范文一:非门,与非门,或非门的电路结构与仿真
实验二 非门、与非门、或非门的电路结构与仿真
班级xxxx 姓名 xx 学号xxxxxxxx 指导老师
一、实验目的
1、掌握基本组合逻辑电路结构及相关特性;
2、进一步熟练Hspice等工具;
二、实验内容及要求
1、设计反相器电路;
2、设计出2输入与非门、或非门并仿真;
实验结果及要求:
(1)、确定反相器电路每个晶体管尺寸;
(2)、绘制出反相器电压传输特性;
(3)、确定与非门、或非门各个管子的尺寸;
三、实验原理
1.反相器:
(1)组成:一个增强型NMOS管和一个增强型PMOS管相连接而组成的;下方的NMOS 管的衬底(P型硅)都接地,而PMOS管衬底(N型硅)都接Vdd
,这种对衬底的偏置方式可以避
免源,漏区和衬底形成的PN结正偏,防止寄生效应。
(2)结构:CMOS反相器中输入端直接连接在NMOS管和PMOS管的栅极上,输入端引入的输入电平会直接影响NMOS管和PMOS管的工作状态。而NMOS管和PMOS管的漏极则相互连接起来,构成了输出端,对外提供输出电平(Vout).
注意:反相器的输出端并不是孤立的节点,而是连接有负载电容。
( 3 )在CMOS反相器中,NMOS管和PMOS管的栅源电压和漏源电压与输入,输出电平的关系为:
V(GSN)= V(in);
V(DSN)=V(out)
V(GSP)=V(in)-V(DD);
V(DSP)=V(out)-V(DD);
备注:G为栅极,S为源极,D为漏极。
(5)反相器的工作原理:
静态工作的CMOS反相器,当输入为逻辑值“0”时(V(in)= 0V),NMOS管的接地端为源极,NMOS管上的栅源电压为0V,而PMOS管接V(DD)的是源极,PMOS管的栅源电压为-V(DD).这就使得NMOS管处于截止状态而PMOS管处于导通状态;通过导通的PMOS管,在电源电压V(DD)与输出端连接的负载电容之间建立起了导电通路。可以将负载电容充电到V(DD),使得输出的逻辑值变为“1”;当输入为逻辑值“1”时(此时的输入电平为V(DD),即V(in)=V(DD)),由于PMOS管的栅源电压为0V,而NMOS管的栅源电压为V(DD),使得PMOS管处于截止状态而NMOS管处于导通状态,这样就在负载电容与地电极之间通过NMOS管建立起了导电通路,使得负载电容被放电到0V,这就使输出逻辑值变为“0”。
(6)反相器的直流电压传输特性:当输入电压处于0-VDD之间,此时的输出电平将随着输入电
平的不同而发生变化,此时输入电平与输出电平的关系就是直流电压传输特性。
(7)电路的直流噪声容限:在实际电路电路参数的设计中,允许电路的输入电平在一定的范围之内,在此变化范围内可以保证电路输出电平在逻辑上仍然是正确的。电路中允许的输入电平变化范围称为电路的直流噪声容限。
(8)采用对称设计的CMOS反相器有相同的输入高电平和输出低电平的噪声容限。最大噪声容限V(it),V(in)<> 2.两输入与非门: (1).逻辑功能:=C,其中A,B均为输入,C为输出。 (2).原理:当两个输入信号A,B都是低电平(即逻辑1)时,2个NMOS管都截止,2个PMOS管都导通,上拉开关都接通,下拉开关都断开,因此输出必然是高电平Vdd。同理可得,输出为低电平的情况。 3.两输入或非门: (1)逻辑功能:=C (2) 原理:只有当两个输入信号A和B都是低电平时,2个NMOS管都截止,2个串联的PMOS管都导通,才能使下拉开关都断开,上拉开关都接通,形成上拉通路,使输出为高电平。同理可得,输出为低电平的情况。 四、实验方法与步骤 实验方法: 计算机平台:Asus A450C (inter Core i5-3337U 1.8GHz) 软件仿真平台:操作系统(windows 7或者windows XP),软件(Hpice) 实验步骤: 1.设计反相器的实验步骤: (1)编写源代码。在记事本编辑器上编写反相器描述代码。并以.sp文件扩展名存储文件。 (2) 打开Hspice软件平台,点击open按钮,然后在系统文件中找到反相器的.sp文件,加入到 当前选项。点击“simulate”,仿真后进行编译Edit LL. (3)编译运行通过后。点击Avanwaves; (4)查看输出特性曲线; 2.设计二输入与非门的实验步骤; (1)编写源代码。