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電子元器件

來源: 2020/2/24 9:52:31 點(diǎn)擊:

電子元器件

                      
  11.10.RS觸發(fā)器: 
電路結(jié)構(gòu) 
把兩個(gè)與非門G1、G2的輸入、輸出端交叉連接,即可構(gòu)成基本RS觸發(fā)器,其邏輯電路如圖7.2.1.(a)所示。它有兩個(gè)輸入端R、S和兩個(gè)輸出端Q、Q。 
 
工作原理 :
基本RS觸發(fā)器的邏輯方程為:  
根據(jù)上述兩個(gè)式子得到它的四種輸入與輸出的關(guān)系: 
1.當(dāng)R=1、S=0時(shí),則Q=0,Q=1,觸發(fā)器置1。 2.當(dāng)R=0、S=1時(shí),則Q=1,Q=0,觸發(fā)器置0。 
如上所述,當(dāng)觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端加入不同邏輯電平時(shí),它的兩個(gè)輸出端Q和Q有兩種互補(bǔ)的穩(wěn)定狀態(tài)。一般規(guī)定觸發(fā)器Q端的狀態(tài)作為觸發(fā)器的狀態(tài)。通常稱觸發(fā)器處于某種狀態(tài),實(shí)際是指它的Q端的狀態(tài)。Q=1、Q=0時(shí),稱觸發(fā)器處于1態(tài),反之觸發(fā)器處于0態(tài)。S=0,R=1使觸發(fā)器置1,或稱置位。因置位的決定條件是S=0,故稱S 端為置1端。R=0,S=1時(shí),使觸發(fā)器置0,或稱復(fù)位。 
同理,稱R端為置0端或復(fù)位端。若觸發(fā)器原來為1態(tài),欲使之變?yōu)?態(tài),必須令R端的電平由1變0,S端的電平由0變1。這里所加的輸入信號(hào)(低電平)稱為觸發(fā)信號(hào),由它們導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換過程稱為翻轉(zhuǎn)。由于這里的觸發(fā)信號(hào)是電平,因此這種觸發(fā)器稱為電平控制觸發(fā)器。從功能方面看,它只能在S和R的作用下置0和置1,所以又稱為置0置1觸發(fā)器,或稱為置位復(fù)位觸發(fā)器。其邏輯符號(hào)如圖7.2.1(b)所示。由于置0或置1都是觸發(fā)信號(hào)低電平有效,因此,S端和R端都畫有小圓圈。 
3.當(dāng)R=S=1時(shí),觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。 
觸發(fā)器保持狀態(tài)時(shí),輸入端都加非有效電平(高電平),需要觸發(fā)翻轉(zhuǎn)時(shí),要求在某一輸入端加一負(fù)脈沖,例如在S端加負(fù)脈沖使觸發(fā)器置1,該脈沖信號(hào)回到高電平后,觸發(fā)器仍維持1狀態(tài)不變,相當(dāng)于把S端某一時(shí)刻的電平信號(hào)存儲(chǔ)起來,這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶功能。 
4.當(dāng)R=S=0時(shí),觸發(fā)器狀態(tài)不確定 
在此條件下,兩個(gè)與非門的輸出端Q和Q全為1,在兩個(gè)輸入信號(hào)都同時(shí)撤去(回到1)后,由于兩個(gè)與非門的延遲時(shí)間無法確定,觸發(fā)器的狀態(tài)不能確定是1還是0,因此稱這種情況為不定狀態(tài),這種情況應(yīng)當(dāng)避免。從另外一個(gè)角度來說,正因?yàn)镽端和S端完成置0、置1都是低電平有效,所以二者不能同時(shí)為0。 
此外,還可以用或非門的輸入、輸出端交叉連接構(gòu)成置0、置1觸發(fā)器,其邏輯圖和邏輯符號(hào)分別如圖7.2.2(a)和7.2.2(b)所示。這種觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是高電平有效,因此在邏輯符號(hào)的S端和R端沒有小圓圈。 
 
2.特征方程 
 
 
基本RS觸發(fā)器的特性:
1.基本RS觸發(fā)器具有置位、復(fù)位和保持(記憶)的功能; 
2.基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是低電平有效,屬于電平觸發(fā)方式; 
3.基本RS觸發(fā)器存在約束條件(R+S=1),由于兩個(gè)與非門的延遲時(shí)間無法確定;當(dāng)R=S=0時(shí),將導(dǎo)致下一狀態(tài)的不確定。 
4.當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí),輸出即刻就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,即抗干擾性能較差。








