稳压二极管工作原理及故障特点

稳压二极管工作原理及故障特点稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变 这样,当把稳压 管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压 变动时,负载两端的电压将基本保持不变稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管故障特点: 稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定在这 3 种故障中, 前一种故障表现出电源电压升高;后 2 种故障表现为电源电压变低到零伏或输 出不稳定常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:型号1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N47441N47501N47511N4761稳压值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V稳压管也是一种晶体二极管,它是利用 PN 结的击穿区具有稳定电压的特性来工 作的稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用我们把这种类型 的二极管称为稳压管,以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管 如图画出了稳压管的伏安特性及其符号曲因骨的猷餐特性及群号理压蓉功嘉电阻+5Z(1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压,它随工作电流和温度的不同而略有变化。
对于同一型号的稳压管来说,稳压值有一定的离散性2) 稳定电流Iz稳压管工作时的参考电流值它通常有一定的范围,即 Izmin —— Izmax 3) 动态电阻 rz 它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值,如上图所示,即 这个数值随工作电流的不同而改变通常工作电流越大,动态电阻越小,稳压 性能越好 =耳(4) 电压温度系数它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数不同型号 的稳压管有不同的稳定电压的温度系数,且有正负之分稳压值低于4v的稳压 管,稳定电压的温度系数为负值;稳压值高于6v的稳压管,其稳定电压的温度 系数为正值;介于4V和6V之间的,可能为正,也可能为负在要求高的场合, 可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿(如2DW7)5) 额定功耗 Pz 前已指出,工作电流越大,动态电阻越小,稳压性能越好,但 是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制,超过P2将会使稳压管损坏选择稳压管时应注意:流过稳压管的电流Iz不能过大,应使IzWIzmax,否则 会超过稳压管的允许功耗,Iz也不能太小,应使Iz三Izmin,否则不能稳定输 出电压,这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制下图示出了 稳压管工作时的动态等效电路,图中二极管为理想二极管。
lu±_4厶穗压骨爭效电路光敏二极管和光敏三极管光敏(电)二极管型号:2CD2A图Z0129光敏二极管光敏二极管和光敏三极管是光电转换半导体 器件,与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频 性能好,可靠性好、体积小、使用方便等优一、光敏二极管1 •结构特点与符号光敏二极管和普通二极管相比虽 然都属于单向导电的非线性半导体器件,但在 结构上有其特殊的地方光敏二极管在电路中的符号如图Z0129 所示光敏二极管使用时要反向接入电路中,即正极接电源负极,负 极接电源正极2.光电转换原理根据 PN 结反向特性可知,在一定反向电压范围内,反向电流很 小且处于饱和状态此时,如果无光照射 PN 结,则因本征激发产生的电子- 空穴对数量有限,反向饱和电流保持不变,在光敏二极管中称为暗电流当 有光照射 PN 结时,结内将产生附加的大量电子空穴对(称之为光生载流子), 使流过 PN 结的电流随着光照强度的增加而剧增,此时的反向电流称为光电流 不同波长的光(兰光、红光、红外光)在光敏二极管的不同区域被吸收形成 光电流被表面 P 型扩散层所吸收的主要是波长较短的兰光,在这一区域, 因光照产生的光生载流子(电子),一旦漂移到耗尽层界面,光敏(电)三极管". 