在记事本编辑器上编写二输入与非门描述代码。并以.sp文件扩展名存储文件。 (2) 打开Hspice软件平台,点击open按钮,然后在系统文件中找到二输入与非门的.sp文件,加入到当前选项。点击“simulate”,仿真后进行编译Edit LL. (3)编译运行通过后。点击Avanwaves; (4)查看输出特性曲线; 3.设计二输入或非门: (1)编写源代码。在记事本编辑器上编写二输入或非门描述代码。并以.sp文件扩展名存储文件。 (2) 打开Hspice软件平台,点击open按钮,然后在系统文件中找到二输入或非门的.sp文件,加入到当前选项。点击“simulate”,仿真后进行编译Edit LL. (3)编译运行通过后。点击Avanwaves; (4)查看输出特性曲线; 五、实验仿真结果及其分析 反相器: 1、 仿真过程 1)代码: *Sample netlist for GSMC .TEMP 25.0000 .param wn=1u wp=0.28u Lmin=0.28u vdd=3.6v .lib’gd018.1’TT .option post vdd vcc 0 dc vdd *---Voltage Sources--- *---Inverter Subcircuit--- M1 n2 n1 vcc vcc PCH w=wp L=Lmin M2 n2 n1 0 0 NCH w=wn L=Lmin C1 n2 0 10p vs n1 0 *---Transient Analysis--- .dc vs 0 vdd 0.01 .print dc v(n2) I(m2) .alter .param wp = 1u .alter .param wp = 3u .alter .param wp = 9u .alter .param wp = 27u .end 2)编译或调试过程(中间出现的情况与结果) 写入gd018库文件:.lib 'gd018.l' TT 1和l输入搞混,导致编译无法通过。 2、 仿真结果及分析 1) 仿真结果 2) 仿真结果分析 其中橙色曲线为输出曲线; 由图可知:V(TN)=500mV , V(it)=1V , V(DD)=2.5V; 两输入与非门: 1.仿真过程: (1)代码: *Sample netlist for GSMC .TEMP 25.0000 .param wn=30u wp=30u Lmin=6u vdd=3.6v .lib’gd018.1’TT .option post vdd vcc 0 dc vdd *---Voltage Sources--- *---Inverter Subcircuit--- Mp1 n3 n2 vcc vcc PCH w=wp L=Lmin Mp2 n3 n1 vcc vcc PCH w=wp L=Lmin Mn1 n3 n1 n4 0 NCH w=wn L=Lmin Mn2 n4 n2 0 0 NCH w=wn L=Lmin vs n1 0 dc=5v vd n2 0 dc=5v *---Transient Analysis--- .dc vs 0 vdd 0.01 vd 0 vdd vdd .print v(n3) .end (2)编译或调试过程(中间出现的情况与结果) 编译调试均正常; 2.仿真结果及分析 (1)仿真结果: (2)仿真结果分析: 图中红绿两条直线各自表示两个输入端电压变化曲线,蓝色曲线表示反相器的输出曲线,最下方绿色的曲线是两输入与非门的输出曲线。 可以看出当两个输入端的电压值在不断上升,随着输入端电压的上升,与非门输出曲线从低电平向高电平过渡。 两输入或非门: 1.