门电路

• 原理电路
去掉上部Tp管，使漏极D开路 使用条件： 外接上拉电阻和电源 主要应用： 输出线与 实现逻辑电平移位
3. CMOS传输门
•CMOS TG原理电路和逻辑符号
C=1 时， VI : C=0 时，
0 ~ (VDD -VTN ) TN 通 VO =VI (模拟量传送) VO =Z
VTP ~ VDD TP 通 TN ,TP管断
三、DTL门电路
电路静态工作分析：
不同输入电平 下, 值确定 VP
比较
大小
I0 ~I1
DTL门电路的改进电路
图（a）电路：
D3、D4 R1
VPH被箝位 电平移动，
VPH 2.1V
D1、D2 被反向
偏置
图（a）
DTL门电路的改进电路
图（b）电路：
T1 D3
T 1 处于放大状态，属 具有放大环节的DTL门。
二、电气特性讨论
1.电压传输特性 VO =f(VI ) T2 ， a b段：截止区， T5截止 T5 截止 b c段：线形区， T2 通， c d段：转折区， T5 通 T2 ， d e段：饱和区， T2 ， T5 深饱和 门阈值电压 VT － 转折区中间电压
2.输入特性 I I =f(VI )
V CC V OH min R max m I OH N i N I IH
V P为低电平时,
V CC V OL max N I IL I LL max R
V CC V OL max R min I LL max N I IL
R min R R max
=1.1+4.33-0.2-2=3.23(mA)
3. 74LS系列(低功耗抗饱和系列)
电路结构特点:
* 入级,DTL结构 (提高速度)
* D3、 D 4电流泄放通路(提高速度) * R 4下端接V O端 (降低功耗) (V O= V OH时, T3管电流I C3 ) * 电阻阻值 (降低功耗)
B 衬底 D 漏极, S 源极, G 栅极
电源偏置: VGS，VDS 正偏置
VGS >VT 沟道形成， NMOS管导通
2.NMOS增强型管转移特性
I D =f(VGS )| VDS =C
3.NMOS增强型管符号
NMOS管
PMOS管
4.其他MOS管转移特性
NMOS耗尽型管
PMOS增强型
PMOS耗尽型管
3. 箝位电路作 用
4. 带负载能力
电路形式：
T起开关作用： VI=VIL T截止； T饱和 VI=VIH - VBB和 R 2 作用： 抑制正向干扰
静态工作情况：
VI =VIL 时,T基极 VB <0 , VO =VOH T可靠截止 , VI =VIH时，求证 IB >IBS ,T饱和, VO =V0L
0.51
0.51
1.3
1.3
3.4
3.4
平均传输时间t pd
V DD(V) tpd(ns)
5 110
10 60
15 50
V DD t pd(ns)
3.具有入端保护电路的CMOS反相器
正向干扰时， VI 被箝位在(VDD +VD ) 负向干扰时， VI 被箝位在 －VD
四 CMOS 门电路
SBD导通压降低VSBD 0.4V
V B5 V CES6 0.8 0.3 2mA Ic6 0.25 R6
T5管基极电流I.B5计算.