 
第十二節(jié)  TTL邏輯門電路
 以雙極型半導(dǎo)體管為基本元件,集成在一塊硅片上,并具有一定的邏輯功能的電路稱為雙極型邏輯集成電路,簡(jiǎn)稱TTL邏輯門電路。稱Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT邏輯門電路,是數(shù)字電子技術(shù)中常用的一種邏輯門電路,應(yīng)用較早,技術(shù)已比較成熟。TTL主要有BJT(Bipolar Junction Transistor 即雙極結(jié)型晶體管,晶體三極管)和電阻構(gòu)成,具有速度快的特點(diǎn)。最早的TTL門電路是74系列,后來出現(xiàn)了74H系列,74L系列,74LS,74AS,74ALS等系列。但是由于TTL功耗大等缺點(diǎn),正逐漸被CMOS電路取代。
12.1  CMOS邏輯門電路
CMOS邏輯門電路是在TTL電路問世之后 ,所開發(fā)出的第二種廣泛應(yīng)用的數(shù)字集成器件,從發(fā)展趨勢(shì)來看,由于制造工藝的改進(jìn),CMOS電路的性能有可能超越TTL而成為占主導(dǎo)地位的邏輯器件 。CMOS電路的工作速度可與TTL相比較,而它的功耗和抗干擾能力則遠(yuǎn)優(yōu)于TTL。此外,幾乎所有的超大規(guī)模存儲(chǔ)器件 ,以及PLD器件都采用CMOS藝制造,且費(fèi)用較低。
  早期生產(chǎn)的CMOS門電路為4000系列 ,隨后發(fā)展為4000B系列。當(dāng)前與TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可與TTL器件交換使用。下面首先討論CMOS反相器,然后介紹其他CMO邏輯門電路。
 
MOS管結(jié)構(gòu)圖
MOS管主要參數(shù):
1.開啟電壓VT
  ·開啟電壓(又稱閾值電壓):使得源極S和漏極D之間開始形成導(dǎo)電溝道所需的柵極電壓;
  ·標(biāo)準(zhǔn)的N溝道MOS管,VT約為3~6V;
  ·通過工藝上的改進(jìn),可以使MOS管的VT值降到2~3V。
2. 直流輸入電阻RGS
  ·即在柵源極之間加的電壓與柵極電流之比
  ·這一特性有時(shí)以流過柵極的柵流表示
  ·MOS管的RGS可以很容易地超過1010Ω。
3. 漏源擊穿電壓BVDS
  ·在VGS=0(增強(qiáng)型)的條件下 ,在增加漏源電壓過程中使ID開始劇增時(shí)的VDS稱為漏源擊穿電壓BVDS
  ·ID劇增的原因有下列兩個(gè)方面:
 。1)漏極附近耗盡層的雪崩擊穿
 。2)漏源極間的穿通擊穿
  ·有些MOS管中,其溝道長(zhǎng)度較短,不斷增加VDS會(huì)使漏區(qū)的耗盡層一直擴(kuò)展到源區(qū),使溝道長(zhǎng)度為零,即產(chǎn)生漏源間的穿通,穿通后
,源區(qū)中的多數(shù)載流子,將直接受耗盡層電場(chǎng)的吸引,到達(dá)漏區(qū),產(chǎn)生大的ID
4. 柵源擊穿電壓BVGS
  ·在增加?xùn)旁措妷哼^程中,使柵極電流IG由零開始劇增時(shí)的VGS,稱為柵源擊穿電壓BVGS。
5. 低頻跨導(dǎo)gm
  ·在VDS為某一固定數(shù)值的條件下 ,漏極電流的微變量和引起這個(gè)變化的柵源電壓微變量之比稱為跨導(dǎo)
  ·gm反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力
  ·是表征MOS管放大能力的一個(gè)重要參數(shù)
  ·一般在十分之幾至幾mA/V的范圍內(nèi)
6. 導(dǎo)通電阻RON
  ·導(dǎo)通電阻RON說明了VDS對(duì)ID的影響 ,是漏極特性某一點(diǎn)切線的斜率的倒數(shù)
  ·在飽和區(qū),ID幾乎不隨VDS改變,RON的數(shù)值很大 ,一般在幾十千歐到幾百千歐之間
  ·由于在數(shù)字電路中 ,MOS管導(dǎo)通時(shí)經(jīng)常工作在VDS=0的狀態(tài)下,所以這時(shí)的導(dǎo)通電阻RON可用原點(diǎn)的RON來近似
  ·對(duì)一般的MOS管而言,RON的數(shù)值在幾百歐以內(nèi)
7. 極間電容
  ·三個(gè)電極之間都存在著極間電容:柵源電容CGS 、柵漏電容CGD和漏源電容CDS
  ·CGS和CGD約為1~3pF
  ·CDS約在0.1~1pF之間
8. 低頻噪聲系數(shù)NF
  ·噪聲是由管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則性所引起的
  ·由于它的存在,就使一個(gè)放大器即便在沒有信號(hào)輸人時(shí),在輸   出端也出現(xiàn)不規(guī)則的電壓或電流變化
  ·噪聲性能的大小通常用噪聲系數(shù)NF來表示,它的單位為分貝(dB)
  ·這個(gè)數(shù)值越小,代表管子所產(chǎn)生的噪聲越小
  ·低頻噪聲系數(shù)是在低頻范圍內(nèi)測(cè)出的噪聲系數(shù)
  ·場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)約為幾個(gè)分貝,它比雙極性三極管的要小


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