CMOS集成逻辑门电路

CMOS集成逻辑门电路

     裴蕾

一 教学目标：

（1）了解MOS管的开关特性

（2）分析CMOS反相器的工作原理

（3）分析CMOS与非门和或非门的工作原理

（4）了解CMOS传输门

二 教学重点与难点：

（1）重点：各种集成电路的电路结构

（2）难点：分析各种集成电路的工作原理

三 教学过程：

一、CMOS反相器

1、MOS管的符号

增强型NMOS管和增强型PMOS管的符号如下图所示：

2、CMOS反相器

电路结构如下图所示：

（1）uA＝0V时，TN截止，TP导通。输出电压uY＝VDD＝10V。

（2）uA＝10V时，TN导通，TP截止。输出电压uY＝0V。

二、其它功能的CMOS电路：

1、 CMOS与非门和或非门

CMOS与非门

①A、B当中有一个或全为低电平时，TN1、TN2中有一个或全部截止，TP1、TP2中有一个或全部导通，输出Y为高电平。

②只有当输入A、B全为高电平时，TN1和TN2才会都导通，TP1和TP2才会都截止，输出Y才会为低电平。

CMOS或非门

①只要输入A、B当中有一个或全为高电平，TP1、TP2中有一个或全部截止，TN1、TN2中有一个或全部导通，输出Y为低电平。

②只有当A、B全为低电平时，TP1和TP2才会都导通，TN1和TN2才会都截止，输出Y才会为高电平。

2  CMOS传输门

电路结构与逻辑符号

·工作原理

①C＝0时，即C端为低电平（0V）、  端为高电平（＋VDD）时， TN和TP都不具备开启条件而截止，输入和输出之间相当于开关断开一样。

②C＝1时，即C端为高电平（＋VDD）、  端为低电平（0V）时，TN和TP都具备了导通条件，输入和输出之间相当于开关接通一样，uo＝ui。

三、CMOS数字集成电路的特点与系列

1、特点

（1）CMOS电路的工作速度比TTL电路的低。

（2）CMOS带负载的能力比TTL电路强。

（3）CMOS电路的电源电压允许范围较大，约在3～18V，抗干扰能力比TTL电路强。

（4）CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。门电路的功耗只有几个μW，中规模集成电路的功耗也不会超过100μW。

（5）CMOS集成电路的集成度比TTL电路高。

（6）CMOS电路适合于特殊环境下工作。

（7）CMOS电路容易受静电感应而击穿，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，尤其是CMOS电路多余不用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。

2、系列

（1）CMOS4000系列

（2）高速CMOS电路系列

3、CMOS4000系列和HCMOS系列的比较

四、CMOS集成逻辑门的使用注意事项

              （1）关于电源等：对于各种集成电路，使用时一定要在推荐的工作条件范围内，否则将导致性能下降或损坏器件。

（2）关于输入端：CMOS电路，多余的输入端不允许悬空，否则电路将不能正常工作。

（3）关于输出端：输出端不允许直接与电源VDD或与地（VSS）相连。。

五、小结

CMOS电路具有制造工艺简单、功耗小、输入阻抗高、集成度高、电源电压范围宽等优点，其主要缺点是工作速度稍低，但随着集成工艺的不断改进，CMOS电路的工作速度已有了大幅度的提高。

本节课主要分析了各种CMOS集成门电路的电路结构、工作原理、型号、适用范围、注意事项。

六、作业

课后题第6题