CMOS 门电路教学提纲.ppt

《CMOS 门电路教学提纲.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、CMOS门电路MOS门电路：以MOS管作为开关元件构成的门电路。MOS门电路，尤其是CMOS门电路具有制造工艺简单、集成度高、抗干扰能力强、功耗低、价格便宜等优点，得到了十分迅速的发展。2.5CMOS门电路2LOGO2.5.1CMOS反相器1．MOS管的开关特性MOS管有NMOS管和PMOS管两种。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(意为互补)。MOS管有增强型和耗尽型两种。在数字电路中，多采用增强型。返回3LOGO图2-24NMOS管的电路符号及转移特性(a)电路符号（b）转移特性D接正电源截止导通导

2、通电阻相当小（1）NMOS管的开关特性4LOGO图2-25PMOS管的电路符号及转移特性(a)电路符号（b）转移特性D接负电源（2）PMOS管的开关特性导通导通电阻相当小截止5图2-26CMOS反相器PMOS管负载管NMOS管驱动管开启电压

3、UTP

4、=UTN，且小于VDD。2．CMOS反相器的工作原理（1）基本电路结构6LOGO（2）工作原理图2-26CMOS反相器UIL=0V截止导通UOH≈VDD当uI=UIL=0V时，VTN截止，VTP导通，uO=UOH≈VDD7图2-26CMOS反相器UIH=VDD截止UOL≈0V当uI=UIH=VDD，

5、VTN导通，VTP截止，uO=UOL≈0V导通8（3）逻辑功能实现反相器功能（非逻辑）。（4）工作特点VTP和VTN总是一管导通而另一管截止，流过VTP和VTN的静态电流极小（纳安数量级），因而CMOS反相器的静态功耗极小。这是CMOS电路最突出的优点之一。9图2-27CMOS反相器的电压传输特性和电流传输特性3．电压传输特性和电流传输特性AB段：截止区iD为0BC段：转折区阈值电压UTH≈VDD/2转折区中点：电流最大CMOS反相器在使用时应尽量避免长期工作在BC段。CD段：导通区10LOGO4.CMOS电路的优点（1）微功耗。CMOS电路静

6、态电流很小，约为纳安数量级。（2）抗干扰能力很强。输入噪声容限可达到VDD/2。（3）电源电压范围宽。多数CMOS电路可在3～18V的电源电压范围内正常工作。（4）输入阻抗高。（5）负载能力强。CMOS电路可以带50个同类门以上。（6）逻辑摆幅大。（低电平0V，高电平VDD）11LOGO2.5.2其它类型的CMOS门电路负载管串联（串联开关）1．CMOS或非门驱动管并联（并联开关）图2-28CMOS或非门A、B有高电平，则驱动管导通、负载管截止，输出为低电平。10截止导通返回12LOGO该电路具有或非逻辑功能,即Y=A+B当输入全为低电平，两个

7、驱动管均截止，两个负载管均导通，输出为高电平。00截止导通113LOGO图2-29CMOS与非门该电路具有与非逻辑功能，即Y=AB2．CMOS与非门负载管并联（并联开关）驱动管串联（串联开关）14LOGO（1）电路结构C和C是一对互补的控制信号。由于VTP和VTN在结构上对称，所以图中的输入和输出端可以互换，又称双向开关。3．CMOS传输门图2-30CMOS传输门（a）电路（b）逻辑符号15LOGO若C=1（接VDD)、C=0（接地），当0＜uI＜(VDD－

8、UT

9、)时，VTN导通；当

10、UT

11、＜uI＜VDD时，VTP导通；uI在0~VDD之间变

12、化时，VTP和VTN至少有一管导通，使传输门TG导通。（2）工作原理（了解）若C=0（接地)、C=1（接VDD），uI在0~VDD之间变化时，VTP和VTN均截止，即传输门TG截止。16LOGO（3）应用举例图2-31CMOS模拟开关①CMOS模拟开关：实现单刀双掷开关的功能。C=0时，TG1导通、TG2截止，uO=uI1；C=1时，TG1截止、TG2导通，uO=uI2。17LOGO图2-32CMOS三态门(a)电路(b)逻辑符号当EN=0时，TG导通，F=A；当EN=1时，TG截止，F为高阻输出。②CMOS三态门18LOGO2.6.1CMOS

13、门电路的使用知识1．输入电路的静电保护CMOS电路的输入端设置了保护电路，给使用者带来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由于CMOS电路的输入阻抗高，极易产生感应较高的静电电压，从而击穿MOS管栅极极薄的绝缘层，造成器件的永久损坏。为避免静电损坏，应注意以下几点：2.6CMOS门电路和TTL门电路的使用知识及相互连接返回19LOGO（1）所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必须可靠接地。（2）存储和运输CMOS电路，最好采用金属屏蔽层做包装材料。2．多余的输入端不能悬空。输入端悬空极易产生感应较高的静电电压，造成器件的永久损坏。对多余的输

14、入端，可以按功能要求接电源或接地，或者与其它输入端并联使用。20LOGO2.6.2TTL门电路的使用知识1．多余或暂时不用的输入端不能悬空，可按以下方