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MOS管及简单CMOS逻辑门电路原理图现代单片机主要是采用C MOS工艺制成的。
1、MOS管 MOS管又分为两种类型：N型和P型。
如下图所示：以N型管为例，2端为控制端，称为“栅极”；3端通常接地，称为“源极”；源极电压记作Vss，1端接正电压，称为“漏极”，漏极电压记作VDD。
要使1端与3端导通，栅极2上要加高电平。
对P型管，栅极、源极、漏极分别为5端、4端、6端。
要使4端与6端导通，栅极5要加低电平。
在CMOS工艺制成的逻辑器件或单片机中，N型管与P型管往往是成对出现的。
同时出现的这两个CMO S2、CMOS逻辑电平高速CMOS电路的电源电压VDD通常为+5V；Vss接地，是0V。
高电平视为逻辑“1”，电平值的范围为：VDD的65%～VDD（或者VDD-1.5V～VDD）低电平视作逻辑“0”，要求不超过V DD的35%或0～1.5V。
+1.5V～+3.5V应看作不确定电平。
在硬件设计中要避免出现不确定电平。
近年来，随着亚微米技术的发展，单片机的电源呈下降趋势。
低电源电压有助于降低功耗。
VDD为3.3V的CMO S器件已大量使用。
在便携式应用中，VDD为2.7V，甚至1.8V的单片机也已经出现。
将来电源电压还会继续下降，降到0.9V，但低于VDD的35%的电平视为逻辑“0”，高于VDD的65%的电平视为逻辑“1”的规律仍然是适用的。
3、非门非门（反向器）是最简单的门电路，由一对CMO S管组成。
其工作原理如下：A端为高电平时，P型管截止，N型管导通，输出端C的电平与Vss保持一致，输出低电平；A端为低电平时，P型管导通，N型管截止，输出端C的电平与VDD一致，输出高电平。
4、与非门与非门工作原理：①、A、B输入均为低电平时，1、2管导通，3、4管截止，C端电压与V DD 一致，输出高电平。
第3章逻辑门电路3.1 概述逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。
简称门电路.用逻辑1和0 分别来表示电子电路中的高、低电平的逻辑赋值方式，称为正逻辑,目前在数字技术中，大都采用正逻辑工作；若用低、高电平来表示，则称为负逻辑。
本课程采用正逻辑。
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态.在数字集成电路的发展过程中，同时存在着两种类型器件的发展。
一种是由三极管组成的双极型集成电路,例如晶体管-晶体管逻辑电路（简称TTL电路）及射极耦合逻辑电路（简称ECL电路）.另一种是由MOS管组成的单极型集成电路，例如N-MOS逻辑电路和互补MOS(简称COMS）逻辑电路。
3。
2 分立元件门电路3。
3.1二极管的开关特性3.2.2三极管的开关特性NPN型三极管截止、放大、饱和3种工作状态的特点工作状态截止放大饱和条件i B＝0 0＜i B＜I BS i B＞I BS工作特点偏置情况发射结反偏集电结反偏u BE〈0，u BC〈0发射结正偏集电结反偏u BE>0，u BC〈0发射结正偏集电结正偏u BE〉0，u BC〉集电极电流i C＝0 i C＝βi B i C＝I CSce间电压u CE＝V CC u CE＝V CC－i C R cu CE＝U CES＝0.3Vce间等效电阻很大，相当开关断开可变很小，相当开关闭合3.2。
3二极管门电路1、二极管与门2、二极管或门u A u B u Y D1D20V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V0V4。
3V4。
3V4.3V截止截止截止导通导通截止导通导通3。
2.4三极管非门3。
2。
5组合逻辑门电路1、与非门电路2、或非门电路3.3 集成逻辑门电路一、TTL与非门1、电路结构(1）抗饱和三极管作用：使三极管工作在浅饱和状态。
因为三极管饱和越深，其工作速度越慢，为了提高工作速度，需要采用抗饱和三极管。
构成:在普通三极管的基极B和集电极C之间并接了一个肖特基二极管(简称SBD）。
教案MOS构成基本逻辑门电路一、教学目标1.理解MOS管的基本工作原理；2.掌握MOS管构成基本逻辑门电路的方法；3.能够设计和组装MOS管构成的基本逻辑门电路；4.掌握基本逻辑门电路的真值表和运算规律。