3DU5B (NPN> j 符头光驗三极管具有两•卜PN绪, 其基毕原理与_极百相同;恒它 耙址信号吏成电垢号的同时,还 放大了信号电就,西血具有审舀 的灵敏展.一段光敏二极管的亘 鞭已在管内连挨.只有匚和EL两 根引岀鏡(也奇将基彊线引岀的 )u光敝冒也廿有強晋和错管” 如:2AD C二极曾1 、 3AU每是 诸管;2CU、2DU. 3CU,MDU等是在睦用光曲营时.不能从外 型来区别是二板査还是三板管土 只能由型号来判定°就会在结电场作用下,被拉 向N区,形成部分光电流; 彼长较长的红光,将透过P 型层在耗尽层激发出电子 一空穴对,这些新生的电子 和空穴载流子也会在结电 场作用下,分别到达N区和 P区,形成光电流。
波长更 长的红外光,将透过P型层 和耗尽层,直接被N区吸 收在N区内因光照产生的 光生载流子(空穴)一旦漂 移到耗尽区界面,就会在结电场作用下被拉向P区,形成光电流因此,光 照射时,流过PN结的光电流应是三部分光电流之和图Z0-.30址戯二權管二、光敏三极管 光敏三极管和普通三极管的结构相类似不同之处是光敏三极管 必须有一个对光敏感的PN结作为感光面,一般用集电结作为受光结,因此, 光敏二极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通 二极管其结构 及符号如图Z0130所示三、光敏二极管的两种工作状态 光敏二极管又称光电二极管,它是一种光电转换器件,其基本原理是光照到P-N 结上时,吸收光能并转变为电能它具有两种工作状态:(1) 当光敏二极管加上反向电压时,管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变,光照强度越大,反向电流越大,大多数都工作在这种状态2) 光敏二极管上不加电压,利用P-N结在受光照时产生正向电压的原理, 把它用作微型光电池这种工作状态,一般作光电检测器光敏二极管分有P-N结型、PIN结型、雪崩型和肖特基结型,其中用得最多的 是 P-N 结型,价格便宜光信号放大和开关电路47kvi470kI》〕Li9013• . —Q】2V2、VD1N4148集成线性稳压电路1. 三端固定式集成稳压器如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上,加以封装后引出三端引脚,就成了三 端集成稳压电源了。
正电压输出的78XX系列,负电压输出的79XX系列其中XX表示固定电压输出的数值如: 7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824 等,指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、 +18V、+24V°79XX系列也与之对应,只不过是负电压输出这类稳压器的最大输出电流为1.5A, 塑料封装(T0-220)最大功耗为10W(加散热器);金属壳封装(T0-3)外形,最大功耗为20W(加散热 器)2. 78 系列三端集成稳压器内部电路框图调幣铮安全 工作区廉护 调1 1 3. 三端集成稳压器的典型应用⑴固定输出连接在使用时必须注意:(VI)和(Vo)之间的关系,以W7805为例,该三端稳压器的固 定输出电压是5V,而输入电压至少大于8V,这样输入/输出之间有3V的压差使调整管保证工作在放大区但压差取得大时,又会增加集成块的功耗,所以, 两者应兼顾,即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和,又不致于功耗偏大⑵固定双组输出连接丄P-220 V10000.33 pF0 33hF~I7«06⑶扩大输出电流连接二极管D以低消T管VBE压降而设置,扩大的输出电流为:厶二毘也—厶),原输出电流是Io,现可以近似扩大B倍。
⑷扩大输出电压范围所以78 x x⑹三端可调式集成稳压电路其型号有正输出三端可调式、负输出三端可调式两种如LM317型是正电压输出型,LM337是负电压输出可调式其输出电压可在1.25〜40V之间调节其中,VREF=1.25V,而ladj很小,通常略去,所以,由公式可得,只要调节R2就能在一定范围 调节输出电压的大小具有正负输出的实际应用电路如下图所示2k£l更多请进入相关分类本空间资料均是由于个人爱好,经过收集整理而成,不排除一部分资料来源于其它媒体(书籍, 杂志,网络等),并且由于需要,可能对原文有所改动,由于人力有限,无法一一通知原作者及 验证其出处,不便之处敬请见谅!如原作者不愿将其文章登于我站,请来信告知,本站将尽快 集成线性稳压电路1. 三端固定式集成稳压器如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上,加以封装后引出三端引脚,就成了三 端集成稳压电源了正电压输出的78XX系列,负电压输出的79XX系列其中XX表示固定电压输出的数值如: 7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824 等,指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、 +18V、+24V°79XX系列也与之对应,只不过是负电压输出。
