门电路学习笔记

数字电路第二章门电路的知识点涵盖了开关特性、分离元器件门电路、CMOS集成门电路、TTL集成门电路，希望梳理的内容对你有所帮助！

第二章 门电路

• 2.1 开关特性
  • 1.理想开关特性
    • 静态特性
      • ①断开时，无论Uak在多大范围内变化，其等效电阻Roff=∞，通过其中的电流Ioff=0
      • ②闭合时，无论流过其中的电流在多大范围内变化，其等效电阻Ron=0，电压Uak=0
    • 动态特性
      • ①开通时间趋近于0，即瞬间完成
      • ②关断时间=0，即瞬间完成
  • 2.半导体二极管的开关特性
    • 显著特点：单向导电性
    • 硅二极管高电平UIH=3v 低电平UIL=-2v Uon=3-0.7=2.3v
  • 3.半导体三极管的开关特性
    • 显著特点：放大能力 基极电流ib控制
    • 在数字电路里，放大区只是转瞬即逝的工作状态，不是截止状态就是饱和状态
    • 饱和深度q=iB/IBS（临界饱和时的基极电流）Uces＜0.3v Ube≈0.7v iB＞IBS
  • 4.MOS管 的开关特性
    • 显著特性：放大能力 栅极电压Ugs控制
    • 不是工作在截止区就是恒流区，可变电阻区是一个转瞬即逝的过程
    • N沟道增强型和P沟道增强型，区别：Ugs的正反，（材料有关，N型正压，P型负压很好理解）
• 2.2 分立元器件门电路
  • 二极管的与门和或门
    • 电路判断方法 电路→逻辑分析→关系表→真值表→逻辑式
    • 正或门=负与门 负或门=正与门
  • 三极管非门（反相器）
  • mos三极管非门
• 2.3 CMOS集成门电路
  • 1.CMOS反相器
    • 一个P型沟道增强型mos管和N性型沟道增强型mos管按照互补对称形式连接起来。
    • 栅极G1,G2连起来为信号输入端，漏极D1,D2连起来为信号输出端
    • 动态特性
      • 1.传输延迟时间：输出电压uo的变化总是滞后于输入电压ui
      • 2.输出端状态转换时间：即Cl的充电和放电时间
      • 3.交流噪声容限：反相器对这些脉冲信号的抗干扰能力。反相器对窄脉冲的噪声容限要高于其直流噪声容限。
      • 4.动态功耗：在状态转换过程中，反相器的瞬态电流会很大，因此会产生所谓动态功耗。与电源电压Vdd，Ui变化的重复频率，负载电容的容量等因素有关，其值越大，动态功耗越大。
  • 2.CMOS与非门、或非门、与门和或门
    • 与非门
      • 组成：两个Tp1，Tp2并联，两个Tn1，Tn2串联。
    • 或非门
      • 组成：两个Tp1，Tp2串联，两个Tn1，Tn2并联。
    • 与门和或门
      • 组成：与非门+反相器（4+2） 或非门+反相器（4+2）
  • 3.CMOS与或非门和异或门
  • 4.CMOS传输门、三态门和漏极开路门
    • ①传输门：一种可以传送模拟信号的压控开关，也可以传送数字信号（有C控制信号）
    • ②三态门：三种状态，1,0，高阻态。使能端控制 Y=A-
    • ③漏极开路门（OD门）
      • 输出MOS管的漏极是开路的，工作时必须外届电源和电阻，才能工作，实现与非逻辑。不接入电源和电阻电路不工作。
      • 可以实现线与功能，可以把几个OD门的输出端用导线连接起来实现与运算。
      • 可以用来实现逻辑电平变换。
      • 带负载能力强。
  • 74ＨＣ00为CMOS与非门采用+5Ｖ电源供电，输入端在下面四种接法下都属于逻辑0
    • ①输入端接地
    • ②输入端低于1.5Ｖ的电源
    • ③输入端接同类与非门的输出电压低于0.1Ｖ
    • ④输入端接10 KΩ电阻到地
• 错题
  • 1. 任何时刻，都只准一个三态门使能（E必须不同）
  • 2. OD门和三态门可实现线与
• 2.4 TTL集成门电路
  • 1.TTL反相器
    • 导通输出为低电平
  • 2.TTL与非门、或非门、与门、或门、与或非门和异或门
  • 3.TTL集电极开路门和三态门
    • ①OC门
      • 必须外接负载电阻和电源才能工作，实现与非
    • ②三态门
      • Y=AB- 有AB两个输入和一个使能端(与CMOS区别开来）
  • 74LS00为TTL与非门，采用+5Ｖ电源供电，采用下列4种接法都属于逻辑1
    • ①输入端悬空
    • ②输入端接高于2Ｖ电压
    • ③输入端接同类与非门的输出高电平3.6Ｖ
    • ④输入端接10 KΩ电阻到地