模拟数字电力电子技术第5章_集成门电路和触发器课件.ppt

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1、集成门电路和触发器第五章主讲：王泽华青岛科技大学数字电子篇第一节CMOS门电路一、CMOS反相器1、电路结构驱动管：T1，N沟道增强型负载管：T2，P沟道增强型2、工作原理vi高电平，T2截止，T1导通，vo输出低电平；vi低电平，T1截止，T2导通，vo输出高电平；实现反相器功能3、电压、电流传输特性第一节CMOS门电路（1）传输特性分析第一节CMOS门电路（2）相关参数VIVTh时，输出低电平；CMOS反相器的VTh=VDD/2。（a）阈值电压VTh（b）输出高电平电压VOH，输出低电平电压VOL（c）输入高电平电压VIH，输出低电平电压V

2、IL手册一般给出最小的VOH，最大的VOL。手册一般给出最小的VIH，最大的VIL。（d）输入端噪声容限第一节CMOS门电路在保证输出高低电平的变化不超过允许限度的条件下，输入电平的允许波动范围称为输入端噪声容限。有低电平噪声容限VNL和高电平噪声容限VNH。一般的，VNL>0.3VDD；VNH>0.3VDD低电平噪声容限：VNL=VILMAX-VOLMAX高电平噪声容限：VNH=VIHMIN-VOHMIN结论：可以通过提高VDD来提高噪声容限例：噪声容限保证了，多个门电路级联不会发生逻辑错误第一节CMOS门电路第一个非门的输出作为第二个非门的输入低电平噪声容限：VNL=V

3、ILMAX-VOLMAX高电平噪声容限：VNH=VIHMIN-VOHMIN4、输入特性：反应了输入端保护电路的伏安特性曲线，在内，输入漏电流就是二极管的漏电流，74HC04的ILI=0.1uA第一节CMOS门电路5、输出特性第一节CMOS门电路低电平时，灌电流（电流流入反相器）,VOL=IO×RT2。74HC04给出灌电流下的VOL第一节CMOS门电路高电平时，拉电流（电流从反相器流入负载）。VOH=VDD-IO×RT1。74HC04给出灌电流下的VOH6、动态特性（1）传输延迟时间tPHL，tPLH第一节CMOS门电路（2）转换时间tTHL，tTLH第一节CMOS门电路7

4、、功耗特性静态功耗PD；瞬时导通功耗PT；输出电容充放电功耗PC。与动态功耗相比较小，可忽略动态功耗第一节CMOS门电路ABY001011101110二、CMOS与非门、或非门ABY001010100110第一节CMOS门电路1、存在的缺点2.解决方法第一节CMOS门电路缓冲器+或非门+缓冲器=与非门缓冲器采用反相器缓冲器+与非门+缓冲器=或非门缓冲器采用反相器第一节CMOS门电路三、CMOS与门、或门在与非门、或非门基础上再增加一级反相器得到与门和或门。与门或门四、CMOS传输门及双向模拟开关1.传输门第一节CMOS门电路2.双向模拟开关第一节CMOS门电路MOS管的双向

5、对称性，D，S可互换使用。vo的值也可以传送到vi端。因此传输门常用作双向模拟开关第一节CMOS门电路五、CMOS异或门1、电路结构2、真值表ABY000011101110六、漏极开路输出与非门电路（OD门）第一节CMOS门电路1、电路构成输出级采用漏极开路的N沟道增强型MOS管。第一节CMOS门电路2、特点1、可将输出并联使用，实现线与功能。用作电平转换，驱动器等。2、使用时允许外接RL和，可与VDD不同。3、能够吸收较大的电流（带灌电流负载能力强)3、外接负载电阻RL的计算第二节TTL门电路第二节TTL门电路第二节TTL门电路七、三态输出门第一节CMOS门电路有0、1状

6、态和“高阻”状态。三态门的用途：总线连接，任一时刻挂接到同一总线上的门电路只能有一个工作，其它门电路工作于高阻状态。第一节CMOS门电路第二节TTL门电路一、TTL反相器（非门）1、电路结构2、工作原理3、电压传输特性第二节TTL门电路（1）传输特性曲线分析第二节TTL门电路（a）阈值电压VTh电压特性曲线的转折区对应的输入电压，VTh=UBE2+UBE4=1.4V（b）最小高电平输入电压VIH在保证输出为低电平条件下，允许输入的最小高电平。74系列VIHMAX=2.0V（c）最大低电平输入电压VIL在保证输出为高电平条件下，允许输入的最大低电平。74系列VIL=0.8V（

7、2）相关参数第二节TTL门电路（f）输入端噪声容限（VNL，VNH）在保证输出高低电平的变化不超过允许限度的条件下，输入电平的允许波动范围称为输入端噪声容限。有低电平噪声容限VNL和高电平噪声容限VNH。（d）最小高电平输出电压VOH输出高电平的最小值。74系列VOHMAX=2.4V（e）最大低电平输出电压VOL输出低电平的最大值，允许输入的最大低电平。74系列UOn=0.4V例：多级串联，输入噪声容限保证了逻辑的正确性第二节TTL门电路4、输入特性第二节TTL门电路（1）输入伏安特性曲线从电路结构可以看出：当Ui