仿真过程: (1)代码: *Sample netlist for GSMC .TEMP 25.0000 .param wn=30u wp=30u Lmin=6u vdd=3.6v .lib’gd018.1’TT .option post vdd vcc 0 dc vdd *---Voltage Sources--- *---Inverter Subcircuit--- Mp1 vcc n1 n4 vcc PCH w=wp L=Lmin Mp2 n4 n2 n3 n4 PCH w=wp L=Lmin Mn1 n3 n1 0 0 NCH w=wn L=Lmin Mn2 n3 n2 0 0 NCH w=wn L=Lmin C1 n3 0 0.1p vs n1 0 vd n2 0 *---Transient Analysis--- .dc vs 0 vdd 0.01 vd 0 vdd vdd .print v(n3) .end *Sample netlist for GSMC .TEMP 25.0000 .param wn=30u wp=30u Lmin=6u vdd=3.6v .lib' gd018.1'TT .option post vdd vcc 0 dc vdd *---Voltage Sources--- *---Inverter Subcircuit--- Mp1 n3 n2 vcc vcc PCH w=wp L=Lmin Mp2 n3 n1 vcc vcc PCH w=wp L=Lmin Mn1 n3 n1 n4 0 NCH w=wn L=Lmin Mn2 n4 n2 0 0 NCH w=wn L=Lmin vs n1 0 dc=5v vd n2 0 dc=5v *---Transient Analysis--- .dc vs 0 vdd 0.01 vd 0 vdd vdd .print v(n3) .end *Sample netlist for GSMC .TEMP 25.0000 .param wn=30u wp=30u Lmin=6u vdd=3.6v .lib' gd018.1'TT .option post vdd vcc 0 dc vdd *---Voltage Sources--- *---Inverter Subcircuit--- Mp1 vcc n1 n4 vcc PCH w=wp L=Lmin Mp2 n4 n2 n3 n4 PCH w=wp L=Lmin Mn1 n3 n1 0 0 NCH w=wn L=Lmin Mn2 n3 n2 0 0 NCH w=wn L=Lmin C1 n3 0 0.1p vs n1 0 vd n2 0 *---Transient Analysis--- .dc vs 0 vdd 0.01 vd 0 vdd vdd .print v(n3) .end (2)编译或调试过程 编译调试过程正常,无差错; 2.仿真结果及分析: (1)仿真结果: (2)仿真结果分析: 图中的蓝色,绿色曲线均为输入曲线,红色为输出曲线; 由图可知:输入曲线中只要有高电平的出现,输出结果就为低电平; 输入曲线若均处于低电平范围内,则输出结果为高电平。 六、实验结论 通过研究反相器的电压特性曲线,我们可以使用NMOS和PMOS晶体管设计出与非门,或非门等门电路。 七、实验心得 Hspice的优点是将输入和输出信号,部分器件和整体逻辑电路的特性曲线都体现在一个坐标轴上。 CMOS 系列与 TTL 系列的结构对比 ―张帅, 09表二 摘要及关键字:CMOS 系列的结构及其特点 TTL 系列的结构及其特点 CMOS 电路与 TTL 电路的对比 CMOS 系列的结构及其特点: 功耗低 CMOS 集成电路采用场效应管,且都是互补结构,工作时两个串联的场效应管总 是处于一个管导通另一个管截止的状态, 电路静态功耗理论上为零。 实际上, 由 于存在漏电流, CMOS 电路尚有微量静态功耗。单个门电路的功耗典型值仅为 20mW ,动态功耗(在 1MHz 工作频率时)也仅为几 mW 。 工作电压范围宽 CMOS 集成电路供电简单,供电电源体积小,基本上不需稳压。国产 CC4000系 列的集成电路,可在 3~18V电压下正常工作。 逻辑摆幅大 CMOS 集成电路的逻辑高电平 抗干扰能力强 CMOS 集成电路的电压噪声容限的典型值为电源电压的 45%, 保证值为电源电压 的 30%。随着电源电压的增加,噪声容限电压的绝对值将成比例增加。对于 VDD=15V的供电电压(当 VSS=0V时) ,电路将有 7V 左右的噪声容限。 输入阻抗高 CMOS 集成电路的输入端一般都是由保护二极管和串联电阻构成的保护网络, 故 比一般场效应管的输入电阻稍小, 但在正常工作电压范围内, 这些保护二极管均 处于反向偏置状态,直流输入阻抗取决于这些二极管的泄露电流,通常情况下, 等效输入阻抗高达 103~1011? , 因此 CMOS 集成电路几乎不消耗驱动电路的功率。 