第三章 门电路

1  半导体二极管开关特性

     1 二极管的特性可以近似的用3.2.1的PN结方程和图3.2.2伏安特性曲线描述 如下图

二极管近似伏安特性和对应的等效电路

1 a电路表示vcc和r都很小时候二极管正向导通压降和正向电阻都不能忽视

2 b电路表示二极管正向导通电压不可以忽视，但是二极管正向导通电阻可以忽视

3 c电路表示二极管正向导通电压和电阻都可以忽视

在动态情况下，加在二极管两段电压突然反向电流变化如下图所示

2 二极管与门

A  B 中只要有一个为0则Y就为0

只有AB同时为1是y为1

二极管或门

A B中只需要有一个为1则y为1

A B同时为0时Y则为0

 

3.3  CMOS 门电路

   mos管开关特性

     1 MOS管的结构和工作原理

如果在源级和漏级之间加上电压 U(ds) > 0  U(gs) == 0,MOS管不会导通

当G级和S级之间加有正电压U（gs）而且U（gs）大于某个电压值U（th）则会有电流iD流通

u（gs）增大则i（D）也会增大

MOS管的输入输出特性

1  共源接法

MOS管的基本开关电路

当u（i）电压大于开启电压的时候，MOS导通

否则MOS截止

MOS管的开关等效电路

CMOS反向器的电路结构

重点讲述根据CMOS反向器的结构说明CMOS反向器的逻辑非特点，也就是说当输入高电频的时候，y输出低电频，输入低低电平的时候Y输出高电频

电压传输特性和电流传输特性

输出电压随输入电压变化曲线

AB段曲线特性描述

CD段特性曲线

BC段特性曲线

二  输入段噪声容限

保证输出高低电频基本不变，允许输入信号高低电频，有一个波动范围，称为输入端噪声容限

许多门电路互相连接组成系统时，前一级电路的输出，就是后一级电路的输入，所以根据输出高电平的最小值和输入高电频的最小值就可以求噪声容限

CMOS噪声容限和VDD有关，VDD越高噪声容限越大，

输入和输出特性

省略

CMOS反向器动态特性

1 传输延时时间

由于MOS管存在电容，当输入信号发生变化时，输出电压的变化必然滞后于输入电压的变化

我们把输出电压变化落后于输入电压变化的时间叫做传输延时时间

一般传输延时时间都是电容冲放电引起的，所以为了缩短传输延时时间，必须减小电容和导通电阻。

交流噪声容限

传输延时时间越长噪声容限越大

动态功耗

当CMOS反向器从一种稳定的工作状态突然改变到另外一种工作状态将产生附加功耗，叫做动态功耗

动态功耗由两部分组成

1 对电容冲放电的功耗

2 两个MOS管同时瞬间导通消耗的功耗

其他类型的门电路

反向器与非门

OD门

 

 

 

 CMOS 传输门

1 传输门和反向器结合使用

2 传输门做模拟开关

三态CMOS门电路

CMOS电路正确使用

TTL门电路

电压传输特性

输入噪声容限

和CMOS一样

TTL输入特性