电源电压有两个电压:额定电源电压和极限电源电压，额定电源电压指正常工作时电源电压的允许大小:TTL电路为5V±5%(54系列5V±10%);CMOS电路为3~15V(4000B系列3~18V)。极 限工作电源电压指超过该电源电压器件将永久损坏。TTL电路为7V;4000系列CMOS电路为18V。

输入高电平电压应大于VIHmin而小于电源电压;输入低电平电压应大于0V而小于VILmax。输入电压小于0V或大于电源电压将有可能损坏逻辑电路。

除OC门和三态门外普通门电路输出不能并接，否则可能烧坏器件;门电路的输出带同类门的个数不得超过扇出系数，否则可能造成状态不稳定;在速度高时带负载数尽可能少;门电路输出接普通负载时，其输出电流就小于IOLmax和IOHmax。4、工作及运输环境问题:温度、湿度、静电会影响器件的正常工作。74系列TTL可工作在0~70℃而54系列为-40~125℃，这就是通常的军品工作温度和民品工作温度的区别;在工作时应注意静电对器件的影响，一般通过下面方法克服其影响:在运输时采用防静电包装;使用时保证设备接地良好;测试器件是应先开机再加信号、关机时先断开信号后关电源。

CMOS门电路

由单极型MOS管构成的门电路称为Mos门电路。MOS电路具有制造工艺简单、功耗低、集成度高、电源电压使用范围宽、抗干扰能力强等优点，特别适用于大规模集成电路。MOS门电路按所用MOS管的不同可分为三种类型:第一种是由PMOS管构成的PMOS门电路，其工作速度较低;第二种是由NMOS管构成的NMOS门电路，工作速度比PMOS电路要高，但比不上TTL电路;第三种是由PMOS管和NMOS管两种管子共同组成的互补型电路，称为CMOS电路，CMOS电路的优点突出，其静态功耗极低，抗干扰能力强，工作稳定可靠且开关速度也大大高于NMOS和PMOS电路，故得到了广泛应用。

MOS管主要参数

1、开启电压VT

·开启电压(又称阈值电压):使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压;

·标准的N沟道MOS管，VT约为3~6V;

·通过工艺上的改进，可以使MOS管的VT值降到2~3V。

2、直流输入电阻RGS

·即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比

·这一特性有时以流过栅极的栅流表示

·MOS管的RGS可以很容易地超过1010Ω。

3、漏源击穿电压BVDS

·在VGS=0(增强型)的条件下，在增加漏源电压过程中使ID开始剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDS

·ID剧增的原因有下列两个方面:(1)漏极附近耗尽层的雪崩击穿，(2)漏源极间的穿通击穿。

·有些MOS管中，其沟道长度较短，不断增加VDS会使漏区的耗尽层一直扩展到源区，使沟道长度为零，即产生漏源间的穿通，穿通后，源区中的多数载流子，将直接受耗尽层电场的吸引，到达漏区，产生大的ID4、栅源击穿电压BVGS

·在增加栅源电压过程中，使栅极电流IG由零开始剧增时的VGS，称为栅源击穿电压BVGS。

5、低频跨导gm

·在VDS为某一固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导

·gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力

·是表征MOS管放大能力的一个重要参数

·一般在十分之几至几mA/V的范围内

6、导通电阻RON

·导通电阻RON说明了VDS对ID的影响，是漏极特性某一点切线的斜率的倒数

·在饱和区，ID几乎不随VDS改变，RON的数值很大，一般在几十千欧到几百千欧之间

·由于在数字电路中，MOS管导通时经常工作在VDS=0的状态下，所以这时的导通电阻RON可用原点的RON来近似

·对一般的MOS管而言，RON的数值在几百欧以内

7、极间电容

·三个电极之间都存在着极间电容:栅源电容CGS、栅漏电容CGD和漏源电容CDS

·CGS和CGD约为1~3pF

·CDS约在0.1~1pF之间

8、低频噪声系数NF

·噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的

·由于它的存在，就使一个放大器即便在没有信号输人时，在输出端也出现不规则的电压或电流变化

·噪声性能的大小通常用噪声系数NF来表示，它的单位为分贝(dB)

·这个数值越小，代表管子所产生的噪声越小

·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数

·场效应管的噪声系数约为几个分贝，它比双极性三极管的要小

CMOS反相器

CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后，所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件，从发展趋势来看，由于制造工艺的改进，CMOS电路的性能有可能超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件。CMOS电路的工作速度可与TTL相比较，而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL。此外，几乎所有的超大规模存储器件，以及PLD器件都采用CMOS 艺制造，且费用较低。早期生产的CMOS门电路为4000系列，随后发展为4000B系列。当前与TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可与TTL器件交换使用。MOSFET有P沟道和N沟道两种，每种中又有耗尽型和增强型两类。由N沟道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS或CMOS电路。CMOS反相器电路，由两只增强型MOSFET组成，其中一个为N沟道结构，另一个为P沟道结构。为了电路能正常工作，要求电源电压VDD大于两个管子的开启电压的绝对值之和，即VDD>(VTN+|VTP|)。