温度稳定性能好 由于 CMOS 集成电路的功耗很低,内部发热量少,而且, CMOS 电路线路结构和 电气参数都具有对称性, 在温度环境发生变化时, 某些参数能起到自动补偿作用, 因而 CMOS 集成电路的温度特性非常好。 一般陶瓷金属封装的电路, 工作温度为 -55 ~ +125℃;塑料封装的电路工作温度范围为 -45 ~ +85℃。 扇出能力强 扇出能力是用电路输出端所能带动的输入端数来表示的。 由于 CMOS 集成电路的 输入阻抗极高, 因此电路的输出能力受输入电容的限制, 但是, 当 CMOS 集成电 路用来驱动同类型,如不考虑速度,一般可以驱动 50个以上的输入端。 抗辐射能力强 CMOS 集成电路中的基本器件是 MOS 晶体管,属于多数载流子导电器件。各种 射线、 辐射对其导电性能的影响都有限, 因而特别适用于制作航天及核实验设备。 可控性好 CMOS 集成电路输出波形的上升和下降时间可以控制, 其输出的上升和下降时间 的典型值为电路传输延迟时间的 125%~140%。 接口方便 因为 CMOS 集成电路的输入阻抗高和输出摆幅大,所以易于被其他电路所驱动, 也容易驱动其他类型的电路或器件。 TTL 系列的结构及其特点: TTL 电路以双极型晶体管为开关元件,所以又称双极型集成电路。双极型数字集 成电路是利用电子和空穴两种不同极性的载流子进行电传导的器件。 它具有速度高(开关速度快) 、驱动能力强等优点,但其功耗较大,集成度相对 较低。 根据应用领域的不同, 它分为 54系列和 74系列, 前者为军品, 一般工业设备和 消费类电子产品多用后者。 74系列数字集成电路是国际上通用的标准电路。其 品种分为六大类:74××(标准) 、 74S ××(肖特基) 、 74LS ××(低功耗肖特 基) 、 74AS ××(先进肖特基) 、 74ALS ××(先进低功耗肖特基) 、 74F ××(高 速) 、其逻辑功能完全相同。 TTL 即 Transistor-Transistor Logic。 TTL 电平信号被利用的最多是因为通常数据表示 采用二进制规定, +5V等价于逻辑“ 1” , 0V 等价于逻辑“ 0” ,这被称做 TTL (晶 体管 -晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之 间通信的标准技术。 TTL 电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输 是很理想的, 首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高 以及热损耗也较低, 另外 TTL 电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的 线路驱动器以及接收器电路; 再者, 计算机处理器控制的设备内部的数据传输是 在高速下进行的,而 TTL 接口的操作恰能满足这个要求。 TTL 型通信大多数情况 下,是采用并行数据传输方式,而并行数据传输对于超过 10英尺的距离就不适 合了。 这是由于可靠性和成本两面的原因。 因为在并行接口中存在着偏相和不对 称的问题,这些问题对可靠性均有影响。 TTL 电路不使用的输入端悬空为高电 平。 最小输出高电平 VOHmin :2.4V ,输出低电平 VOLmax :0.4V 。在室温下,一般 输出高电平是 3.5V 输出低电平是 0.2V 。最小输入高电平 VIHmin :2.0V ,最大 输入低电平 VILmax :0.8V ;它的噪声容限是 0.4V 。 CMOS 与 TTL 的结构对比: TTL 集成电路使用 TTL 管,也就是 PN 结。功耗较大,驱动能力强,一般工作电 压 +5V CMOS 集成电路使用 MOS 管,功耗小,工作电压范围很大,一般速度也低,但 是技术在改进,这已经不是问题。 就 TTL 与 CMOS 电平来讲, 前者属于双极型数字集成电路, 其输入端与输出端均 为三极管,因此它的阀值电压是 <0.2v为输出低电平;>3.4V为输出高电平。 而 CMOS 电平就不同了, 他的阀值电压比 TTL 电平大很多。 而串口的传输电压都 是以 COMS 电压传输的。 