这类稳压器的最大输出电流为1.5A, 塑料封装(T0-220)最大功耗为10W(加散热器);金属壳封装(T0-3)外形,最大功耗为20W(加散热 器)2. 78 系列三端集成稳压器内部电路框图R淮%动 电 路GND调能席安全 工作区加护过流恨护it热棵护3. 三端集成稳压器的典型应用⑴固定输出连接在使用时必须注意:(VI)和(Vo)之间的关系,以W7805为例,该三端稳压器的固 定输出电压是5V,而输入电压至少大于8V,这样输入/输出之间有3V的压差使调整管保证工作在放大区但压差取得大时,又会增加集成块的功耗,所以, 两者应兼顾,即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和,又不致于功耗偏大⑵固定双组输出连接*1000 ul-0.33 pF-220 V0.33 pF7S067906⑶扩大输出电流连接二极管D以低消T管VBE压降而设置,扩大的输出电流为:兀=風启二"忆一厶),原输出 电流是Io,现可以近似扩大B倍⑷扩大输出电压范围m烽磊厂软所以78 x x⑹三端可调式集成稳压电路 其型号有正输出三端可调式、负输出三端可调式两种如LM317型是正电压输出型,LM337是负 电压输出可调式其输出电压可在1.25〜40V之间调节。
比二%+(亨+ &)&二%(1 +寺+』朋其中,VREF=1.25V,而ladj很小,通常略去,所以,由公式可得,只要调节R2就能在一定范围 调节输出电压的大小具有正负输出的实际应用电路如下图所示1.2^20) V0-(L2^201 V与非门电路介绍图15-26甲是我们实验用的与非门,它也有两个输入瑞A、B,图乙是它在电路中的接法与非门L-Iri丄匸◎◎输岀十』与菲门 JB © ©空着的输入端是高电位.当两个输入端都空着时,输出端是低电位,二极管不发光可见,与非门跟与门相反,只要有一个输入端是低电位,或者两个输入端都是低电位,输出端都是高电位只是在两个输入端都是高电位时,输出端才是低电位,空着的输入端是高电位与非门的应用用 电n图 15-27图 15-27 是应用与非门的基本电路,只要输入端有一个开关低电位间接通,输出端就是高电位,用电器开始工作TTL 门电路一、 TTL 与非门电路(1) 电路结构及工作原理TTL与非门是TTL逻辑门的基本形式,典型的TTL与非门电路结构如图8-16所示该电路由输入级、倒相级、输出级三部分组成图8-16 TTL与非门电路及其逻辑符号输入级由多发射极三极管T1和电阻R1构成。
可以把T1的集电结看成一个二极管,而把发射结看成与前者背靠背的两个二极管这样, T1 的作用和二极管与门的作用完全相同倒相级由三极管T2和电阻R2、R3构成通过T2的集电极和发射极,提供两个相位相反的信号,以满 足输出级互补工作的要求输出级是由三极管T3、T4,二极管D和电阻R4构成的“推拉式”电路当T3导通时,T4和D截止;反之 T3截止时,T4和D导通倒相级和输出级的作用等效于逻辑非的功能输入端A、B中至少有一个为0设A端为0,其电位约0.3 V;其余为1,其电位约为3.6 VT1对应于 输入端接低电位的发射结导通,设发射结的正向导通电压为0.7 V,此时T1的基极电位为:该电压作用于T1管的集电结和T2、T3的发射结,显然不可能使T2和T3导通,所以T2和T3均处于 截止状态由于T2截止,其集电极电位接近于电源电压UCC,因而使T4和D导通,所以输出端Y的电位 为:=5 -0.7 -0.7 =3.6^它实现了“输入有低,输出为高”的逻辑关系输入端A、B全为1(设电位约为3.6 V)UCC通过Rl、T1的集电结向T2提供基极电流,使T2饱和,从 而进一步使T3饱和导通输出端Y的电位为:ry = [zCEE=o.3r它实现了“输入全高,输出为低”的逻辑功能。
