数字电路第二章2.ppt

* 2.6 CMOS逻辑门 2.6.1 CMOS反相器 1.电路结构及工作原理 CMOS门反相器电路 当uI=0V时,TP导通,TN截止, uO=UDD; 当uI=UDD,TN导通,TP截止, uO=0; ∴电路实现了反相功能. 2. 传输特性 3. 工作速度 ∵场效应管有较高的输入电容 ∴当CMOS门电路相互连接时,影响了电路的速度. 2.6.2 CMOS门电路 与非门 或非门 异或门 2.6.3 BiCMOS门电路(双极型CMOS门电路) 输出级采用晶体管构成推拉式输出级,以加快状态转换速度. 多余输入端的处理: MOS门的输入端是MOS管的绝缘栅极， 它与其它电极 间的绝缘层很容易被击穿。虽然内部设置有保护电路，但它 只能防止稳态过压，对瞬变过压保护效果差，因此MOS门的 多余端不允许悬空。由于MOS门的输入端是绝缘栅极，所以 通过一个电阻R将其接地时，不论R多大，该端都相当于输入 低电平。除此以外，MOS门的多余输入端处理方法与TTL门 相同。 2.6.4 CMOS传输门 一、电路结构及工作原理 当C= UDD, C=0V时，V1 导通，V2也导通，使输入端与 输出端之间形成导电通路，相 当于开关接通。 当C=0，C=UDD时， V1不能产生沟道； V2也不能 产生导电沟道。输入端与输出端之间呈现高阻抗状态， 相当于开关断开。 由于MOS管的结构对称，其漏极和源极可以互换， 因而TG的输入端和输出端可以互换使用，即TG是双向 器件。 2. 逻辑符号: 二、CMOS双向模拟开关: 由CMOS传输门和一个CMOS反相器组成. 1. 电路结构: 2. 逻辑符号: 控制端 3. 集成器件: CD4066(内部集成有4个开关) 2.6.5 CMOS逻辑门电路的技术参数 一、CMOS逻辑门电路的种类: CMOS逻辑门电路主要有4000系列和74系列两大类, 74系列又分为74HC、74HCT等几种： CMOS逻 辑门电路 4000系列(标准CMOS电路,工作电源一般为15V) 74系列 74HC系列(新型高速CMOS电路,工作 电源5V) 74HCT系列(新型高速CMOS电路,逻辑 电平与TTL完全相同,可直 接与TTL器件连接.) 二、CMOS逻辑门电路的特点 (1)静态功耗小。 CMOS反相器稳定工作时总是有一个MOS管处于截止状态，流过的电流为极小的漏电流，因而静态功耗很低，有利于提高集成度。 (2)扇出系数NO大。 (3)电源电压工作范围宽，电源利用率高。标准CMOS电路的电源电压范围很宽，可在3~18V范围内工作。当电源电压变化时，与电压传输特性有关的参数基本上都与电源电压呈线性关系。CMOS反相器的输出电压摆幅大，UOH=UDD, UOL=0V，因此电源利用率很高。 2.9 逻辑门电路使用中的几个实际问题 2.9.1 各种门电路之间的接口问题 需要考虑的问题 电平是否兼容 带负载能力 即: (n为负载门输入端总数) (m为负载门个数) 1. CMOS门驱动TTL门: 电平能兼容,主要考虑带负载能力即扇出数.由于 CMOS门电路输出低电平时吸收负载电流的能力较小, 即 较小, ∴主要考虑NOL 例2.9.1(P.72),用74HC系列CMOS电路驱动TTL电路: ∴未过载 扩大CMOS门电路输出低电平时吸收负载电流能力 的方法: 同一封装内的门电路并联使用. 2. TTL门驱动CMOS门 带负载能力能满足,主要考虑电平是否兼容 例: 用TTL电路驱动4000系列和74HC系列CMOS电路 ∵VOHmin=2.4V(74系列)或2.7V(74LS系列) VIHmin=3.5V(4000系列和74HC系列) ∴必须设法将TTL电路输出的高电平提升到3.5V以上. *