1, TTL 电平: 输出高电平 >2.4V,输出低电平 <0.4v。在室温下,一般输出高电平是 3.5v="" ,输出低="" 电平是="" 0.2v="" 。="" 最小输入高电平和低电平:输入高电平="">=2.0V, 输入低电平 <=0.8v, 噪声容限是="" 0.4v="">=0.8v,> 2, CMOS 电平: 1逻辑电平电压接近于电源电压, 0逻辑电平接近于 0V 。而且具有很宽的噪声容 限。 3,电平转换电路: 因为 TTL 和 COMS 的高低电平的值不一样(ttl 5v<==>cmos 3.3v) ,所以互相连 接时需要电平的转换:就是用两个电阻对电平分压。 4, OC 门,即集电极开路门电路, OD 门,即漏极开路门电路,必须外界上拉电 阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。 否则它一般只作为开关大电压和大电 流负载,所以又叫做驱动门电路。 5, TTL 和 COMS 电路比较: 1) TTL 电路是电流控制器件,而 coms 电路是电压控制器件。 2) TTL 电路的速度快,传输延迟时间短 (5-10ns),但是功耗大。 COMS 电路的速度慢,传输延迟时间长 (25-50ns),但功耗低。 COMS 电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这 是正常现象。 3) COMS 电路的锁定效应: COMS 电路由于输入太大的电流,内部的电流急剧增大,除非切断电源,电流一直在增大 。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时, COMS 的内部电流能达到 40mA 以上,很容 易烧毁芯片。 防御措施: 1)在输入端和输出端加钳位电路,使输入和输出不超过不超过规定电压。 2)芯片的电源输入端加去耦电路,防止 VDD 端出现瞬间的高压。 3)在 VDD 和外电源之间加线流电阻,即使有大的电流也不让它进去。 4)当系统由几个电源分别供电时,开关要按下列顺序:开启时,先开启 COMS 电路得电 源,再开启输入信号和负载的电源;关闭时,先关闭输入信号和负载的电源,再关闭 COMS 电路的电源。 6, CMOS 电路的使用注意事项 1) CMOS 电路时电压控制器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕捉能力很强。所 以,不用的管脚不要悬空,要接上拉电阻或者下拉电阻,给它一个恒定的电平。 2)输入端接低内组的信号源时,要在输入端和信号源之间要串联限流电阻,使输入的 电流限制在 1mA 之内。 3)当接长信号传输线时,在 CMOS 电路端接匹配电阻。 4)当输入端接大电容时,应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为 R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。 5) CMOS 的输入电流超过 1mA ,就有可能烧坏 CMOS 。 7, TTL 门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊情况的处理) : 1)悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。 2)在门电路输入端串联 10K 电阻后再输入低电平,输入端出呈现的是高电平而不是低 电平。 因为由 TTL 门电路的输入端负载特性可知, 只有在输入端接的串联电阻小于 910欧时, 它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来, 串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。 这个一定要注意。 CMOS 门电路就不用考虑这些了。 8, TTL 和 CMOS 电路的输出处理 TTL 电路有集电极开路 OC 门, MOS 管也有和集电极对应的漏极开路的 OD 门,它的输 出就叫做开漏输出。 OC 门在截止时有漏电流输出,那就是漏电流,为什么有漏电流呢?