IB5 IB2 IC2 IB6 IC6 IC1 IC2 IB6 IC6
5-1.9 5 (0.8 0.3) 0.8 0.7 0.8 0.3 = 2.8 0.9 0.5 0.25
电平考虑: I LHmax 功耗考虑: I LHmax
达到 6~7 mA ~1 mA
4.输出特性
I LLmax:
10~20 mA
5.平均传输时间 t pd
t pd
t pHL t pLH
2 74标准系列 t pd 10ns
(ns量级）
三、应用注意
多余输入端接法 输出端接法 带负载能力:
2典型电路
逻辑表达式:
Y=A+B
Y=A+B
逻辑符号:
3、线或结构应用
Y1=A+B+C+D Y2=A+B+C+D Y3=A+B+C+D Y4=A+B+C+D
三、集成注入逻辑电路（IIL IC）
1. IIL IC特点
•
• • • •
集成度高，功耗低，单元工作电流仅为 1nA 多集电极输出结构，可以“ 线与 ” 输出摆幅低，约为 0.6 v 速度慢，t pd 约为 20～30 ns No 3 扇出小，
1、或非门（CC4001）和与非门（4011）电路
Y1=A+B
Y2=A B
其核心电路
上并下串结构
' VO1 =M N ' Y1=VO1 ,M=A,N=B
上串下并结构
' VO2 =M+N ' Y1=VO2 ,M=A,N=B
Y1=A B=A+B
Y2 =A+B=A B
2、CMOS开漏极电路(OD)
VCC I BS = β RC
输出箝位电路作用：
DQ和 E Q 作用时刻：
VO =VOH 作用：a. VOH为一个恒
定值（一定负 载范围内） b.带载能力 c.开关速度


带负载能力分析：
VO =VOH时,
外拉电流
I LH VCC -VOH RC
VO =VOL
时,
灌入电流
I LL VCC <β•I B RC
*
TN ,TP 管对称，数据可双向传送。
* 传送模拟量的范围 0~VDD之间。
模拟开关原理电路和逻辑符号
TG + 反相器 → 模拟开关 Sw
4. CMOS三态门 ( TS )
1.74H系列(高速系列)
CT1000 CT2000
二极管图腾柱 达林顿图腾柱 (两级射随结构)
输出结构:两级射极跟随器 电阻 由130
RO 动态响应加快 58
2. 74S系列(抗饱和系列)
电路结构特点:
* 肖特基三极管SBT * 有源泄放电路T 6,R 3,R 6
SBT
SBD
SBT T SBD
中间级－分相 输出级－驱动
※静态工作情况：
T4和 D3截止 VO=VOL ※电位电流关系：
T2 , T5 截止 VI=VIL, T1 深饱和， T4和 D3 正偏置 VO =VOH T2 ,T5 饱和 VI=VIH , T 1 倒置放大，
VI =VIL =0.3V, IB1 =1mA, IB2 =IB5 =0, VB1 =1.0V, VC2 =5V, VO =VOH =3.6V VI VIH 3.6V, VB1 2.1V, VC2 0.8V, IB1 IB2 0.7mA, IC2＝IB5 2.7mA.
I I T 管 输入， E 输出， B 1 使 管T2 IB2
图（b）
DTL门电路的改进电路
图（c）电路：
T2 D4，分相级
T3、D RC ,有源负载
•图（C）
输出级为推拉结构
※ 静态功耗下降； ※ 输出阻抗对称性；
※ 动态响应加快；
2.2 TTL标准系列门电路
一、原理电路
※电路结构： 输入级－逻辑与
一、CMOS IC主要特点
• • • • • • •
10 10 输入高阻抗， R i高达 以上
功耗低 ,静态功耗 Pm 2.5 ~ 5W / 门 电源电压范围宽 VDD 在3～18V 逻辑摆幅大，达 VDD 扇出大，No>50 抗干扰，抗辐射能力强 速度慢
二、MOS管特性
1. NMOS绝缘栅场效应管结构
R 1 20K, R 5 120
CT1000—4000系列重要参数
电路参数
阈值电压VT (V)
CT1000
2000
3000
4000
1.4
10 10 100
1.4
6 22 132
1.1
3 19 57
1.0
9.5 2 19
t pd (ns)
平均功耗 Pm (mW) 功率延迟积
2.4其他类型的TTL IC
一.开集电极电路(OC)
电路结构 : 去除T5管上部
符号 :
T4 ,D3 ,R4
使用条件: 加上拉电阻R 和电源VCC2
应用: 输出"线与"
接口电路, 实现不同电平衔接
上拉电阻R计算 :
VP为高电平时
V CC I R R V OH min I R m IOH N iN I IH
2.典型电路
Y=A B
Y=A B
3典型参数
阈值 电压 无源 结构
有源 结构
VOH VOL ILH I LL I IH IIL (ns) ( V ) (V ) (mA) (mA) (A ) (mA)
t pd
185 15V 0.2 V
7V
1.0 0.1 12 15 6 A mA mA mA
7V
二.三态门电路(TSL)
电路原理 :
EN 0时, VP 1 D截止,不起作用 EN 1时, VP 0 VB 2 "0" VC2 "0"
输出阻断呈高阻
符号 :
应用
数据双向传送
C=0 C=1