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与非门是与门和非门的结合,先进行与运算,再进行非运算。与非门是当输入端中有1个或1个以上是低电平时,输出为高电平;只有所有输入是高电平时,输出才是低电平。
下面是各国门电路逻辑符号表:
常将二极管与门和或门与三极管非门组合起来组成与非门和或非门电路,以消除在串接时产生的电平偏离,并提高带负载能力。
如下图所示就是由三输入端的二极管与门和三极管非门组合而成的与非门电路。
把一个电路中的所有元件,包括二极管、三极管、电阻及导线等都制作在一片半导体芯片上,封装在一个管壳内,就是集成电路。上图就是早期的简单集成与非门电路,称为二极管-三极管逻辑门电路,简称DTL电路。
从小巧的电子手表,到复杂的电子计算机,它们的许多元件被制成集成电路的形式,即把几十、几百,甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最多的集成电路叫门电路,门电路是起开关作用的集成电路。由于开放的条件不同,而分为与门、非门、与非门等等。
非门是一个输入端,一个输出端的器件,它的作用是使输入信号反向.例如输入0,那么输出就是1,输入1,输出就是0.与门是两个或者两个以上输入端,一个输出端的器件.当一个输入端为0时,输出就是0.只有所有的...
电路设计,四人表决电路,三人以上同意,与非门实现 一位全加器,与非门实现
你好,给您一点参考,
“门”是这样的一种电路:它规定各个输入信号之间满足某种逻辑关系时,才有信号输出,通常有下列三种门电路:与门、或门、非门(反相器)。从逻辑关系看,门电路的输入端或输出端只有两种状态,无信号以“0”表示,...
真值表如下所示:
A | B | Y |
---|---|---|
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
逻辑表达式:Y=(A·B)'=(A')+(B')
DTL电路虽然结构简单,但因工作速度低而很少应用。由此改进而成的TTL电路,问世几十年来,经过电路结构的不断改进和集成工艺的逐步完善,至今仍广泛应用,几乎占据着数字集成电路领域的半壁江山。
首先考虑输入级,DTL是用二极管与门做输入级,速度较低。仔细分析我们发现电路中的Dl、D2、D3、D4的P区是相连的。我们可用集成工艺将它们做成一个多发射极三极管。这样它既是四个PN结,不改变原来的逻辑关系,又具有三极管的特性。一旦满足了放大的外部条件,它就具有放大作用,为迅速消散T2饱和时的超量存储电荷提供足够大的反向基极电流,从而大大提高了关闭速度。如图所示是TTL与非门电路的结构。
第二,为提高输出管的开通速度,可将二极管D5改换成三极管T2,逻辑关系不变。同时在电路的开通过程中利用T2的放大作用,为输出管T3提供较大的基极电流,加速了输出管的导通。另外T2和电阻RC2、RE2组成的放大器有两个反相的输出端VC2和VE2,以产生两个互补的信号去驱动T3、T4组成的推拉式输出级。
第三,再分析输出级。输出级应有较强的负载能力,为此将三极管的集电极负载电阻RC换成由三极管T4、二极管D和RC4组成的有源负载。由于T3和T4受两个互补信号Ve2和Vc2的驱动,所以在稳态时,它们总是一个导通,另一个截止。这种结构,称为推拉式输出级。
(1)输入全为高电平时,输出为低电平。
(2)输入全为高电平时,输出为低电平。
(1)采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
(2)采用了推拉式输出级,输出阻抗比较小,可迅速给负载电容充放电。
(1)电压传输特性曲线
与非门的电压传输特性曲线是指与非门的输出电压与输入电压之间的对应关系曲线,即V=f(Vi),它反映了电路的静态特性。
AB段(截止区)
