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第二章 门电路 本章重点 2.2.1 半导体二极管的开关特性 2.2.3 二极管或门 二极管构成的门电路的缺点 2.3 CMOS门电路 二、 MOS场效应管介绍 MOS管的结构 图2.3.2 N沟道 MOS管共源接法及其输出特性曲线 (a)共源接法 (b)输出特性曲线 图2.3. 3 NMOS管的转移特性 三、MOS管的基本开关电路 四、等效电路 图2.3.6 P沟道增强型MOS管 五、MOSFET的开关作用 2.3.2 CMOS反相器电路结构与工作原理 二、电压、电流传输特性 图2.3.13 CMOS反相器的电流传输特性 三、输入端噪声容限 图2.3.15(a) 不同VDD下CMOS反相器的噪声容限 图2.3.15(b) CMOS反相器输入端噪声容限与VDD的关系 2.3.3 CMOS反相器的静态输入特性和输出特性 ★为了正确地处理门电路与门电路，以及门电路与其它电路之间的连接问题，必须了解门电路输入端和输出端的伏安特性，即输入特性和输出特性。 二、输出特性 图2.3.21 CMOS反相器的高电平输出特性 2.3.5 其他类型的CMOS门电路 3)带缓冲级的CMOS门电路 解决办法 二、漏极开路的门电路（OD门） OD门外接负载电阻RL的计算 为保证输出高电平不低于规定的VOH值 ，RL不宜选得过大。由以上分析列出RL最大值的公式： 在最坏情况下，只有一个OD门导通，流过RL的电流和负载电流全部灌入该导通的OD门中，所以RL的值不可太小，以确保灌入导通OD门的电流不超过最大允许的负载电流IOL(max)。由以上分析可列出RL最小值的公式： 三. CMOS传输门 四、三态输出门（Three State Output Gate ,TS） 三态门的用途 2.3.7 CMOS数字集成电路的各种系列 2.4 TTL门电路 2.4.1 半导体三极管的开关特性 二、三极管的输入特性和输出特性 三极管的输出特性(NPN) 四、三极管的开关等效电路 五、动态开关特性 六、三极管反相器 2.4.2 TTL反相器的电路结构和工作原理 二、电压传输特性 三、输入噪声容限 一、输入特性 二、输出特性—高电平输出特性 二、输出特性—低电平输出特性 应用举例：例2.4.2 三、输入端负载特性 2.4.5 其他类型的TTL门电路 一、其他逻辑功能的门电路 2. 或非门 4. 异或门 二、集电极开路的门电路(OC门) 1、推拉式输出电路结构的局限性 2、OC门的结构特点 OC门实现的线与 3、外接负载电阻RL的计算 三、三态输出门(TS门) 三态门的用途 2.4.6 TTL数字集成电路的各种系列 本章小结： 三、数字集成电路的分类 +5V Y R4 R2 R1 4k T2 R3 T4 T1 T5 b1 c1 1k? 1.6 k? 130? A D1 D2 输入级 倒相级 输出级 0.2V 3.4V 1、当输入A为低电平VIL=0.2V时： RL 0.9V 0.2V 0.2V T1饱和导通，T2截止，Vc2为高电平，从而T4导通， Ve2为低电平,T5截止，输出为高电平VOH。VOH=5 –VD2-VBE4 -VR2?3.4V 2、当输入A为高电平VIH=3.4V时： +5V Y R4 R2 R1 4k T2 R3 T4 T1 T5 b1 c1 1k? 1.6 k? 130? A D1 D2 0.2V 3.4V 电位箝 在2.1V 3.4V 4.1V 3.4V 1.4V T1导通,T2饱和导通,T5饱和导通, T4截止； 输出为低电平VOL。 1.0V T1:发射结反偏，集电结正偏，处于倒置放大状态?C、E作用颠倒。 √ √ +5V Y R4 R2 R1 4k T2 R3 T4 T1 T5 b1 c1 1k? 1.6 k? 130? A D1 D2 输入级 倒相级 输出级 0.2V 3.4V 输出级：推拉式电路，有效地降低了输出级的静态功耗并提高了驱动负载的能力； D2：确保T5饱和导通时T4可靠截止。 D1：抑制负向干扰. 0V 5V 3.0 2.0 1.0 0.5 1.0 1.5 VI/V VO/V 0 A C D E B 当输入VI0.6V时，T5截止T4导通，输出Vo为高电平 当输入1.3VVI0.7V时，T5截止T4导通，但T2导通放大，输出Vo线性下降 当输入为1.4V左右时，T5、T2导通，但T4截止，输出Vo急剧下降为低电平。 当输入继续升高，T5、T2导通，T4截止，输出Vo为低电平不再变化。 即输出电压随输入电压的变化曲线。 截止区 线性区 转折区 饱和区 VTH VT