《数字电子技术 》课件第2章 (4).pptVIP

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(4)平均功耗。CMOS电路的平均功耗为5×10-3mW,而TTL电路为10mW。所以,CMOS电路的功耗要远远小于TTL电路。

(5)扇出系数。CMOS电路驱动同类负载门的个数可以高达50个,而TTL电路仅能驱动8个同类负载门。4.CMOS电路使用常识

尽管CMOS电路的输入端均有保护电路,但这些电路吸收的瞬时能量有限,过大的干扰信号也会破坏保护电路,甚至烧坏芯片。因此,使用时应注意以下几点。

(1)注意静电防护,预防栅极击穿损坏。最好用金属容器存放和运输CMOS器件,以防止外来感应电荷将栅极击穿。焊接时,电烙铁外壳应接地。

(2)正确识别器件的输入和输出端,并正确连接它们。CMOS电路的输入端不得悬空,应该按要求接VDD(电源正极)或VSS(电源负极,通常接地)。一个集成CMOS芯片中,不用的门电路的输入端也不得悬空。(3)在连接电路和插拔电路元器件时必须切断电源,严禁带电操作。

(4)因电路输入阻抗极高,故不用的输入端不能开路,以免感应较高的电压。

(5)栅极接一电阻到地,相当于栅极为低电位,即构成低电平输入方式。【练习1】创建如图2-42所示的TTL电路和CMOS电路传输特性测试电路,并进行电路仿真和测试。

(1)改变图2-42中输入电压VI的数值,用示波器观察输出电压VO的变化(考虑接负载和不接负载两种情况),并将两者关系用坐标曲线表示(纵坐标-VO,横坐标-VI)。

(2)接负载和不接负载测试时,有哪些异同点?2.5逻辑门电路的计算机仿真实验【练习2】将图2-42所示的TTL与非门7400换成CMOS与非门74HC00,并进行电路仿真和测试。

(1)改变输入电压VI的数值,用示波器观察输出电压VO的变化(考虑接负载和不接负载两种情况),并将两者关系用坐标曲线表示(纵坐标-VO,横坐标-VI)。

(2)接负载和不接负载测试时,有哪些异同点?

(3)比较TTL电路与CMOS电路的电压传输特性有哪些异同点。图2-42练习1图2.3.1NMOS电路

1.NMOS非门

MOS非门电路如图2-32所示。图中VN1为驱动管,VN2为负载管。当输入A为低电平时,即VGS1VTH,则VN1截止,输出F为高电平。当输入A为高电平时,VN1导通,输出为低电平。

由以上分析可知,该电路实现了非逻辑功能,即F=。图2-32NMOS非门电路2.NMOS与非门和或非门

NMOS与非门电路如图2-33(a)所示,其中VN1和VN2为驱动管,VN3为负载管。当输入A、B全为高电平时,VN1、VN2同时导通,输出F为低电平;若A、B中至少有一个为低电平,则VN1、VN2中至少有一个截止,致使输出F为高电平。因此,图2-33(a)所示电路实现了与非逻辑功能,即F=。图2-33NMOS与非门和或非门2.3.2CMOS电路

1CMOS非门

MOS非门电路如图2-34所示,其中NMOS管VN为驱动管,PMOS管VP为负载管,两管的栅极相连作输入端,两管漏极相连作输出端。

(1)当输入A为高电平时,VN导通而VP截止,于是输出F为低电平,VO=VOL≈0V。

(2)当输入A为低电平时,VP导通而VN截止,于是输出F为高电平,VO=VOH≈VDD。

由以上分析可见,该电路具有非门的逻辑功能,即F=。图2-34CMOS非门电路2.CMOS与非门和或非门

基本的CMOS与非门如图2-35(a)所示,在电路中,两个NMOS管VN1、VN2串接作为驱动管,两个PMOS管VP1、VP2并接作为负载管。输入A、B中只要有一个为低电平,两个串接的NMOS管中至少有一个截止,而两个并接的PMOS管必然有一个导通,于是输出F为高电平;当输入A、B全为高电平时,串接的VN1、VN2均导通,并接的VP1、VP2全截止,于是输出为低电平。因此,电路实现与非逻辑功能,即F=。图2-35CMOS与非门和或非门3.CMOS传输门

图2-36所示为CMOS传输门电路及逻辑符号,它由一个NMOS管VN和一个PMOS管VP并接而成,C和为两个控制端,分别连在NMOS管VN和PMOS管VP的栅极。A为输入端,B为输出端。图2-36传输门电路及逻辑符号2.4.1TTL电路使用常识

1.TTL门系列电路

为满足提高工作速度及降低功耗等需要,TTL电路有多种标准化产品,尤其以54/74系列应用最为广泛。其中54系列为军品,工作温度为-55~+1

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