BC段(线性区)
CD段(过渡区)
DE段(饱和区)
(2)几个重要参数
从TTL与非门的电压传输特性曲线上,我们可以定义几个重要的电路指标。
a.输出高电平电压VOH--VOH的理论值为3.6V,产品规定输出高电压的最小值VOH(min)=2.4V,
即大于2.4V的输出电压就可称为输出高电压VOH。
b.输出低电平电压VOL--VOL的理论值为0.3V,产品规定输出低电压的最大值VOL(max)=0.4V,
即小于0.4V的输出电压就可称为输出低电压VOL。
c.关门电平电压VOFF--是指输出电压下降到VOH(min)时对应的输入电压。显然只要Vi<VOff,Vo就是高电压,所以VOFF就是输入低电压的最大值,在产品手册中常称为输入低电平电压,用VIL(max)表示。
d.开门电平电压VON--是指输出电压下降到VOL(max)时对应的输入电压。显然只要Vi>VON,Vo就是低电压,所以VON就是输入高电压的最小值,在产品手册中常称为输入高电平电压,用VIH(min)表示。
e.阈值电压Vth--决定电路截止和导通的分界线,也是决定输出高、低电压的分界线。从电压传输特性曲线上看,Vth的值界于VOFF与VON之间,而VOFF与VON的实际值又差别不大,所以,近似Vth≈VOFF≈VON。Vth是一个很重要的参数,在近似分析和估算时,常把它作为决定与非门工作状态的关键值,即ViVth,与非门关门,输出高电平。Vth又常被形象化地称为门槛电压。
(3)抗干扰能力
TTL门电路的输出高低电平不是一个值,而是一个范围。同样,它的输入高低电平也有一个范围,即它的输入信号允许一定的容差,称为噪声容限。
噪声容限表示门电路的抗干扰能力。显然,噪声容限越大,电路的抗干扰能力越强 。
采用CMOS与非门电路设计的闪光信号报警器
文章介绍了采用CMOS电路的报警器,在保证其功能的基础上,克服了原报警器的不 足,并使电路结构简化、设计合理,提高了可靠性和稳定性,降低了成本。
与非门开关报警控制电路设计
与非门开关报警控制电路设计
典型TTL与非门电路电路组成:输入级——晶体管T1和电阻Rb1构成。中间级——晶体管T2和电阻Rc2、Re2构成。输出级——晶体管T3、T4、D和电阻Rc4构成,推拉式结构,在正常工作时,T4和T3总是一个截止,另一个饱和。当输入Vi=3.6V(高电平)Vb1=3.6 0.7=4.3V 足以使T1(bc结)T2(be结)T3 (be结)同时导通, 一但导通Vb1=0.7 0.7 0.7=2.1V(固定值),此时V1发射结必截止(倒置放大状态)。Vc2=Vces Vbe2=0.2 0.7=0.9V 不足以T3和D同时导通,T4和D均截止。V0=0.2V (低电平)当输入Vi=0.2V(低电平)Vb1=0.2 0.7=0.9V不 足以使T1(bc结)T2(be结)T3 (be结)同时导通,T2 T3均截止, 同时Vcc---Rc2----T4---D---负载形成通路,T4和D均导通。V0=Vcc-VRc2(可略)-Vbe4-VD=5-0.7-0.7 =3.6(高电平)结论:输入高,输出低;输入低,输出高(非逻辑)。TTL优势:工作速度快 、带负载能力强 、传输特性好。TTL反相器的电压传输特性:电压传输特性是指输出电压跟随输入电压变化的关系曲线,即UO=f(uI)函数关系。其曲线大致分为四段:AB段(截止区):当UI≤0.6V时,T1工作在深饱和状态,Uces1<0.1V,Vbe2<0.7V,故T2、 T3截止,D、T4均导通, 输出高电平UOH=3.6V。TTL反相器的电压传输特性 BC段(线性区):当0.6V≤UI<1.3V时,0.7V≤Vb2<1.4V,T2开始导通,T3尚未导通。此时T2处于放大状态,其集电极电压Vc2随着UI的增加而下降,使输出电压UO也下降 。CD段(转折区):1.3V≤UI<1.4V,当UI略大于1.3V时, T2 T3均导通, T3进入饱和状态,输出电压UO迅速下降。DE段(饱和区):当UI≥1.4V时,随着UI增加 T1进入倒置工作状态,D截止,T4截止,T2、T3饱和,因而输出低电平UOL=0.3V。
