与、或、与非、或非、异或门、三态门、OD门（OC门）和传输门等的结构与使用

逻辑门是基于半导体器件形成的，开始学习逻辑门之前应具备半导体器件的相关知识

可阅读如下文章进行先导学习

半导体器件：

https://blog.csdn.net/weixin_52308622/article/details/132199369?spm=1001.2014.3001.5501

MOS管的分类：

http://www.kiaic.com/article/detail/1735.html#:~:text=mos%E7%AE%A1%E7%9A%84%E5%9B%9B%E7%A7%8D%E7%B1%BB,P%E6%B2%9F%E9%81%93%E8%80%97%E5%B0%BD%E5%9E%8B%E7%AE%A1%E3%80%82

          CMOS反相器的静态功耗几乎为零，MOS管导通电阻低，截止电阻高。使充、放电时间常数小，开关速度更快，具有更强的带负载能力。 MOS管的，IG≈0，输入电阻高。 理论上可以带任意同类门，但负载门输入杂散电容会影响开关速度。

下面依次介绍逻辑门器件

与门、或门

        与门和或门由两级电路构成，且用的器件较多，即影响速度又降低集成度，所以用与非门和或非门多。

https://zhidao.baidu.com/question/276357992.html

非门

      也称COS反相器，主要理解下图的红框位置，电路结构、真值表、逻辑图、逻辑表达式、工作原理（右上角）

 

或非门

 

与非门

 

异或门 

 

传输门

         传输门的结构及工作原理

 

传输门（双向模拟开关）的应用

组成异或门

 

组成的数据选择器

 

三态门  

          三态指导通、截止、高阻三种状态，三态门主要用于数据总线复用时的分配，提高总线的利用率，实现总线上多组信号的传输且不相互影响

三态(TSL)输出门电路

 

 OD门（漏极开路门）  

 CMOS漏极开路门（OD门）的提出

        主要用于解决CMOS电路中的漏电流问题。在CMOS电路中，由于晶体管的特性，即使在关断状态下，也会存在一定的漏电流。这些漏电流可能会导致功耗增加、温度升高以及电池寿命缩短等问题。输出短接，在一定情况下会产生低阻通路，大电流有可能导致器件的损毁，并且无法确定输出是高电平还是低电平

         CMOS漏极开路门通过在CMOS电路中添加特殊的晶体管结构，可以有效地阻止漏电流的流动，提高电路的综合性能。该结构通常由NMOS和PMOS两个晶体管组成，通过控制这两个晶体管的开关状态，可以实现对漏电流的控制和隔离。

                  a)工作时必须外接电源和电阻;

                  b)与非逻辑不变;

                  c) 可以实现线与功能;

上拉电阻对OD门动态性能的影响：

（1）Rp的值愈小，负载电容的充电时间常数亦愈小，因而开关速度愈快。但功耗大,且可能使输出电流超过允许的最大值IOL(max） 。

（2）Rp的值大，可保证输出电流不能超过允许的最大值IOL(max）、功耗小。但负载电容的充电时间常数亦愈大，开关速度因而愈慢。

OD门与OC门的区别

https://blog.csdn.net/m0_46642108/article/details/120222040

类NMOS门电路

MOS集成电路分为PMOS、NMOS和CMOS；NMOS比PMOS速度快。

         CMOS有静态功耗低、抗干扰能力强等诸多优点成为主流器件。但CMOS电路增加一个输入端必须增加一个PMOS和一个NMOS管，在某些希望芯片面积小的应用，仍采用NMOS。

 

类NMOS电路可与CMOS电路相匹配。

         类NMOS电路只用NMOS管串并联构成逻辑功能块，上拉通路用一个常导通的PMOS管代替复杂的PMOS逻辑功能块。 因此，对于n输入逻辑门，类NMOS电路只需要n+1个MOS管。

类NMOS反相器

当v1=0 :时NMOS管截止， PMOS管导通,输出高电平

当v1=VDD 时NMOS管和PMOS管均导通, NMOS管比PMOS管导通电阻小很多，输出低电平。

类NMOS与非门和或非门

 

BiCMOS门电路

特点:功耗低、速度快、驱动力强

工作原理:

v1为高电平：

Mn、M1和T2导通，MP、M2和T1截止，输出Vo为低电平。

M1的导通,迅速拉走T1的基区存储电荷; M2截止, MN的输出电流全部作为T2管的驱动电流, M1 、 M2加快输出状态的转换

v1为低电平:：

 MP、M2和T1导通，MN、M1和T2截止，输出Vo为高电平。M1截止，MP的输出电流全部作为T1的驱动电流

T2基区的存储电荷通过M2而消散。M1、M2加快输出状态的转换电路的开关速度可得到改善

TTL门电路

电路组成：输入级------T1和电阻Rb1组成。用于提高电路的开关速度

中间级-----T2和电阻Rc2、Re2组成，从T2的集电结和发射极同时输出两个相位相反的信号，作为T3和T4输出级的驱动信号；

输出级------T3、D、T4和Rc4构成推拉式的输出级。用于提高开关速度和带负载能力。

 工作原理：

        i）输入低电平时（Vi=0.2V）-----T1 深度饱和,VB1=0.9V，要使T2 、T3导通则要求，VB1=2.1V。T2 、 T3截止，T4 、D导通。

 

 

        ii）当输入为高电平（Vi= 3.6 V）--------T2、T3饱和导通，T1:倒置的放大状态，T4和D截止。使输出为低电平Vo=Vc3=Vces3=0.2V

 

            抗饱和TTL门电路-改进型TTL门电路------采用肖特基势垒二极管SBD 限制BJT导通时的饱和深度。SBD导通电压为0.4V。使BJT的c、e间正偏电压钳位在0.4V，而不进入深度饱和。

肖特基TTL与非门  电路如图所示。

数字集成电路：

           CMOS集成电路------广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路

           TTL 集成电路------广泛应用于中大规模集成电路