数电004_门电路
Q1:为什么要学习这一章？
什么是门电路：实现基本逻辑运算，复合逻辑运算的单元电路。
在数字电路中，各种复杂的运算都是由3类基本的逻辑关系来构成的（也就是我们通常所说的3种基本积木）。我们想要实现城堡的搭建，那么我们就必须要了解材料的一些基本构成参数，以及各种特性。从小到大，由点及面，我们才能控制整个电路的状态。
所以，这一章是在-了解积木。
Q2：我们要掌握什么？
在满足contract(输入低质量0.1，输出高质量0.1)的条件下，了解基本门电路的设计方法。
二极管，Cmos 和 ttl 门电路。
Q3：本章逻辑线：
二极管电路——Cmos电路——TTL电路
获得高低电平的原理：
输入是低电平的时候，输出接地
输入是高电平的时候，输出接电压源
而门电路的作用就是相当于一个开关
二极管电路
二极管电路的电压特性曲线——门电路的输入输出分析，真值表的绘制——结论
结论：二极管电路最主要的缺点是高低电平的输出不一致（会导致电平有偏差，且不满足CONTRACT）——常常用于IC内部电路
在FPGA中，那些可编程的器件就是一个个的二极管电路，从而实现与，或，非
两边都断开则输出为高电阻态。
Cmos电路
一：结构
mos管的结构（简化符号）
mos管的导通原理（N沟道）——思考为什么会有开关特性
mos管的电压电流工作曲线（N）
GS 升高——电子空穴对增加——Ids 升高 （G的电压源为输入源，s一般接地）
DS升高——进入工作区——相当于断开
GS小 ------截止区-------相当于低电平的时候
GS 上升-----工作区--------线性关系
DS 过大---熔断沟道-----达到恒流区
输入：UGS
输出：iDS-由于内阻和负载的存在-输出也可以看作DS之间的电压变化。
问题：不是叫mos管么，为什么又称为CMOS电路
因为在mos管构成的门电路中 N沟道和P沟 是互补使用（因为要满足真值表的所有情况）
C=complementary 互补 对应的是一种工艺
二：设计
1.coms反相器
1.结构
如果我们利用mos管的开关特性
将两个np 管子相连接，我们可以实现0.1的反向输出
记住结构以及真值表
Vdd=vds
2.工作曲线
知道怎么测量
记住电压电流传输特性
3.噪声容限buffer
在图里面对应的是哪一段，以及现实意义是什么
影响buffer的因素vdd，buffer 越大越好，
在图上就是水平区域宽，中间区域斜率大。
4.传输延迟时间
原因:传输等效电容，以及vdd
和后面提到的Tpd,Tcd有关
5.功耗
动态功耗包括导通功耗以及负载功耗
cfv^2
2.其他逻辑功能的Cmos门电路
我们已经知道 np mos管的互补连接可以实现反相器的功能，那么对于其他逻辑功能呢？
我们要解决两个问题
多变量输入
真值表的所有输入输出（利用互补原理）
多变量输入的解决—管子的串并联
要想获得功能上的实现我们就要了解n，p
的作用。
N:下拉开关 1-0 对应高电平 即正变量 输出0
接地
P：上拉开关0-1 对应低电平 即反变量 输出1
接电源
要实现 或门（笔记）
1.互补电路（一起负责真值表的所有行）
2.先构造Y为0时候电路，然后取反（互补）
怎么得到互补电路？
串变并，并变串
上拉变下拉，下拉变上拉
下拉为正变量，上拉为反变量
cmos工艺是上拉电路就全为上拉，下拉全为下拉
不行就先取反
3.串联实现与，并联实现或。
看电路图识逻辑
只需要看某一部分（上拉或者下拉），写出对应的逻辑关系即可（下拉为Y'上拉为Y），另外一部分为互补结构不用看。
由于上拉下拉，都是取反的结果，所以构造出来的电路都是非门，最后要在输出加一个反相器。
具体画法步骤 看笔记 P8 34页
由于上拉永远是p，下拉永远是n，所以在画图时一定是先画整体的上拉或者下拉结构(即p和p连，n和n连)
这就是cmos 工艺的方法
我们可以通过上拉或者下拉以及互补的方式来实现真值表的所有可能，即实现逻辑关系
思考:如何才能保证无论加多少个逻辑门，它的内阻都不会发生变化呢？因为内阻变化了，它的电压输出就变了，可能0就不是0了。
带缓冲极的cmos门电路
在后续的学习中我们经常会看到电路中的输入输出都会加一个反相器，这往往是为什么？
因为反相器有提高输出质量的功能。而且某些输出是低电平输出也要注意（输出为Y'）
在分析逻辑电路的过程中一定要谨慎
由于反相器的存在，与非门（带尾巴）可以等效成或门
方式很简单，就是在所有逻辑门的输出后面都加上反相器，相当于把内阻消化在电路内部。
由图识别逻辑见笔记40页！
3.漏极开路的门电路(OD）
线与接法！
两个输出直接在一条线上相连，由于每个输出都是接了反相器，如果发生线与那么很有可能完成Vdd直接和地相连（上面的上拉和下面的下拉连在了一起），极有可能烧坏板子，电源也会被损坏。
那如果我们把上拉和vcc那部分去掉呢！
那么我的nmos管就变成了开路，就只能输出低电平，此时需要我额外再接电源和内阻到输出上，输入为低电平的时候输出为外部电源(没事找事)
这种电路常用在单片机的po口，即高电平不能驱动我的负载，必须依靠外界的电源，有拉高电压的作用。
所以说od门可以实现线与（因为地和地连没影响）
od有专用符号（与门中间加一个菱形）。
4.传输门
c/c'可以控制开关通断
圈0 另外1 为通
5.三态输出门（用途）
我们一般的输出都为0,1
现在我们引入高阻态的概念。
引入en'（使能信号），后面的电路中我们还会学到S
信号，用途就是来控制输出
且en'的优先级大于A，因为en'才是决定输出的那个变量。
两边都断开则输出为高电阻态。
三态门的用途：总线
在后面的译码器我们还会讲到
也体现了最小项的思想
每一个输入变量都加上使能信号，且互不影响，要想总线输出谁就让那个使能信号为0，其它的全为1。此次就可以实现多信号在一条线上单独输出了。（usb拓展口接多个鼠标，不能同时工作）