此时T2的集电极电位为:忌W聽+ %踽7了+ DX1卩T4、 D 必然截止综上所述,当T1发射极中有任一输入为0时,Y端输出为1;当T1发射极输入全1时,Y端输出为0 实现了与非门的功能在使用TTL电路时要注意输入端悬空问题当T1发射极全部悬空时,电源UCC仍 能通过R1和T1集电结向T2提供基极电流,致使T2和T3导通、T4和D截止,Y端输出为0当T1发 射极中有0输入,其余悬空时,则仍由0输入的发射极决定了 T2和T3截止、T4和D导通,Y端输出为1由此可见,TTL电路输入端悬空相当于12).主要外部特性参数参数是我们了解TTL电路性能并正确使用的依据,下面仅就反映TTL与非门电路主要性能的几个参数作简单介绍10输出高电平 UOH OH与非门至少有一个输入端接低电平时,输出电压的值称为输出高电平UOH产品规范值为Uoh>2.4 VOH20输出低电平UOL与非门所有输入端都接高电平时,输出电压的值称为输出低电平UOL产品规范值为叫占0.4 V30扇出系数No门电路的输出端所能连接的下一级门电路输入端的个数,称为该门电路的扇出系数No,也称负载能力一般 No>840 平均传输延迟时间 tpd 。
在与非门输入端加上一个脉冲电压,则输出电压将对输入电压有一定的时间延迟,从输入脉冲上升沿的 50%处起到输出脉冲下降沿的50%处的时间叫做上升延迟时间tpd1 ;从输入脉冲下降沿的50%处到输出脉 冲上升沿的50%处的时间叫做下降延迟时间tpd2平均传输延迟时间tpd定义为tpd1与tpd2的平均值,即:平均传输延迟时间是衡量与非门开关速度的一个重要参数,此参数值愈小愈好除了与非门外,TTL门电路还有与门、或门、非门、或非门、异或门等多种不同功能的产品如图8-17 所示介绍的是几种常用的TTL 门电路芯片或非门电路图或非门的逻辑符号及波形图如图 8-14 所示a) 逻辑符号 (b) 波形图图 8-14 或非门电路或非门的逻辑功能是:输入全为 0,输出才为 1;只要有一个输入为1,输出就为0或非门真值表如表8-5 所示表 8-5 或非门真值表ABY00010100110或非门的逻辑功能用逻辑表达式描述则为:Y = A+B(8-5)或非门也可有两个或两个以上的输入端或非门逻辑符号图(a) 逻辑符号.-TLTLTL(b) 波形图或非门的逻辑功能是:输入全为0,输出才为1;只要有一个输入为1,输出就为 0。
或非门真值表如表所示表 8-5 或非门真值表ABY00010100110或非门的逻辑功能用逻辑表达式描述则为:F _ 卫+ B或非门也可有两个或两个以上的输入端CMOS 逻辑门电路CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后,所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件,从发展趋势来看,由于制造工艺的改进,CMOS电路的性能有可能超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件CMOS电路的工作速度可与TTL相比较,而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL此外,几乎所有的超大规模存储器件,以及PLD器件都采用CMOS艺制造,且费用较低早期生产的CMOS门电路为4000系列,随后发展为4000B系列当前与TTL兼容的CMO器件如7 4HCT系列等可与TTL器件交换使用下面首先讨论CMOS反相器,然后介绍其他CMO逻辑门电路MOS 管结构图MOS 管主要参数:1.开启电压 VT•开启电压(又称阈值电压):使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压; •标准的N沟道MOS管,V约为3〜6V;•通过工艺上的改进,可以使MOS管的VT值降到2〜3V2. 直流输入电阻 RGS GS•即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比•这一特性有时以流过栅极的栅流表示•MOS管的Rgs可以很容易地超过1010Q。
GS3.漏源击穿电压BVds•在Vgs=0 (增强型)的条件下,在增加漏源电压过程中使ID开始剧增时的Vds称为漏源击穿电压B GS D DSDS•ID剧增的原因有下列两个方面:1)漏极附近耗尽层的雪崩击穿2)漏源极间的穿通击穿•有些MOS管中,其沟道长度较短,不断增加VDS会使漏区的耗尽层一直扩展到源区,使沟道长度为 零,即产生漏源间的穿通,穿通后 ,源区中的多数载流子,将直接受耗尽层电场的吸引,到达漏区,产生大的 ID 4.栅源击穿电压BVgsGS•在增加栅源电压过程中,使栅极电流IG由零开始剧增时的VGS,称为栅源击穿电压bvgsG GS GS5. 低频跨导 gmm•在VDS为某一固定数值的条件下,漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导•g反映了栅源电压对漏极电流的控制能力m•是表征 MOS 管放大能力的一个重要参数•一般在十分之几至几 mA/V 的范围内6. 