第2章逻辑门电路ppt课件.ppt

《第2章逻辑门电路ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2.4MOS逻辑门单极型MOS(MetalOxideSemiconductor)集成电路分PMOS、NMOS和CMOS三种。NMOS电气性能较好，工艺较简单，适合制作高性能的存储器、微处理器等大规模集成电路。而由NMOS和PMOS构成的互补型CMOS电路以其性能好、功耗低等显著特点，得到愈来愈广泛的应用。主要介绍NMOS和CMOS门电路。NMOS管的开关特性MOS管和晶体管一样可以当开关用。如图所示，RD为负载电阻，T为负载。NMOS管的开关特性当用增强型NMOS做工作管时，如输入电压vI为高电平（大于开启电

2、压VT）则NMOS管导通，开关闭合，输出电压vO为低电平。NMOS管的开关特性输入电压vI为低电平时则NMOS管截止，开关断开，输出电压vO为高电平。PMOS管的开关特性A=1，开关断开，F=0A=0，开关闭合，F=1⒈NMOS门电路⑴NMOS反相器⑵NMOS与非门⑶NMOS或非门⑷NMOS与或非门⑸NMOS异或门⑹NMOS三态门⑴NMOS反相器T1管为工作管(驱动管、控制管)，T2管为负载管，故此电路称为有源负载反相器。T2管：VGD=VGS-VDS=0

3、是处于导通状态。vI为高电平且vI＞VT1时，T1、T2管同时导通，输出电压vO为两个管子的导通电阻对VDD的分压，即vo=VDDRDS1/(RDS1+RDS2)。vI为高电平时，vO为低电平。当输入电压vI为低电平时(vI＜VT1)，T1管截止，输出为高电平(vO=VOH=VDD-VT2)。为了保证在T1和T2同时导通时满足RDS1＜＜RDS2，制造时使T1、T2在结构上有不同的宽长比，即W1/L1＞＞W2/L2。⑴NMOS反相器饱和型负载反相器有两个缺点：①输出高电平低。由于负载管T2导通时导通时，栅源间

4、至少要保持等于开启电压VT2的电压，所以输出高电平较电源电压低一个开启电压值。为了保证有足够高的输出高电平，必须增大电源电压。②为了保证输出低电平足够低，要求RDS2相应的增大，造成工作管关闭时，输出端杂散电容或负载电容CO的充电时间较长，使输出电压上升沿拖长，降低了工作速度。对同一个MOS负载管，若要提高电路的速度，就必须减小其导通电阻，让它工作在非饱和区，即工作在可变电阻区。这样，可以提高电路的工作速度，降低电路的功率损耗。⑴NMOS反相器非饱和型有源负载反相器如图2-26所示。该反相器负载管的栅极采用独

5、立电源VGG，当VGG-VDD＞VT2时，负载管T2工作在非饱和区。输出电平可接近VDD值，电路的工作速度提高，功率损耗降低。缺点是增加了一个电源。⑵NMOS与非门具有两个输入端的NMOS与非门电路如图2-27所示。当输入A、B都为高电平时，串联的两个工作管T1、T2都导通，电路的输出即为低电平；⑵NMOS与非门具有两个输入端的NMOS与非门电路如图2-27所示。当输入A、B中有一个为低电平时，则串联的两个工作管T1、T2中必有一个截止，则使电路输出为高电平。电路的输出与输入之间为与非逻辑关系，即⑶NMOS或

6、非门NMOS或非门电路如图2-28所示。⑶NMOS或非门因为两个工作管T1、T2相并联，所以只要输入A、B中有一个为高电平时，则相应的工作管必导通，使电路的输出为低电平；工作原理⑶NMOS或非门工作原理只有输入A、B中都为低电平时，则并联的两个工作管T1、T2都截止，则使电路输出为高电平。电路的输出与输入之间为或非逻辑关系，即⑷NMOS与或非门NMOS与或非门电路如图2-29所示。工作原理：A=B=1F=0⑷NMOS与或非门NMOS与或非门电路如图2-29所示。工作原理：A=B=1C=D=1F=0⑷NMOS与

7、或非门工作原理：当两组输入(A、B和C、D)中都有低电平时，则每组串联的工作管中必有相应的工作管截止，则F=1。电路的输出与输入之间为与或非逻辑关系，即⑸NMOS异或门图2-30是NMOS异或门。同或门非门⑸NMOS异或门图2-30是NMOS异或门。当A、B都为高电平或都为低电平时，T1、T2都截止，F1为高电平，F为低电平；当A、B中有一个为高电平而另一个为低电平时，T1和T2中必有一个管导通，致使F1为低电平，F为高电平。电路的输出与输入之间为异或逻辑关系，即⑹NMOS三态门图2-31所示电路为NMOS三

8、态门。数据输入端控制端输出端当E为高电平时，两个或非门G1、G2输出均为低电平，致使T1、T2管都截止，电路输出F呈现高阻状态；若E为低电平时，两个或非门G1、G2都起非门作用，若A为低电平时，或非门G1输出为高电平，使T1管导通，同时使G2输出为低电平，使T2管截止，电路输出为低电平，F=A。电路具有三态输出功能。⒉CMOS门电路CMOS:Complementary-SymmetryMetal-O