二、教学重点1.MOS管的基本工作原理；2.MOS管构成基本逻辑门电路的方法；3.基本逻辑门电路的真值表和运算规律。
三、教学难点1.MOS管的基本工作原理；2.基本逻辑门电路的真值表和运算规律的理解。
四、教学准备1.已学习过MOS管的基本知识；2.准备好教材、实验器材和实验电路板。
五、教学步骤1.复习MOS管的基本工作原理。
2.引导学生了解MOS管构成基本逻辑门电路的方法。
-构成与门电路：将N沟道MOS管的漏极连接到电源VDD，源极接地，输入信号经过电阻连接到栅极，输出信号从漏极输出。
-构成或门电路：将P沟道MOS管的漏极连接到电源VDD，源极接地，输入信号经过电阻连接到栅极，输出信号从漏极输出。
-构成非门电路：将N沟道MOS管的漏极连接到电源VDD，源极接地，输入信号经过电阻连接到栅极，输出信号从漏极输出。
-构成与非门电路：将P沟道MOS管的漏极连接到电源VDD，源极接地，输入信号经过电阻连接到栅极，输出信号从漏极输出。
3.演示MOS管构成基本逻辑门电路的过程。
-将N沟道MOS管和P沟道MOS管按照逻辑门的要求连接到电源和地，输入信号连接到栅极，输出信号从漏极输出。
4.学生自己动手制作MOS管构成的基本逻辑门电路。
5.分组进行实验。
-组员分别负责制作不同的基本逻辑门电路。
-测试各组制作的电路是否正常工作。
6.总结基本逻辑门电路的真值表和运算规律。
-给学生阐述并总结与门电路、或门电路、非门电路和与非门电路的真值表和运算规律。
七、教学效果反馈1.学生完成实验报告。
2.学生进行课堂讨论。
-学生分享自己制作基本逻辑门电路的经验和心得。
八、教学延伸1.完成扩展实验设计。
-学生自行设计并制作其他逻辑门电路。
连云港大港中等专业学校教案教案纸8.3组合逻辑门电路实用中常把与门、或门和非门组合起来使用。
8.3.1 几种常见的简单组合门电路一、与非门1．电路组成在与门后面接一个非门，就构成了与非门，如图8.3.1所示。
2．逻辑符号在与门输出端加上一个小圆圈，就构成了与非门的逻辑符号。
3．函数表达示式与非门的函数逻辑式为BAY⋅=(8.3.1)4．真值表表8.3.1给出了与非门的真值表。
5．逻辑功能与非门的逻辑功能为“全1出0，有0出1”。
表8.3.1 与非门真值表A B A B BA⋅0 0 1 1 0111111二、或非门1．电路组成在或门后面接一个非门就构成了或非门，如图8.3.2所示。
2．逻辑符号在或门输出端加一小圆圈就变成了或非门的逻辑符号。
3．逻辑函数式或非门逻辑函数式为BAY+=(8.3.2)4．真值表表8.3.2给出了或非门的真值表。
表8.3.2 或非门真值表A B A B BAY+=备注课题讲授检查完成任务情况巡视辅导图8.3.1 与非门图8.3.2 或非门0 0 1 1 01111115．逻辑功能或非门的逻辑功能为“全0出1，有1出0”。
三、与或非门1．电路组成把两个(或两个以上)与门的输出端接到一个或非门的各个输入端，就构成了与或非门。
与或非门的电路如图8.3.3(a)所示。
2．逻辑符号与或非门的逻辑符号如图8.3.3(b)所示。
3．逻辑函数式与或非门的逻辑函数式为CDABY+=(8.3.3)4．真值表表8.3.3给出了与或非门真值表。
表8.3.3 与或非门真值表A B C D Y0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 01111111111111111111111111111111115．逻辑功能与或非门的逻辑功能为：当输入端中任何一组全为1时，输出即为0；只有各组输入都至少有一个为0时，输出才为1。
图8.3.3 与或非门图8.3.4 异或门异或门的电路如图8.3.4(a)所示。
mos管逻辑门电路逻辑门是数字电子电路中的一种基本组件，常用于数字电路的逻辑分析和控制。
其中，mos管逻辑门电路是一种常见且重要的逻辑门电路。
本文将详细介绍mos管逻辑门电路的原理及应用。
1. 什么是mos管逻辑门电路？mos管逻辑门电路是由金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）构成的逻辑门电路。
通过不同组合的mos管，可以实现不同的逻辑操作，例如与门、或门、非门等。