导通电阻 RON•导通电阻Ron说明了 VDS对ID的影响,是漏极特性某一点切线的斜率的倒数•在饱和区,iD几乎不随vds改变,ron的数值很大,一般在几十千欧到几百千欧之间•由于在数字电路中,MOS管导通时经常工作在VDS=0的状态下,所以这时的导通电阻Ron可用原点 的 RoN 来近似•对一般的MOS管而言,Ron的数值在几百欧以内7. 极间电容•三个电极之间都存在着极间电容:栅源电容CGS、栅漏电容CGD和漏源电容CDS GS GD•CGS和CGD约为1〜3PF•CDS约在0.1〜1pF之间8. 低频噪声系数 NF• 噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的•由于它的存在,就使一个放大器即便在没有信号输人时,在输 出端也出现不规则的电压或电流变化•噪声性能的大小通常用噪声系数NF来表示,它的单位为分贝(dB)•这个数值越小,代表管子所产生的噪声越小•低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数•场效应管的噪声系数约为几个分贝,它比双极性三极管的要小一、CMOS反相器由本书模拟部分已知,MOSFET有P沟道和N沟道两种,每种中又有耗尽型和增强型两类。
由N沟 道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS或CMOS电路下图表示CMOS反相器电路,由两只增强型MOSFET组成,其中一个为N沟道结构,另一个为P沟 道结构为了电路能正常工作,要求电源电压vdd大于两个管子的开启电压的绝对值之和,即V 〉(V +V I)DD TN TP简化电路1’沟道N沈道电路1. 工作原理首先考虑两种极限情况:当V[处于逻辑0时,相应的电压近似为0V;而当V[处于逻辑1时,相应的 电压近似为Vdd假设在两种情况下N沟道管Tn为工作管P沟道管Tp为负载管但是,由于电路是互补 对称的,这种假设可以是任意的,相反的情况亦将导致相同的结果下图分析了当vI=VDD时的工作情况在TN的输出特性iD—vDS (vGSN=VDD)(注意vDSN=vO)上,叠I DD D DS GSN DD DSN O 加一条负载线,它是负载管Tp在vSGp=OV时的输出特性iD-vSD由于vSGp 此时工作管Tn在vGSn=0的情况下运用,其输出特 性iD-vDS几乎与横轴重合,负载曲线是负载管Tp在vGp=VDD时的输出特性iD-vDSo由图可知,工作点D DS p sGp DD D DS决定了 vo=voh~vdd;通过两器件的电流接近零值可见上述两种极限情况下的功耗都很低O OH DD5□牝3「仏=0工榨点 畑3皿由此可知,基本CMOS反相器近似于一理想的逻辑单元,其输出电压接近于零或+VDD,而功耗几乎为 零2. 传输特性下图为CMOS反相器的传输特性图图中Vdd=10V, VTN=IVTpl=VT=2V由于Vdd〉(Vtn+1 VTpl),因此,当Vdd-IVtpI>vI>VtN时耳和Tp两管同时导通考虑到电路是互 补对称的,一器件可将另一器件视为它的漏极负载还应注意到,器件在放大区(饱和区)呈现恒流特性 两器件之一可当作高阻值的负载因此,在过渡区域,传输特性变化比较急剧两管在V[=Vdd/2处转换状 态g在诧和区I Tp在可变电阻区Tr和Tp均在和区Tp在诧和区 •Tr在可变电阻区 ]d”7 Tp截止— 8 10 Vj/V3. 工作速度CMOS 反相器在电容负载情况下,它的开通时间与关闭时间是相等的,这是因为电路具有互补对称的 性质。 下图表示当V[=OV时,Tn截止,Tp导通,由Vdd通过Tp向负载电容CL充电的情况由于CMOS 反相器中,两管的g值均设计得较大,其导通电阻较小,充电回路的时间常数较小类似地,亦可分析电 容CL的放电过程CMOS反相器的平均传输延迟时间约为10ns二、CMOS门电路1. 与非门电路下图是2输入端CMOS与非门电路,其中包括两个串联的N沟道增强型MOS管和两个并联的P沟道 增强型MOS管每个输入端连到一个N沟道和一个P沟道MOS管的栅极当输入端A、B中只要有一个 为低电平时,就会使与它相连的NMOS管截止,与它相连的PMOS管导通,输出为高电平;仅当A、B全 为高电平时,才会使两个串联的NMOS管都导通,使两个并联的PMOS管都截止,输出为低电平因此,这种电路具有与非的逻辑功能,即L = A'Bn个输入端的与非门必须有n个NMOS管串联和n个PMOS管并联2. 或非门电路下图是2输入端CMOS或非门电路其中包括两个并联的N沟道增强型MOS管和两个串联的P沟道 增强型 MOS 管当输入端A、B中只要有一个为高电平时,就会使与它相连的NMOS管导通,与它相连的PMOS管截 止,输出为低电平;仅当A、B全为低电平时,两个并联NMOS管都截止,两个串联的PMOS管都导通, 输出为高电平。 