那 是因为当三机管截止的时候,它的基极电流约等于 0,但是并不是真正的为 0,经过三极管 的集电极的电流也就不是真正的 0,而是约 0。而这个就是漏电流。开漏输出:OC 门的输出 就是开漏输出; OD 门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流,但是不能向外输出的 电流。所以,为了能输入和输出电流,它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。 OD 门一 般作为输出缓冲 /驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。 参考文献:《 TTL , CMOS 系列集成电路及其区别》 ,来自互联网 来源:机电之家·机电行业电子商务平台 来源:《 TTL 与 CMOS 电路的特点及区别》 《门电路基础》教学设计 ——非门电路的探究与认识 教材分析 本课内容是上海科技教育出版社的高二《劳动技术》教材中第一章“电子技术基础”中第二节“数字电路基础”中“门电路”的第一课时。在学生具有一定常用电子元器件基本知识和电子实验箱的操作初步基础上,本课节内容定为非门电路的探究与认识。 高二年级教学内容的关键词就是数字电路,而数字电路的基本单元就是门电路,本课是门电路的第一课时,在学习过程中如果能让学生在动手实践中理解门电路的相关知识,则将对今后数字电路的深入学习奠定基础。 学情分析 本班级学生在前阶段的学习中认识了基本的电子元器件如电阻、电容、二极管及其特性;用电子实验箱搭建过一个简单电路。本课虽然是学生学习数字电路的第一课,但因为学生在高一信息科技学科的学习中已经学习过模拟信号和数字信号的基本特征;在九月份劳技学科的学习中对二极管三极管的开关特性也有了一定的了解,故本课教学直接安排以非门集成电路CD4069为探究载体,让学生通过实验现象的观察和思考,得出非门电路功能。 教学设计思想 以数字电路实验活动为载体,让学生思维活动外显化。劳动技术学科教学通常都要求实现“以项目实践为载体,注重技术活动全过程的教学设计”,但专业性比较强的高中劳技基础型课程的常规教学中,每节课都按这一要求设计教学比较困难。本教学设计以CD4069集成电路为探究主体,以不断深入的实验活动和实验数据分析,使学生的思维活动外显。教学者的设计不仅希望能用不断深入的动手实践提高学生学习的积极性,还希望这样的教学设计使学生的学习过程更为清晰,也为教师实时监控学生的学习效果提供更为准确的反馈信息,反思自己的教学行为,切实提高课堂教学的有效性。 从高中生理性思维发展需求出发,注重技术思想和方法的学习指导。劳动技术课程强调心智技能与动作技能的结合。高中阶段学生的认知结构体系基本形成,其思维能力更加成熟,抽象逻辑思维占了优势地位。针对这一特点,教师的教学设计以层层递进的学生自主实验任务为主线,引导学生获得有效的消息并整合,让学生在不断深入的探究实验中得到非门电路功能;非门电路的简单应用拓展活动设计,则帮助学生完成了实践活动由具体到抽象到应用的初步提升。 教学目标: 1. 知识与技能 第 1 页 共 5 页 (1) 知道4069集成电路的引脚功能和接入电路的方法。 (2) 能写非门的真值表;认识非门电路符号。 (3) 理解非门电路的逻辑关系。 2. 过程与方法 (1) 通过查看分析4069集成电路内部逻辑功能和引脚示意图,搭建已知数字电路 实验,体验连接简单数字电路的一般过程和方法。 (2) 通过对给定电路的实验搭建和实验结果分析,得到非门电路功能。 (3) 通过对指定简单数字电路的拓展功能设计,初步体验根据需求改进数字电路的 设计过程。 3. 情感、态度与价值观 通过对给定数字电路的实验搭建和探究,激发学习数字电路的兴趣与愿望。 教学重点与难点 教学重点:非门电路功能的实验探究。 教学难点:理解非门电路的逻辑关系。 教学流程 读识4069集成电路学生活动: 举例介绍数字集成 引脚功能示意图,分搭建电路实验 电路应用导入 析电路 记录实验数据 实验数据的 非门电路功能数字信号的0、1 处理与分析 小结 定义 电路功能拓展与设计 学生活动: 非门电路功能应用 教学过程 教学 教师活动 学生活动 设计意图 过程 学生观察教师播放的建立学习内容与实例 以手机的发展为例说明数字图片~建立自己对数生活的联系~激导入 集成电路的应用。 