mos管逻辑门电路具有高集成度、低功耗、快速响应等特点，广泛应用于数字电路领域。
2. mos管逻辑门电路的构成与原理mos管逻辑门电路主要由P型MOS管和N型MOS管组成。
当输入信号施加在mos管的栅极上时，栅极与源极之间的电压会控制mos管内部形成的电场，从而改变导通特性。
根据mos管导通与否的不同组合方式，可以实现各种逻辑门的功能。
mos管逻辑门电路广泛应用于数字电路中的逻辑操作。
通过将多个mos管逻辑门电路串联或并联，可以构建复杂的数字逻辑电路，实现数字系统的逻辑功能。
同时，mos管逻辑门电路还可以用于时序电路的设计、数据处理、微处理器等领域。
mos管逻辑门电路具有以下特点：（1）高集成度：mos管逻辑门电路性能稳定，体积小，便于集成化设计；（2）低功耗：由于mos管的导通特性和控制方式，mos管逻辑门电路功耗较低；（3）快速响应：mos管逻辑门电路响应速度快，能够满足高速数字系统的要求。
mos管逻辑门电路是一种常见且重要的逻辑门电路，在数字电路领域起着关键作用。
本文介绍了mos管逻辑门电路的构成与原理，以及其在逻辑操作、数字系统设计和高速数字系统等方面的应用。
通过了解mos管逻辑门电路的特点，我们可以更好地理解其在数字电路中的作用与价值，为相关领域的研究与应用提供参考。
不断研究和应用mos 管逻辑门电路将推动数字电路技术的发展，为电子信息领域的进一步创新打下坚实基础。
教案M O S构成基本逻
辑门电路
集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
上一讲内容回顾：
二极管与门及或门
二极管与门
二极管或门
NPN型三极管反相器电路（非门）及工作原理
二极管和三极管构成与非门及或非门
③输出特性
二. P沟道增强性MOS管的结构和工作原理
2. MOS分立元件构成非门（反相器）
V DD
u i
u o
R D
→u u
i
A
o
Y
A
Y
电压关系表
u
I
/V u O/V
0V
DD
V
DD
真值表
1
1
A Y
3. 分立元件二极管和MOS管构成与非及或非门
4. CMOS集成逻辑门电路
一．CMOS反相器工作原理
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CMOS管。
基本电路组成与工作原理
电压传输特性和电流传输特性
AB段：u I<U th(N)，T N截止、T P导通，u O=V DD、
i
D
?0，功耗极小。
BC段：u I>U th(N)，T N开始导通，u O略下降。
CD段：u I=0.5V DD，T N、T P均导通，u O↓→i D↑
=i D(max)。
DE、EF段：与BC、AB段对应，且T N、T P的状
态与之相反，T
N 截止→导通；T
P
导通→截止。
输入端噪声容限
在保证电路输出高或低电平为规定值的条件下，前一个门的输出作为后一个门的输入，其电平的允许波动的最大范围称为输入端噪声容限。
CMOS反相器的静态输入输出特性
①输入特性
因为MOS管的栅极和衬底之间存在着以SiO2为介质的输入电容，而绝缘介质非常薄，极易被击穿，所以应采取保护措施。
以74HC输入端保护电路输入特性为例介绍在正常的输入信号范围内，即–0.7V<v I<(V DD+0.7)V，输入电流i I≈0。
在–0.7V~(V DD+0.7)V以外的区域，保护电路中的二极管已进入导通状态。
二极管导通时也限制了电容两端电压的增加，这非常利于提高工作速度。
注意：由于门电路输入端的的输入阻抗极高，若有静
电感应会在悬空的输入端产生不定的电位，故CMOS门电路的输入端不允许悬空。
②输出特性
输出低电平V OL时
输出高电平V OH时
考虑到芯片功耗发热等因素74HC系列CMOS门最大输出电流±4mA。
CMOS反相器的动态特性
①传输延迟时间
②交流噪声容限
噪声电压作用时间越短、电源电压越高，交流噪声容限越大。
③动态功耗
反相器从一种稳定状态突然变到另一种稳定状态的过程中，将产生附加的功耗，即为动态功耗。
PMOS、NMOS同时导通所消耗的瞬时导通功耗P T
负载电容充放电所消耗的功率P C
结论：为减小功耗需要减小C L、V DD和f，特别是需要减小V DD。
与动态功耗相比，静态时总有一个管子处于夹断状态，故功耗极小，可忽略不计。
