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MOS管構(gòu)成的緩沖器Buffer和漏極開路們OD門是數(shù)字電路非常重要的概念,怎么構(gòu)成的?反相器,線與邏輯怎么玩,又怎么用呢?根據(jù)原理圖,真值表,應(yīng)用典型電路全面了解基本的邏輯門,與門,或門,與非門。半導(dǎo)體SS, TT, FF是怎么回事!
1、MOS管邏輯電路(與門,或門,非門等)
作為硬件工程師,不能不懂芯片;而要想懂芯片,MOS管構(gòu)成的各種基本邏輯電路必須熟記于心,才能夠更熟練的看懂芯片的框圖。場效應(yīng)管(Field-Effect Transistor)通過不同的搭配可以構(gòu)成各種各樣的門電路,如開篇所說,這些最基本的單元電路或許是現(xiàn)代IC的基礎(chǔ)。以下的電路形式在常用的74系列的芯片中大量存在著,之后介紹的OD門,緩沖器則常見于芯片的GPIO口等管腳的設(shè)計(jì)。
MOS管構(gòu)成基本的與門、或門電路
與門可以由六個(gè)管子構(gòu)成,通過示意圖應(yīng)該能更清楚看出與門的工作示意圖,然后由真值表可以看出輸入輸出的對應(yīng)關(guān)系。本文中給出與門的對應(yīng)電路,如有興趣,大家可以思考或門的電路結(jié)構(gòu),其實(shí)二者是存在對應(yīng)關(guān)系的。
2、反相器
下圖則給出了反相器的電路圖,輸入和輸出狀態(tài)相反,謂之反相器。
電路分析:
輸入Vi為低電平時(shí),上管導(dǎo)通,下管截止,輸出為高電平;輸入Vi為高電平時(shí),上管截止,下管導(dǎo)通,輸出為低電平。
3、與非門
下圖則給出了與非門的電路圖,與非門也就是同為零,異為一。
當(dāng)A,B輸入均為低電平時(shí),1,2管導(dǎo)通,3,4管截止,C端電壓與Vdd一致,輸出高電平。當(dāng)A輸入高電平,B輸入低電平,1,3管導(dǎo)通,2,4管截止,C端電位與1管的漏極保持一致,輸出高電平。當(dāng)A輸入低電平,B輸入高電平,2,4導(dǎo)通,1,3管截止,C端電位與2管的漏極保持一致,輸出高電平。當(dāng)A,B輸入均為高電平時(shí),1,2管截止,3,4管導(dǎo)通,C端電壓與地一致,輸出低電平。
4、緩沖器Buffer
CMOS緩沖器(buffer),緩沖器跟反相器是對立的,緩沖器輸入與輸出相同,反相器輸入與輸出相反。
電路分析:
前面一級Q1,Q2組成了一個(gè)反相器;后面一級Q3,Q4又構(gòu)成了一個(gè)反相器,相當(dāng)于反了兩次相,于是又還原了。
5、漏極開路門
漏極開路門是一個(gè)十分經(jīng)典常用的電路,常見于主芯片的GPIO口或者單片機(jī)的GPIO口的設(shè)計(jì)中。最重要的一點(diǎn)就是:漏極開路是高阻態(tài),一般應(yīng)用需要接上拉電阻。
【漏極開路門的應(yīng)用-線與邏輯】Z=z1z2z3
“線與”邏輯是因?yàn)槎鄠€(gè)邏輯單元的輸出的三極管,共用一個(gè)上拉電阻,只要一個(gè)邏輯單元輸出低電平,即集電極(漏極)開路輸出的管子導(dǎo)通,那么輸出低電平;而只有全部單元截止,輸出端被上拉電阻置為高電平,這是一個(gè)很實(shí)用的電路,可以用于邏輯仲裁等電路系統(tǒng)中。
或許工作幾年后,一般會(huì)覺得二極管三極管電路很簡單,那只能說明研究得還不夠深入。有時(shí)候越簡單的東西底層的東西其實(shí)更復(fù)雜。比如從工藝角度來說,晶體管分為TT, SS, FF, IC設(shè)計(jì)是繞不過這些的,基礎(chǔ)也并不容易,考慮到更深入一些,又覺得只學(xué)到皮毛。
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