"CMOS三态(TSL)门-电信系模电课件"
CMOS三态门,也称为三态逻辑门,是数字集成电路中的一种重要门电路,它具有一个额外的控制输入端,通常标记为EN(使能)。这种门电路在EN为高电平时允许数据传输,而当EN为低电平时,门电路进入高阻态,不传输任何信号,相当于断开连接。在描述中给出的真值表中,可以看出当EN为高电平时,无论A输入为何值,输出都会跟随A输入的状态;而当EN为低电平时,输出呈现高阻态,即不导通,不会对后续电路产生影响。
数字集成电路按照规模可以分为四种类型:小规模集成(SSI)、中规模集成(MSI)、大规模集成(LSI)和超大规模集成(VLSI)。SSI包含的门电路数量少于10个,MSI介于10到100个门之间,LSI在100到1000个门之间,而VLSI则包含超过1000个门电路,甚至更多。随着技术的发展,集成度更高的系统级芯片(System-on-Chip, SoC)也被广泛采用。
集成逻辑门电路有多种类型,包括双极型和单极型。双极型逻辑门如DTL、TTL、ECL和I2L等,其中TTL(Transistor-Transistor Logic)门电路因其速度快、功耗适中而被广泛应用。单极型逻辑门包括NMOS、PMOS和CMOS,其中CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)由于其低功耗和高集成度的优势,成为了现代数字电路的主流选择。
集成逻辑门电路中的二极管可以用来构建基本的逻辑门,如与门和或门。二极管的正向导通和反向截止特性可以模拟逻辑“1”和“0”。在与门中,只有所有输入均为高电平时,输出才为高电平。而在或门中,只要有一个输入为高电平,输出就会是高电平。
二极管的反向恢复时间(tre)是指二极管从导通转为截止所需的时间,而开通时间(ton)是从截止转为导通的时间。这两个时间参数对于高速开关应用至关重要,因为它们直接影响电路的响应速度。为了提高开关速度,需要减小基区电荷建立时间和存储电荷消散时间。
BJT(双极型晶体管)常用于构建非门,它的开关特性体现在饱和导通和截止状态之间的转换。开关时间包括开通时间ton和关闭时间toff,这两者分别与基区电荷建立时间和存储电荷消散时间有关。为了提高BJT的开关速度,关键在于优化这些时间参数。
TTL反相器是一种基于双极型晶体管的逻辑门,由输入级、中间级和输出级组成。输入级的晶体管T1和电阻Rb1用于提高开关速度。中间级的晶体管T2和电阻网络为输出级的晶体管T3和T4提供驱动信号,而输出级采用推拉式结构,可以提高开关速度和带负载能力。TTL反相器的工作原理是基于输入电压和晶体管的开关特性来实现逻辑翻转,并通过电路设计改善性能,例如降低静态电流、提高噪声容限等。
总结来说,CMOS三态门是数字电路中一种重要的控制信号传输的门电路,而数字集成电路根据规模有不同的分类。不同的逻辑门电路,如二极管、BJT和TTL反相器,各自有独特的结构和工作原理,它们在现代电子系统中发挥着不可或缺的作用。