CMOS反相器电路由两个增强型MOS场效应管组成,其中V1为NMOS管,称驱动管,V2为PMOS管,称负载管。 NMOS管的栅源开启电压UTN为正值,PMOS管的栅源开启电压是负值,其数值范围在2~5V之间。为了使电路能正常工作,要求电源电压UDD>(UTN |UTP|)。UDD可在3~18V之间工作,其适用范围较宽。工作原理:当UI=UIL=0V时,UGS1=0,因此V1管截止,而此时|UGS2|>|UTP|,所以V2导通,且导通内阻很低,所以UO=UOH≈UDD, 即输出为高电平。当UI=UIH=UDD时,UGS1=UDD>UTN,V1导通,而UGS2=0<|UTP|,因此V2截止。此时UO=UOL≈0,即输出为低电平。 可见,CMOS反相器实现了逻辑非的功能。CMOS反相器的主要特性:在AB段由于V1截止,阻抗很高,所以流过V1和V2的漏电流几乎为0。 在CD段V2截止,阻抗很高,所以流过V1和V2的漏电流也几乎为0。只有在BC段,V1和V2均导通时才有电流iD流过V1和V2,并且在UI=1/2UDD附近,iD最大。
基于 CMOS 反相器仿真模型,研究了温度变化对反相器 HPM 扰乱效应的影响。研究表明,反相器所处环境温度越高对 HPM 越敏感,这一结论得到了实验数据的验证,同时又扩充了实验数据所适用的温度范围。研究认为,衬底电阻增大是环境温度升高时反相器 HPM 扰乱效应敏感性增加的主要原因。仿真得到了 HPM 引起的反相器门锁延时特性,通过对温度分布影响的分析,论文指出闩锁延时特性与热边界条件密切相关,器件内部平均温度持续上升导致闩锁效应的大电流通路阻抗增大,从而使得闩锁效应难以继续维持,这一结论为文献中报道的闩锁延时特性提供了微观解释CMOS 反相器的 HPM 扰乱效应机理出发,建立了考虑 HPM 脉宽效应和频率影响的扰乱效应阈值解析模型,并利用仿真结果和实验数据对解析模型进行了验证。研究认为,HPM 导致的过剩载流子注入主导晶体管的电流放大过程,对扰乱效应至关重要。HPM 扰乱脉宽效应可以用反相器寄生晶体管基区过剩载流子随时间的累积效应来解释;而 HPM 频率对扰乱效应的影响则是由于 HPM 频率较高时器件内部交变电场变化太快以致于载流子无法响应,从而影响了 p 型衬底中的注入电荷总量和过剩载流子浓度分布。利用解析模型研究了结构参数 LB对扰乱效应的影响,结果表明 LB较小的 CMOS 反相器对 HPM 更敏感。
前言
绪论
第1章基本门电路及其应用
1.1基本逻辑运算和基本门电路
1.1.1与逻辑运算和与门电路
1.1.2或逻辑运算与或门电路
1.1.3非逻辑运算和非门电路
技能训练1面包板的使用
技能训练2基本逻辑门电路的识别与功能测试
1.2复合运算与复合门电路
1.21与非运算和与非门电路
1.2.2或非运算和或非门电路
1.2.3与或非运算
1.2.4异或运算及同或运算
技能训练3复合门电路的识别与功能测试
1.3集成门电路
1.3.1TTL集成门电路
1.3.2CMOS逻辑门电路
技能训练4OC门与三态门功能测试
1.3.3集成门电路的使用
1.4基本门电路的应用实例
1.4.1触摸式延时开关的制作
1.4.2逻辑状态测试笔的制作
练习与提高
第2章组合逻辑电路的分析与设计
2.1逻辑代数
2.1.1基本逻辑运算
2.1.2公式法化简逻辑函数
2.1.3卡诺图法化简逻辑函数
2.2组合逻辑电路
2.2.1组合逻辑电路的基本概念
2.2.2组合逻辑电路的分析
2.2.3组合逻辑电路的设计
2.2.4组合逻辑电路中的竞争冒险
技能训练组合逻辑电路的功能测试
2.3组合逻辑电路的应用实例