CMOS门电路

1、与非门电路:包括两个串联的N沟道增强型MOS管和两个并联的P沟道增强型MOS管。每个输入端连到一个N沟道和一个P沟道MOS管的栅极。当输入端A、B中只要有一个为低电平时，就会使与它相连的NMOS管截止，与它相连的PMOS管导通，输出为高电平;仅当A、B全为高电平时，才会使两个串联的NMOS管都导通，使两个并联的PMOS管都截止，输出为低电平。因此，这种电路具有与非的逻辑 功能，即n个输入端的与非门必须有n个NMOS管串联和n个PMOS管并联。

2.或非门电路:包括两个并联的N沟道增强型MOS管和两个串联的P沟道增强型MOS管。当输入端A、B中只要有一个为高电平时，就会使与它相连的NMOS管导通，与它相连的PMOS管截止，输出为低电平;仅当A、B全为低电平时，两个并联NMOS管都截止，两个串联的PMOS管都导通，输出为高电平。因此，这种电路具有或非的逻辑功能，其逻辑表达式为。显然，n个输入端的或非门必须有n个NMOS管并联和n个PMOS管并联。比较CMOS与非门和或非门可知，与非门的工作管是彼此串联的，其输出电压随管子个数的增加而增加;或非门则相反，工作管彼此并联，对输出电压不致有明显的影响。因而或非门用得较多。

3、异或门电路:它由一级或非门和一级与或非门组成。或非门的输出。而与或非门的输出L即为输入A、B的异或如在异或门的后面增加一级反相器就构成异或非门，由于具有的功能，因而称为同或门。

CMOS传输门

MOSFET的输出特性在原点附近呈线性对称关系，因而它们常用作模拟开关。模拟开关广泛地用于取样--保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等。下面着重介绍CMOS传输门。所谓传输门(TG)就是一种传输模拟信号的模拟开关。CMOS传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型MOSFET并联而成，如上图所示。TP和TN是结构对称的器件，它们的漏极和源极是可互换的。设它们的开启电压|VT|=2V且输入模拟信号的变化范围为-5V到+5V。为使衬底与漏源极之间的PN结任何时刻都不致正偏，故TP的衬底接+5V电压，而TN的衬底接-5V电压。两管的栅极由互补的信号电压(+5V和-5V)来控制，分别用C和表示。传输门的工作情况如下:当C端接低电压-5V时TN的栅压即为-5V，vI取-5V到+5V范围内的任意值时，TN均不导通。同时、TP的栅压为+5V，TP亦不导通。可见，当C端接低电压时，开关是断开的。为使开关接通，可将C端接高电压+5V。此时TN的栅压为+5V，vI在-5V到+3V的范围内，TN导通。同时TP的棚压为-5V，vI在-3V到+5V的范围内TP将导通。由上分析可知，当vI<-3V时，仅有TN导通，而当vI>+3V时，仅有TP导通当vI在-3V到+3V的范围内，TN和TP两管均导通。进一步分析还可看到，一管导通的程度愈深，另一管的导通程度则相应地减小。换句话说，当一管的导通电阻减小，则另一管的导通电阻就增加。由于两管系并联运行，可近似地认为开关的导通电阻近似为一常数。这是CMOS传输门的优点。在正常工作时，模拟开关的导通电阻值约为数百欧，当它与输入阻抗为兆欧级的运放串接时。可以忽略不计。CMOS传输门除了作为传输模拟信号的开关之外，也可作为各种逻辑电路的基本单元电路。

1、存放CMOS集成电路时要屏蔽，一般放在金属容器中，或用导电材料将引脚短路，不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。

2、焊接CMOS电路时，一般用20W内热式电烙铁，而且烙铁要有良好的接地线;也可以用电烙铁断电后的余热快速焊接;禁止在电路通电情况下焊接。

3、为了防止输入端保护二极管反向击穿，输入电压必须处在VDD和Vss之间，即Vdd≥VI≥Vss。

4、测试CMOS电路时，如果信号电源和电路供电采用2组电源，则在开机时应先接通电路供电电源，后开信号电源。关机时，应先关信号电源，后关电路供电电源，即在CMOS电路本身没有接通供电电源的情况下，不允许输入端的信号输入。

5、多余输入端绝对不能悬空，否则容易接受外界干扰，破坏了正常的逻辑关系，甚至损坏。对于与门、与非门的多余输入端应接Vdd或高电平或与使用的输入端并联。对于或门、或非门多余的输入端应接地或低电平或与使用的输入端并联。

