数字电子基础TTL和CMOS门电路.ppt
本章内容,二极管,三极管,TTL门电路,MOS管,CMOS门电路,南京大学金陵学院肇莹,Diode,The structure of Silicon and Germanium atom,二极管,硅和锗半导体的结构,纯净的硅或锗半导体,二极管,纯净半导体又叫“本征半导体”,自由电子,空穴,共价键中的电子,二极管,在纯净半导体中，电子和空穴是成对出现的,纯金半导体中的电流非常小，大概10-9A),成为正离子,N型半导体,多数载流子是电子,少数载流子空穴的浓度与温度有关,多数载流子的浓度与温度无关,多余电子,磷,磷称作“施主杂质”,+4,+4,+4,硼,空穴,负离子,P型半导体,多数载流子是空穴,少数载流子电子的浓度与温度有关,多数载流子空穴的浓度与温度无关，与掺杂浓度有关,少数载流子电子,+4,硼是受主杂质,P型半导体,掺杂的半导体处于电中性状态,掺杂的半导体称作“非本征半导体”,耗尽层,阈值,二极管的VI特性曲线,正向偏置,反向偏置,击穿电压,雪崩击穿,P,N,+,-,P,N,+,-,R,VD,二极管的开关特性曲线,二极管的动态特性,R,VD,理想状态下,实际上,三极管的工作状态,饱和:,截止,二极管与门,0,1,0,功能表,二极管或门,1,1,0,真值表,“0”,“1”,“1”,“0”,三极管非门,1,A,F,逻辑函数：F=A,TTL 非门(74x),=5V,VIH=3.4V VIL=0.2V,TTL 非门(74x),=5V,0.9V,负载电流,TTL 非门(74x),=5V,4.1V,2.1V,TTL 非门(74x),传输特性曲线,TTL 非门(74x),传输特性曲线,VOH,Typical value=3.4V，Usually 2.4V is OK,VOL,Typically 0.3V，0.8V is OK,TH(Threshold 阈值),TTL 非门(74x),高电平输出特性(TTL非门),低电平输出特性(TTL非门),TTL 非门输入特性,输入电流,TTL非门输入特性,VO2,Ri,VO1,Vi2,驱动负载的能力(TTL 非门),灌电流负载,T4 截止,T5 饱和,T5 饱和程度越深，驱动负载的能力越强,例如,LS-TTL(Low-power Schottky TTL)低电平输出状态下能提供 8mA 电流,驱动负载的能力(TTL 非门),T4 导通,T5 截止,拉电流负载,比如,LS-TTL 在高电平输出状态下只能提供 电流,传输延迟时间(TTL 非门),tpd 约为10ns 40ns,传输延迟时间,ICCL,ICCH and ICCM,TTL 与非门,如何计算下面几种情况下的输入电流?(1)A=B=VIL(2)A=B=VIH(3)A=VIL B=VIH,TTL 门电路多于输入端的处理,R,多于输入端不要悬空，要适当处理,对于或门,对于非门,OC门(集电极开路门),输出端能够直接“线与”吗？,不能,OC 门,OC门,OC 门,所有 OC 门都截止,OC 门,只有一个 OC门导通的情况,三态门,三态门的应用,三态门的应用,TTL 系列门电路,肖特基势垒三极管,肖特基二极管导通,分流一部分基极电流，因此三极管不会进入到深度饱和状态,74S系列 与非门,Power consumption,NMOS 管,Source,Drain,NMOS 管,增强型 NMOS场效应管,逻辑符号,PMOS管,增强型 PMOS场效应管,NMOS管的工作原理,反型层,NMOS管的工作原理,iD,夹断状态,保持不变,NMOS 管的 I-V特性,NMOS管的工作原理,MOSFET 处在导通状态,MOSFET处在截止工作状态,PMOS管的 I-V特性,CMOS反相器,功能表,CMOS 反相器的静态工作特性,传输特性曲线,VTH,CMOS 反相器的静态工作特性,直流噪声容限,CMOS 反相器的直流噪声容限,CMOS反相器的静态工作特性,CC4000系列,74HC系列,CMOS反相器的静态工作特性,CC4000特性,74HC系列,CMOS反相器的静态工作特性,CMOS反相器的输出特性,CMOS反相器的静态工作特性,CMOS反相器的输出特性,CMOS与非门,功能表,CMOS 或非门,功能表,3输入与非门,F,CMOS 与非门（带有输入输出缓冲极）,CMOS 或非门（带有输入输出缓冲极）,OD门（Open Drain Gate）,CD,10,11,F,OD门,OD门,HCT OD 门,0,0,0,0,0,0,1,1,LS-TTLgates,OD门,HCT OD 门,LS-TTL,传输门,传输门的应用,三态门,CMOS门电路多余输入端的处理,CMOS门电路的正确使用,CMOS门电路的正确使用,CMOS门电路的锁定效应,CMOS门电路中的锁定效应,CMOS门电路,4000系列,CMOS门电路,HCT logic levels,CMOS/TTL门电路的兼容问题,HC 或r HCT驱动TTL的低电平噪声容限,0.8V-0.33V=0.47V,TTL 不能直接驱动 HC或HCT系列,TTL 门电路驱动 CMOS门电路,VOH,Page 119,TTL 门电路驱动 CMOS门电路,1.5V/3.5V,9V/1V,4000-系列 CMOS 门电路驱动74系列 TTL门电路,方法一：输出端并联,方法 2,4000-系列 CMOS 门电路驱动74系列 TTL门电路,方法3,4000-系列 CMOS 门电路驱动74系列 TTL门电路,
