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。教学内容1．NMOS门电路2．CMOS门电路3．TTL、CMOS门电路的多余端
的处理目的与要求
1．识别NMOS、CMOS基本门电路的电路结构
2．识别CMOS传输门的逻辑符号并说出其逻辑功能3．学会TTL、CMOS门电路的多余端的处理方法4．知道TTL门、C
MOS门相互连接时的条件3.2.1NMOS门1.CMOS反相器2.CMOS与非门3.CMOS或非门2.TTL门电
路的使用知识（三）TTL门电路和CMOS门电路的相互连接（3）解决电流匹配问题CMOS
电路常用的是4000系列和54HC/74HC系列产品，后几位的序号不同，逻辑功能也不同。①选用CMOS缓冲器
比如，CC4009的驱动电流可达4mA。②选用高速CMOS系列产品选用CMOS的54HC/74HC系列产品可
以直接驱动TTL电路。第四章逻辑门电路数字电路基础部电子技术教研室MOS集成逻辑门3.2MOS集
成逻辑门复习为什么要用OC门？OC门的工作条件？OC门有何应用？三态门有哪三态？三态门有何应用？（1）NMOS管的开关
特性UGSiDUT(b)知识准备（2）PMOS管的开关特性导通导通电阻相当小截止1、NMOS非门A
VCCFFAVCCBAVCCFB2、NMOS与非门3、NMOS或非门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)。3.
2.2CMOS门电路PMOS管负载管NMOS管驱动管开启电压|UTP|=UTN，且小于VDD。1．CMOS反相
器（1）基本电路结构UIL=0V截止导通UOH≈VDD（2）工作原理当uI=UIL=0V时，TN截止，TP
导通，uO=UOH≈VDDUIH=VDD截止UOL≈0V当uI=UIH=VDD:TN导通，TP
截止，uO=UOL≈0V导通（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）负载管串联（串联开关）3
.CMOS或非门驱动管并联（并联开关）10截止导通00截止导通1当输入全为低电平，两个
驱动管均截止，两个负载管均导通，输出为高电平。该电路具有或非逻辑功能,即Y=A+B（1）电路结构与逻辑符号C和C是一对
互补的控制信号4．CMOS传输门C=0时，TG截止，不传输信号；C=1时，TG导通，uO=
uI。（2）功能若C=1（接VDD)、C=0（接地），当0＜uI＜(VDD－|UT|)时，VTN导通；
当|UT|＜uI＜VDD时，VTP导通；uI在0~VDD之间变化时，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。（3）应用举例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。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CMOS电路的优点微功耗。CMOS电路静态电流很小，约为纳安
数量级。抗干扰能力很强。输入噪声容限可达到VDD/2。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。输入阻抗高。负载能力强。CMOS电路
可以带50个同类门以上。逻辑摆幅大（低电平0V，高电平VDD）3.CMOS数字电路的特点（1）由于CMOS管的导
通内阻比双极型晶体管导通内阻大，所以CMOS电路的工作速度比TTL电路的工作速度低。（2）CMOS电路的输入阻抗很高，可达
10MΩ以上，且在频率不高的情况下，电路的驱动能力比TTL电路强。（3）允许CMOS电路的电源电压的变化范围较大，约在5～1
5V之间，所以其输出高、低电平的摆幅较大。与TTL电路相比，该电路的抗干扰能力更强，噪音容限可达30%VDD。（7）CMO
S电路的缺点是由于它的输入阻抗高，使其容易受静电感应而击穿，所以在其内部一般都设置了保护电路。（4）由于CMOS管工作时总是
一管导通，另一管截止，使其几乎不从电源汲取电流，因此CMOS电路的功耗比TTL电路小。（5）因CMOS集成电路的功耗小，其内
部发热量小，所以CMOS电路的集成度要比TTL电路高。（6）CMOS集成电路的温度稳定性好，抗辐射能力强，适合于特殊环境下工
作。1．CMOS集成电路使用注意事项（4）不同系列集成门电路在同一系统中使用时，由于它们使用的电源电压、输入/输出电平的高
低不同，因此需加电平转换电路。（1）对于各种集成电路，一定要在推荐的工作条件范围内使用，否则将导致性能下降或损坏器件。
（2）在使用和存放时应注意静电屏蔽。焊接时电烙铁应接地良好或在电烙铁断电情况下焊接。（3）COMS电路多余不用的输入端不能悬
空，应根据需要接地或接正电源。这种接法不仅不会造成对前极门电路的影响，而且还可以抑制来自电源的干扰。4.4.3门电路的使用知
识及相互连接注意:多余或暂时不用的输入端建议不要悬空(理论上为高阻).（1）与其它输入端并联使用。（2）将不用的输入端
按照电路功能要求接电源或接地。比如将与门、与非门的多余输入端接电源，将或门、或非门的多余输入端接地。在每一块插板的电源线上，并接
几十μF的低频去耦电容和0.01~0.047μF的高频去耦电容，以防止TTL电路的动态尖峰电流产生的干扰。整机装置应有良好的接
地系统。(3)电路的安装应尽量避免干扰信号的侵入，保证电路稳定工作。考虑两个问题：（1）电平匹配，即驱动门要
为负载门提供符合标准的输出高电平和低电平；（2）电流匹配，即驱动门要为负载门提供足够大的驱动电流。IiL>IOLIi
H>IOHViLVOH负载门驱动门各种系列门电路的主要参数1.TTL门驱动CMOS门
（1）电平不匹配TTL门作为驱动门，它的UOH≥2.4V,UOL≤0.5V；CMOS门作为负载门，它的UIH≥3
.5V，UIL≤1V。可见，TTL门的UOH不符合要求。（2）电流匹配CMOS电路输入电流几乎为零，所以
不存在问题。（3）解决电平匹配问题①外接上拉电阻RP在TTL门电路的输出端外接一个上拉
电阻RP，使TTL门电路的UOH≈5V。（当电源电压相同时）②选用电平转换电路(如CC40109)若电源电压不一致时可
选用电平转换电路。CMOS电路的电源电压可选3~18V；而TTL电路的电源电压只能为5V。③采用TTL的
OC门实现电平转换。若电源电压不一致时也可选用OC门实现电平转换。各种系列门电路的主要参数2.CMOS门驱动TTL门（1）电平匹配CMOS门电路作为驱动门，UOH≈5V，UOL≈0V；TTL门电路作为负载门，UIH≥2.0V，UIL≤0.8V。电平匹配是符合要求的。（2）电流不匹配CMOS门电路4000系列最大允许灌电流为0.4mA，TTL门电路的IIS≈1.4mA，CMOS4000系列驱动电流不足。第四章逻辑门电路数字电路基础部电子技术教研室 |
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