6、必须在其他元器件在印制电路板上安装就绪后，再装CMOS电路，避免CMOS电路输入端悬空。CMOS电路从印制电路板上拔出时，务必先切断印制板上的电源。

7、输入端连线较长时，由于分布电容和分布电感的影响，容易构成LC振荡或损坏保护二极管，必须在输入端串联1个10~20ΚΩ的电阻R。

8、防止CMOS电路输入端噪声干扰的方法是:在前一级和CMOS电路之间接入施密特触发器整形电路，或加入滤波电容滤掉噪声。

1、TTL电路的电源均采用+5V，使用时，不能将电源与地颠倒接错，也不能接高于5.5V的电源。否则会损坏器件。2、电路的输入端不能直接与高于+5.5V或低于-0.5V的低内阻电源连接，因为低内阻电源供给较大电流而烧坏器件。

3、输出端不允许与电源或地短接，必须通过电阻与电源连接，以提高输出电平。

4、插入或拔出集成电路时，务必切断电源，否则会因电源冲击而造成永久损坏。

5、多余输入端不允许悬空。接地电阻的阻值要求R≤=500。

TTL、CMOS接口电路所谓"接口电路"，就是用于不同类型逻辑门电路之间或逻辑门电路与外部电路之间，使二者有效连接，正常工作的中间电路。常用数字集成电路技术参数比较如下表:

1、CMOS电

路驱动TTL电路:用CMOS电路去驱动TTL电路时，需要解决的问题是CMOS电路不能提供足够大的驱动电流。CMOS电路允许的最大灌电流一般只有0.4mA左右，而TTL电路的输入短路电流Iis约为1.4mA。

2、TTL电路驱动CMOS电路:CMOS电路的电源电压范围宽(3V~18V)，往往高于TTL电路的+5V电源，因此，用TTL电路去驱动CMOS电路时，必须将TTL的输出高电平值升高。通过接口电路可达此目的。如右图所示。3、TTL和CMOS门电路驱动其他负载:在许多场合，往往需要用TTL或CMOS电路去驱动指示灯、LED(发光二极管)或其他显示器、光电耦合器、继电器、可控硅等不同的负载。

利用CC4011"与非门"设计制作"抢答器":抢答器有多个输入端和一个复位端，当某一抢答输入端有抢答信号，则显示这一路的抢答成功。抢答成功后，使后面的抢答信号不能进入抢答器，一直到复位控制信号有效，才能解除封锁，进行下一次抢答，如右图所示。输入控制电路由U3A~U3D四个与非门组成。利用"与非"门设计制作灯头"声光控节能开关":声光控节能开关白天或光线较强的场合即使有较大的声响，也能控制灯泡不亮，晚上或光线较暗时，遇到声响(比如脚步声、说话声等)后，灯自动点亮，经过设定的时间后自动熄灭。适用于楼梯，走廊等只需短时间照明的地方。

1 数字逻辑概论

1.1 数字电路与数字信号

1.2 数制

1.3 二进制数的算术运算

1.4 二进制代码

1.5 逻辑函数及其表示方法

2 逻辑代数与硬件描述语言基础

2.1 逻辑代数

2.2 逻辑函数的卡诺图化简法

3 逻辑门电路

3.1 MOS逻辑门电路

3.2 TTL逻辑门电路

3.3 射极耦合逻辑门电路

3.4 砷化镓逻辑门电路

3.5 逻辑描述中的几个问题

3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题

4 组合逻辑电路

4.1 组合逻辑电路的分析

4.2 组合逻辑电路的设计

4.3 组合逻辑电路中的竞争冒险

4.4 若干典型的组合逻辑集成电路

4.5 组合可编程逻辑器件

5 锁存器和触发器

5.2 锁存器

5.3 触发器的电路结构和工作原理

5.4 触发器的逻辑功能

6 时序逻辑电路

6.1 时序逻辑电路的基本概念

6.2 同步时序逻辑电路的分析

6.3 同步时序逻辑电路的设计

6.4 异步时序逻辑电路的分析

6.5 若干典型的时序逻辑集成电路

6.6 时序可编程逻辑器件

7 存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列

7.1 只读存储器

7.2 随机存取存储器

7.3 复杂可编程逻辑器件

7.4 现场可编程门阵列

8 脉冲波形的变换与产生

8.1 单稳态触发器

8.2 施密特触发器

8.3 多谐振荡器

8.4 555定时器及其应用

9 数模与模数转换器

9.1 D/A转换器

9.2 A/D转换器

10 数字系统设计基础

10.2 算法状态机

10.3 寄存器传输语言

10.4 用可编程逻辑器件实现数字系统

11 Verilog HDL题解

2.3 硬件描述语言Verilog HDL基础

3.7 用Verilog HDL描述逻辑门电路

4.6 用Verilog HDL描述组合逻辑电路

5.5 用Verilog HDL描述锁存器和触发器

6.6 用Verilog HDL描述时序逻辑电路

7.5 用EDA技术和可编程器件的设计例题