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1、二极管逻辑电路与CMOS逻辑电路的比较（优点及不足）姓名：XX 学院：物理电子学院学号：201104204XX制作日期：2013.4.14二极管逻辑电路优点是电路形式简单，工作电压范围不受限制， 用开关管或超快恢复二极管、肖特基二极管可以达到较高的速度，但 驱动能力相对较弱，功耗相对较大，输入阻抗相对较低，综合起来造 成扇出系数很低；其主要原因是管压降的存在。CMOS逻辑电路缺点是电路形式比二极管逻辑电路要复杂，工作 电压范围宽于TTL逻辑电路但明显小于二极管逻辑电路，优点是速 度较高，驱动能力也较强，而且输入阻抗极高，综合起来扇出系数最 大。CMOS逻辑门电路功耗极低，成本低，电源电压范围宽
2、，逻辑度 高，抗干扰能力强，输入阻抗高，扇出能力强。逻辑门电路按其集成 度又可分为：SSI（小规模集成电路，每片组件包含1020个等效门）。 MAI（集成电路，每个组件包含20100个等效门）。LAI（大规模集成 电路，每组件内含1001000个等效门）。VLSI（超大规模集成电路， 每片组件内含1000个以上等效门）。常用的MOS门电路有NMOS， PMOS，CMOS，LDMOS，VDMOS等5种。用N沟通增强型场效应 管构成的逻辑电路称为NMOS电路；用P沟道场效应管构成的逻辑 电路称为PMOS电路；CMOS电路则是NMOS和PMOS的互补型电 路，用横向双扩散MOS管构成的逻辑电路称为L
3、DMOS电路；用垂 直双扩散MOS管构成二逻辑电路称为VDMOS电路。CMOS电路为 315V（4000B 系列 318V）。MOS门电路由单极型MOS管构成的门电路称为Mos门电路。MOS电路具 有制造工艺简单、功耗低、集成度高、电源电压使用范围宽、抗干扰 能力强等优点，特别适用于大规模集成电路。MOS门电路按所用MOS 管的不同可分为三种类型：第一种是由PMOS管构成的PMOS门电 路，其工作速度较低；第二种是由NMOS管构成的NMOS门电路， 工作速度比PMOS电路要高，但比不上TTL电路;第三种是由PMOS 管和NMOS管两种管子共同组成的互补型电路，称为CMOS电路， CMOS电路的
4、优点突出，其静态功耗极低，抗干扰能力强工作稳定可 靠且开关速度也大大高于NMOS和PMOS电路,故得到了广泛应用。在使用CMOS电路时必须采用以下安全措施存放CMOS集成电路时要屏蔽，一般放在金属容器中，或用导 电材料将引脚短路，不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物 中。2、焊接CMOS电路时，一般用20W内热式电烙铁，而且烙铁 要有良好的接地线；也可以用电烙铁断电后的余热快速焊接；禁止在 电路通电情况下焊接。3、为了防止输入端保护二极管反向击穿，输入电压必须处在 VDD 和 Vss 之间，即 VddVIVss4、测试CMOS电路时，如果信号电源和电路供电采用2组电源， 则在开机时应先接
5、通电路供电电源，后开信号电源。关机时，应先关 信号电源，后关电路供电电源，即在CMOS电路本身没有接通供电电源的情况下，不允许输入端的信号输入。5、多余输入端绝对不能悬空，否则容易接受外界干扰，破坏了 正常的逻辑关系，甚至损坏。对于与门、与非门的多余输入端应接 Vdd或高电平或与使用的输入端并联。对于或门、或非门多余的输入 端应接地或低电平或与使用的输入端并联。6、必须在其他元器件在印制电路板上安装就绪后，再装CMOS 电路，避免CMOS电路输入端悬空。CMOS电路从印制电路板上拔 出时，务必先切断印制板上的电源。7、输入端连线较长时，由于分布电容和分布电感的影响，容易 构成LC振荡或损坏保护
6、二极管，必须在输入端串联1个1020KQ 的电阻R。8、防止CMOS电路输入端噪声干扰的方法是:在前一级和CMOS 电路之间接入施密特触发器整形电路，或加入滤波电容滤掉噪声。二极管与门和或门电路二极管与门电路输入、输出电压之间的关系输入输出vA(v)VB (V)VL (V)0Vovov0V5V5V5VOV5V5V5V5V或逻辑真值表输入输出BL000011101111二极管逻辑电路优点是电路形式简单，工作电压范围不受限制, 用开关管或超快恢复二极管、肖特基二极管可以达到较高的速度，但 驱动能力相对较弱，功耗相对较大，输入阻抗相对较低，综合起来造 成扇出系数很低；其主要原因是管压降的存在输入输出
7、BL000011101111或逻辑真值表输入、输出电压之间的关系输入输出VA(V)VB (V)VL (V)0Vovov0V5V5V二极管或门电路5VOV5V5V5V5VMOS逻辑门电路、NMOS门电路V.i1. NMOS非门o Vdd(+12V)T2T1VDD(+12V)V JoV. Q1T11 11VDD )RDS2(100200kQ )R10kQ )逻辑关系：(设两管的开启电压为VT1=VT2=4V，且gm1gm2 )(1)当输入Vi为高电平8V时，T1导通，T2也导通。因为gm1gm2,所以两管的导通电阻RDS1VVRDS2，输出电压为：ELDSl +尽兀21V所以输出为低电平。(2)当
8、输入Vi为低电平0V时,T1截止，T2导通。所以输出电压为VOH=VDD-VT=8V，即输出为高电平。所以电路实现了非逻辑。2. NMOS门电路(1)与非门0 VDDHEtpq Vo 坤N(a)(2)或非门V1(b)3.二、CMOS 非门CMOS逻辑门电路是由N沟道MOSFET和P沟道MOSFET互补而VDDlJ4T3(+12V)aL=A+BA。IR| HT21. 逻辑关系:(设 VDD(VTN+IVTPI),且 VTN=IVTPI)(1)当Vi=0V时，TN截止，TP导通。输出VOVDD。(2)当Vi=VDD时，TN导通，TP截止，输出VO0V。2电压传输特性：(设:VDD=10V, VTN
9、=IVTPI=2V)1)当ViV2V, TN截止，TP导通,(2)当2VVViV5V, TN工作在饱TP工作在可变电阻区。VoH 10输出VO VDD=10V。Tn在匏和区Tp在可变电阻区(3)当Vi=5V,两管都工作在饱和区,(4)(5)Vo= (VDD/2) =5V。/Tn和Tp均在總和区当5VVViV8V, TP工作在饱和区，；TN工作在可变电阻区。当 Vi8V, TP 截止,，V0L oTN导通，输出Vo=0V。丁誡止 II可见：CMOS门电路的阈值电压丁进匏和区在可变电阻区10Q卩DDVth=VDD/2Ip由于CMOS非门电路工作时总有一个管子导通，所以当带电容负载 时，给电容充电和放电都比较快。CMOS非门的平均传输延迟时间约 为 10ns。2. CMOS逻辑门电路主要参数的特点(1) VOH (min) =0.9VDD； VOL (max) =0.01VDD。所以CMOS门电路的逻辑摆幅(即高低电平之差)较大。(2) 阈值电压Vth约为VDD/2。(3) CMOS非门的关门电平VOFF为0.45VDD,开门电平VON为 0.55VDD。因此，其高、低电平噪声容限均达0.45VDD。(4) CMOS电路的功耗很小，一般小于1 mW/门；(5) 因CMOS电路有极高的输入阻抗，故其扇出系数很大，可达50。
二极管逻辑电路与CMOS逻辑电路的比较
