BS7）V），，输三出极电管压导VC通E =，V有CCi-C=ißC iRBC 、 iE = 饱 R硅C减和管小状），态三：极随管着集输电入极电正压偏Vi。继续iB上＞升，iBS，iB 输、出iE电、压iC增VCE加=，VCEVSCE（= ≈VC0C .-3iVC
*当VA =0V、VB =3V ,二极管DA导通， VY =VA +VDA =0+0.7=0.7V *当VA =3V、VB =0V ,二极管DB导通， VY =VB +VDB =0+0.7=0.7V 结论：实现与关系
3.2.3 二极管或门
二极管或门——能实现或逻辑功能的电路称为或门 二极管或门电路
3.5.1 三极管开关特性 三极管符号（NPN型 和 PNP型）
三极管的工作状态 三极管的三个工作状态：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≈0.2V
iDS 恒定。称:恒流区.
VGD ，使VGD < VTH 导电沟道处于断开临界状态,
工作状态
NMOS管工作Baidu Nhomakorabea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=
分析
1.在栅_源极间加正向电压VGS ,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)
2.当VGS 电子 ，产生电子层N沟道.当VGS>VTH,在外电场VDS作用下, iDS>0。
称电阻区。NMOS为导通状态。
3.由于iDS,沿沟道D S有压降,当VDS
正负逻辑的定义：
设定： VL为0，VH为1——正逻辑 VL为1，VH为0——负逻辑
正负逻辑的描述:
正与逻辑
负或逻辑
*真值表：
AB Y 00 0 01 0 10 0 11 1
*表达式：
Y AB
*逻辑图
*真值表：
11
1
10
1
01
1
00
0
*表达式：
Y' A'B'
*逻辑图
3.2.2 二极管与门
二极管与门——能实现与逻辑功能的电路称为与门 二极管与门电路