因此,这种电路具有或非的逻辑功能,其逻辑表达式为L=A+E显然,n个输入端的或非门必须有n个NMOS管并联和n个PMOS管并联比较CMOS与非门和或非门可知,与非门的工作管是彼此串联的,其输出电压随管子个数的增加而增 加;或非门则相反,工作管彼此并联,对输出电压不致有明显的影响因而或非门用得较多3. 异或门电路HRriR上图为CMOS异或门电路它由一级或非门和一级与或非门组成或非门的输出X 十E而与或非门的输出L即为输入A、B的异或L = A-B+X=A~ B + A-\- B=A~ B + A~ B=月㊉B如在异或门的后面增加一级反相器就构成异或非门,由于具有兀=A'E + 月‘®的功能,因而称为同或门异成门和同或门的逻辑符号如下图所示L =AQB同或门异或门三、BiCMOS 门电路双极型CMOS或BiCMOS的特点在于,利用了双极型器件的速度快和MOSFET的功耗低两方面的优势,因而这种逻辑门电路受到用户的重视1.BiCMOS 反相器上图表示基本的BiCMOS反相器电路,为了清楚起见,MOSFET用符号M表示BJT用T表示片和 T2构成推拉式输出级而M、Mn、M’、M2所组成的输入级与基本的CMOS反相器很相似。 输入信号vi 2 p N 1 2 I同时作用于Mp和“2的栅极当v为高电压时Mn导通而Mp截止;而当v为低电压时,情况则相反,MP N I N P I p导通,Mn截止当输出端接有同类BiCMOS门电路时,输出级能提供足够大的电流为电容性负载充电同理,已充电的电容负载也能迅速地通过t2放电上述电路中£和T2的基区存储电荷亦可通过M]和M2释放,以加快电路的开关速度当V[为高电压时M]导通,片基区的存储电荷迅速消散这种作用与TTL门电路的输入级中儿类似同理,当vi为低电压时,电源电压Vdd通过Mp以激励M2使M2导通,显然T2基区的存储电荷通过m2而消散可见,门电路的开关速度可得到改善2.BiCMOS 门电路根据前述的CMOS门电路的结构和工作原理,同样可以用BiCMOS技术实现或非门和与非门如果要实现或非逻辑关系,输入信号用来驱动并联的N沟道MOSFET,而P沟道MOSFET则彼此串联正如下图所示的2输入端或非门当A和B均为低电平时,则两个MOSFET MpA和MpB均导通,片导通而Mna和Mnb均截止,输出L 为高电平与此同时,M(通过Mpa和M B被VDD所激励,从而为T/勺基区存储电荷提供一条释放通路。 1 PA pB DD 2另一方面,当两输入端A和B中之一为高电平时,则M A和MB的通路被断开,并且Mna或MnbpA pB NA NB导通,将使输出端为低电平同时,mia或mib为^的基极存储电荷提供一条释放道路因此,只要有 1A 1B 1一个输入端接高电平,输出即为低电平四、CMOS传输门MOSFET 的输出特性在原点附近呈线性对称关系,因而它们常用作模拟开关模拟开关广泛地用于取 样一一保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等下面着重介绍CMOS传输门所谓传输门(TG)就是一种传输模拟信号的模拟开关CMOS传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型MOSFET并联而成,如上图所示Tp和Tn是结构对称的器件,它们的漏极和源极是可互换的设它们的开启电压VtI=2V且输入模拟信号的变化范围为-5V到+5V 为使衬底与漏源极之间的PN结任何时刻都不致正偏,故Tp的衬底接+5V电压,而Tn的衬底接-5V电压两管的栅极由互补的信号电压(+5Vc和-5V)来控制,分别用C和J表示传输门的工作情况如下:当C端接低电压-5V时Tn的栅压即为-5V, V[取-5V到+5V范围内的任意值时,Tn均不导通同时,Tp的栅压为+5V,Tp亦不导通。 可见,当C端接低电压时,开关是断开的为使开关接通,可将C端接高电压+5V此时TN的栅压为+5V,vI在-5V到+3V的范围内,Tn导通同时Tp的棚压为-5V,vi在-3V到+5V的范围内Tp将导通由上分析可知,当V[<-3V时,仅有Tn导通,而当V[〉+3V时,仅有Tp导通当vI在-3V到+3V的范围内,Tn和Tp两管均导通进一步分析还可看到,一管导通的程度愈深,另一管的导通程度则相应地减小换句话说,当一管的导通电阻减小, 则另一管的导通电阻就增加由于两管系并联运行,可近似地认为开关的导通电阻近似为一常数这是 CMOS传输出门的优点在正常工作时,模拟开关的导通电阻值约为数百欧,当它与输入阻抗为兆欧级的运放串接时,可以忽略不计CMOS 传输门除了作为传输模拟信号的开关之外,也可作为各种逻辑电路的基本单元电路。