2.3.13人表决器的设计与制作
2.3.2产品质量显示仪的设计与制作
练习与提高
第3章编码器、译码器、数据选择器及其应用
3.1编码器
3.1.1普通编码器
3.1.2优先编码器
技能训练1编码器逻辑功能测试
3.2译码器
3.2.1二进制译码器
3.2.2二一十进制译码器
3.2.3数字显示译码器
3.2.4译码器的应用
技能训练2译码器和数码显示器逻辑功能测试
3.3数据选择器
3.3.14选1数据选择器
3.3.28选1数据选择器
3.3.3数据选择器的应用
3.4编码器、译码器的应用实例
3.41数码显示器的制作
3.4.2旋转彩灯的制作
练习与提高
第4章加法器、数值比较器及其应用
4.1数制与码制
4.1.1数制
4.12不同数制间的转换
4.1.3码制
4.2加法器
4.2.1半加器
4.2.2全加器
4.2.3多位加法器
4.2.4集成加法器的应用
技能训练1全加器逻辑功能验证
4.3数值比较器
4.3.1一位数值比较器
4.32多位数值比较器
4.3.3数值比较器的应用
技能训练2数值比较器逻辑功能验证
4.44位二进制数加法数码显示电路的制作应用实例
练习与提高
第5章触发器及其应用
5.1触发器概述
5.2RS触发器
5.2.1基本RS触发器
5.2.2同步RS触发器
基本RS触发器功能测试
5.3JK触发器
5.3.1同步JK触发器
5.3.2边沿JK触发器
5.3.3集成JK触发器
技能训练2JK触发器功能测试
5.4D触发器
5.4.1同步D触发器
5.4.2边沿D触发器
5.4.3集成D触发器
技能训练3D触发器的功能测试
5.5T触发器和T'触发器
5.5.1由JK触发器构成T触发器和T'触发器
5.5.2由D触发器构成T触发器和T'触发器
技能训练4T触发器和T'触发器的功能测试
5.6触发器的应用实例
5.6.14路抢答器的设计与制作
5.6.28路抢答器的设计与制作
练习与提高
第6章计数器、寄存器及应用
6.1计数器
6.1.1二进制计数器
6.1.2十进制计数器
6.1.3集成计数器
6.1.4N进制计数器
技能训练1集成计数器功能及应用测试
6.2寄存器
6.2.1数码寄存器
6.2.2移位寄存器
技能训练2寄存器功能测试
6.3数字电子钟的制作应用实例
练习与提高
7章555定时器及其应用
7.1555定时器
7.2555定时器的应用
7.2.1用555定时器构成的多谐振荡器
7.2.2用555定时器构成的单稳态电路
7.2.3用555定时器构成的施密特触发器电路
技能训练555定时器的功能及应用
7.3555定时器的应用实例
7.3.1触摸式防盗报警器的制作
7.3.2声控自动延时灯的制作
练习与提高
第8章D/A、A/D转换器及其应用
8.1D/A转换器
8.1.1R—2R倒T型网络D/A转换器
8.1.2集成D/A转换器简介
技能训练D/A转换器的功能测试
8.2A/D转换器
8.2.1A/D转换的一般过程
8.2.2A/D转换器的类型
8.2.3A/D转换器的主要参数
8.2.4集成A/D转换器简介
8.3D/A、A/D转换器的应用实例
8.3.1锯齿波发生器的制作
8.3.2数字电压表的制作
练习与提高
参考文献
本书根据集成电路设计的特点,结合集成电路制造和封装测试的有关知识和技术,系统介绍了MOS管集成电路设计的有关基础理论知识、半导体集成电路基本加工工艺和设计规则,分析了典型数字集成电路的设汁方法及实现过程,引入了一些常见的数字集成电路设计实例。 本书设置了6个项目,主要包括反相器电路图设计,PMOS、NMOS版图设计,反相器版图设计,反相器版图与电路图一致性检查,与非门电路图与版图设计,异或门电路图与版图设计。内容浅显易懂,层层深入,编写新颖,实用性、创新性强。本书可作为高职高专院校机电类、电子类相关专业的教材,也可供电子、电气行业的技术人员参考。