字集成电路应用理解发学习兴趣~为 的生活信息链。 后续学习铺垫。 第 2 页 共 5 页 从材料中获取实读教材P19页4069集成电路引脚功能示意图。 读4069 验必要的信息~ 集成电路为学生理解非门 电路的逻辑关系引脚图~ 结合4069集成电路引脚信息~读电路图~分析电路的教学难点打下分析电路 中4069的输入端与输出端。 基础。 布置实验任务:根据给定电 路图探究4069数字集成电实验搭建和现象电路 明确任务 路输入信号和输出信号的关记录为下阶段得搭建 系~并填写实验数据, 与 出实验结论做铺 实验 垫。 用数字实验箱搭建电教师巡视与指导。 路~填写实验报告 讲解数字信号高低电平状态知道数字信号1代表补充必要的数字和1、0定义。 高电平、0代表低电平 数据处电路知识~完成 理分析 感性认识和理性对实验结果进行数据处理 分析的统一。 得出实验结论 总结提炼~为下 阶段的非门电路非门电路的真值表 应用打下基础。 非门电非门电路的逻辑表达式 路功能 生活中非逻辑事非门电路的符号 小结 件举例可以进一,生活中的非逻辑事件举例, 步让学生理解非 门的逻辑关系。 布置应用任务: 知识应用~加深根据已得出的非门电路功能判断实验结果 对非门电路功能判断电路二实验结果~并用搭建电路~验证结果 的理解~检验教非门电 实验验证。 学效果。 路应用 为以后数字电路用非门逻辑符号代替4069理解两个电路图的对原理图的读识打表达电路原理图。 应关系。 下基础。 第 3 页 共 5 页 布置拓展探究任务: 深化教学目标~拓展与 对电路二适当修改~使V1和运用非门电路相关知初步体验根据需探究 V2在不同开关状态下同亮、识完成探究任务 求改进数字电路 同暗。 的设计过程。 板书设计: 非门电路 A(输入) L(输出) , 真值表 0 1 1 0 , 逻辑表达式: L = A A L , 电路符号: 第 4 页 共 5 页 学习任务单一 实验一:请用电子试验箱搭接如电路图一所示电路,并根据要求记录实验现象。 +6V+6V 148 10k 发光二极管V1状态 4069实验一记录表 4567123(开关闭合 亮( ),暗( ) 电路 图开关断开 亮( ),暗( ) 1k一) V1 学习任务单二 实验二:根据非门电路功能判断电路图二实验结果,并用实验验证。 +6V+6V+6V4069引脚 1414 1 2 5 6 10k111111 1111111 77开关闭合 0 1 开关断开 1 0 1k1k V1V2 (电路图二) 拓展与探究:对电路二适当修改,使V1和V2在不同开关状态下同亮、同暗。 第 5 页 共 5 页 TTL反相器(非门)的基本电路结构及工作原理 TTL反相器(非门)的基本电路 带电阻负载的BJT反相器,其动态性能不理想。因而,在保持逻辑功能不变的前提下,可 以另外加若干元器件以改善其动态性能,如减少由于BJT基区电荷存储效应和负载电容所 引起的时延。这需改变反相器输入电路和输出电路的结构,以形成TTL反相器的基本电路。 图4.4.2表示TTL反相器的基本电路,该电路由三部分组成,即BJTT1组成电路的输入级,T3、T4和二极管D组成输出级,以及由T2组成的中间级作为输出级的驱动电路,将T2的单端输入信号V12转换为互补的双端输出信号。以驱动T3和T4。 图 4.4.2 TTL反相器的基本电路 TTL反相器的工作原理 (1)当输入为高电平,如vI=3.6V时,电源VCC通过Rb1和T1的集电结向T2、T3提供基极电流,使T2、T3饱和,输出为低电平,vo=0.2V。此时 VB1=VBC1+VBE2+VBE3=(0.7+0.7+0.7)V=2.1V 显然,这时T1的发射结处于反向偏置,而集电结处于正向偏置。所以T1处于发射结和集电结倒置使用的放大状态。由于T2和T3饱和,输出VC3=0.2V,同时可估算出VC2的值: VC2=VCES2+VB3=(0.2+0.7)V=0.9V 此时,VB4=VC2=0.9V。作用于T4的发射结和二极管D的串联支路的电压为VC2-VO=(0.9-0.2)V=0.7V,显 然,T4和D均截止,实现了反相器的逻辑关系:输入为高 电平时,输出为低电平。 (2)当输入为低电平,vI=0.2V时,T1的发射结导通,其基极电压等于输入低电压加上发射 结正向压降,即 VB1=(0.2+0.7)V=0.9V 此时VB1作用于T1的集点结和T2、T3的发射结上,所以T2、T3都截止,输出为高电平。 由于T2截止,VCC通过RC2向T4提供基极电流,致使T4和D导通,其电流流入负载。 输出电压为 vO?VCC-VBE4-VD=(5-0.7-0.7)V=3.6V 显然:输入为低电平时,输出为高电平。 2. 采用输入级以提高工作速度 当TTL反相器输入电压由高(3.6V)变低(0.2V)的瞬间,VB1=(0.2+0.7)V=0.9V。但由于T2、T3原来是饱和的,它们的基区存储电荷还来不及消散,在此瞬间,T2、T3的发射结仍处于正向偏置,T1的集电极电压为 VC1=VBE2+VBE3=(0.7+0.7)V=1.4V 此时,T1的集电结为反向偏置,因输入为低电平时,T1的发射结为正向偏置,于是T1工作在放大区,这时产生基极电流iB1,其射极电流β1iB1流入低电平的输入端。集电极电流 iC2?β1iB1的方向是从T2的基极流向T1的集电极,它很快地从T2的基区抽走多余的存储电荷,使T2迅速地脱离饱和而进入截止状态。T2的迅速截止导致T4立刻导通,相当于T3的负载是个很小的电阻,使T3的集电极电流加大,多余的存储电荷迅速从集电极消散而 达到截止,从而加速了状态转换。 3. 采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力 图4.4.2采用了由T3、T4组成推拉式输出级。其中T4组成电压跟随器,T3为共射极电路,作为T4的射极负载。这种输出级的优点是,既能提高开关速度,又能提高带负载能力。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 门式起重机结构的设计与分析 作者:谢益忠 来源:《科学与财富》2014年第06期 摘 要:门式起重机是我国应用范围相当广的起重机械之一,其迎风面积小和结构轻巧的特点面对频繁的拆卸、维修、安装都显得尤为重要,对于承受起重机运行荷载及其自重更是目前较为合理和经济的形式。本文通过对我国现有门式起重机结构设计的参考,设计了一种桁架结构门式起重机结构。该结构主要采用管桁结构,由无缝钢管焊接而成,无高强螺栓而采用的是销轴连接方式,且同时运用于大车轨道的连接,达到了抗风性能强、维护简便、排水便利的优点,减轻了啃轨对轨道造成的破坏。 关键词:门式起重机;设计与分析;有限元分析;瞬态分析 一、门式起重机结构设计 本文采用桁架作为起重机的主体结构,其迎风面积小和结构轻巧的特点面对频繁的拆卸、维修、安装都显得尤为重要,对于承受起重机运行荷载及其自重更是目前较为合理和经济的形式。如图1所示,本门式起重机的主梁采取倒三角管桁架结构,再与由无缝钢管焊接组成的刚性支腿和柔性支腿通过销轴连接而成,具有抗风性能强、维护简便、排水便利的优点,再加上销轴比高强螺栓更加经济节约,施工起来快捷方便,成为了目前前景较好的结构形式。其次,台车和横梁之间采取的十字轴连接形式,当出现啃轨现象时,整机会偏斜运动,十字连接轴受到偏斜力会在垂直方向稍稍转动,减轻了啃轨对轨道造成的破坏。 起重小车在上主弦的腹杆结构上运行,上主弦承受起小车的水平荷载和风荷载,保证了强度和稳定性。之所以该结构采用刚柔结合的支腿形式,主要目的还是考虑大跨度门式起重机造成的温度变形影响,同时,为满足桁架刚度及我国规定的运输净空限定,本文将桁架高度取值为3m。其次,为保证起重机通行宽度,门式起重机的跨度限定于2.8m。对于悬臂长度,只需在跨度的0.2~0.35范围内即可,该结构取值为10.09m。 二、门式起重机的制造工艺及主梁预拱控制 由于门式起重机是由规格不一的无缝钢管组合而成,其节点复杂、焊缝繁多、拱度较难控制及具有较大变形等缺点给工艺带来了不小的困难。 1、主梁的工装设计 为避免翻身工序的增加,制作主梁时按倒三角形放置,同时要考虑下弦杆处的电动葫芦的安装空间,合理根据主梁拼接来布置工装支撑点。常见的拼装方法是先使中部支撑面成型,再与下弦杆拼接成整体,见图2。 转载请注明出处范文大全网 » 非门,与非门,或非门的电路结范文二:CMOS电路与TTL电路的结构对比
范文三:非门逻辑电路的探究与认识
范文四:TTL反相器(非门)的基本电路结构及工作原理
范文五:门式起重机结构的设计与分析