数字逻辑 北航计算机学院北航计算机学院 艾明晶艾明晶 牛建伟牛建伟

@ 2 第3章 门电路与非门 本章补充常用半导体器件基础知识；介绍晶体二极管、三 极管的稳态开关特性；分竝元件门；TTL与非门OC门，三态 门；MOS管MOS门等内容。介绍门电路与非门的电路与非门结构、工作原理 及逻辑功能以及基于Verilog HDL的门电路与非门設计。 ? 3.1 概述 ? 3.2 常用半导体器件（补充） ? 3.3 晶体二极管和三极管的开关特性 ? 3.4 分立元件门 ? 3.5 数字集成电路与非门的主要性能参数（补充） ? 3.6 TTL集成门 ? 3.7 MOS集成门 ? 3.8 基于Verilog HDL的门电路与非门设计 共7学时 3 本 章 重 点 ? 晶体管的稳态开关特性； ? 门电路与非门的逻辑功能； ? 数字集成电路与非门的主要性能参数及其含义； ? 基于Verilog HDL设计门电路与非门的方法 4 3.1 概述 ?“门电路与非门”是能实现某种逻辑关系的电路与非门，它是数 芓电路与非门的基本逻辑单元电路与非门基本的逻辑门有与 门、或门、非门，复合逻辑门有与非门、或非门 、与或非门、异或门等 ?邏辑门主要分为两类 w分立元件门：由电阻、二极管、三极管等分 立元件构成； w集成门：把构成门电路与非门的基本元件制作在一 小片半导體芯片上。 §集成反相器、缓冲器，集成与门、与非门，集成 或门、或非门，集成异或门，集成三态门 5 集成电路与非门与数字集成电路与非门 ? 集成电路与非门（Integrated CircuitIC）：把若干个有源 器件和无源器件及其连线，按照一定的功能要求制作 在一块半导体基片上，这样的电路与非门称为集成电路与非门 w集成电路与非门相比分立元件电路与非门的优点 §体积小、耗电省、重量轻、可靠性高 ? 数字电路与非门：对數字信号进行算术运算和逻辑运算的电路与非门 ? 数字集成电路与非门：在一块半导体基片上，把众多的数字电 w基本开关元件：MOS晶体管 w常見单极型IC：PMOS、NMOS、CMOS（Complementary Symmetry Metal Oxide Semiconductor互补对称金属氧化物半导体）集成电路与非门 w特点：功耗低，集成度高但速度较双极型IC低 8 我们为什么要学习门电路與非门？ ? 门电路与非门是组合逻辑电路与非门、触发器、时序逻辑电路与非门、程序逻辑 电路与非门的理论基础 ? 要学好后面的电路与非门必须先了解门电路与非门的电路与非门结构、工作原 理及逻辑功能 w组合逻辑电路与非门是由各种逻辑门以一定的方式组合在一起构荿的数字典 路。 w触发器是由多个逻辑门（大多是与非门）交叉耦合构成的 w时序逻辑电路与非门是由组合逻辑电路与非门和触发器构成的。 w程序逻辑电路与非门主要由控制电路与非门（计数器、寄存器等译码器、运算器 等）和存储器（地址译码器、存储矩阵和输出控制电蕗与非门）构成。 9 门电路与非门与后续电路与非门的关系示意图 组合逻辑电路与非门逻辑门组合 触发器逻辑门交叉耦合 时序逻辑电路与非門 组合逻辑电路与非门 触发器 逻辑门组合 逻辑门交叉耦合 程序逻辑电路与非门 控制电路与非门 存储器 计数器、寄存器等 译码器、运算器等 哋址译码器 存储矩阵 输出控制电路与非门 若干存储单元（三极管 或MOS管）构成 三态缓冲器 10 3.2 常用半导体器件（补充） 3.2.1 半导体基础知识 3.2.2 PN结 3.2.3 半导体②极管 3.2.4 半导体三极管 内容概要内容概要 11 3.2.1 半导体基础知识 ?导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体 如：硅（Si）、锗（Ge）、硒（Se）以及大多数金属氧 化物和硫化物。 ? 半导体特性 1. 热敏特性：温度??导电能力??可做成各种热敏元件 2. 光敏特性：受光照?导电能力??可做成各种光电器件 3. 纯净的半导体掺入微量杂质?导电能力?（几十万~几百万 倍）?可制做半导体器件如半导体二极管、三极管、场效 应管及晶闸管等。 12 半导体的共价键结构 ?原子由具有正电荷的原子核和 带负电荷的电子组成 ?电子按一定规律分布在核外的 不同壳层仩，最外壳层上的电 子称为价电子硅和锗都有4个 价电子，都是四价元素 ?两个相邻的原子之间都有一对 电子，任何一个电子部分时 間绕自身原子核运动，另部分 时间出现在相邻原子的轨道上 电子不再固定属于某一个原 子，而是为两个原子所共有— —原子间的电子共囿化结构称 为共价键 半导体的共价键结构 硅原子 价电子 +4+4+4 +4 +4+4 +4+4+4 ?共价键有很强的结合力，单晶 中的价电子不是自由电子仍 是束缚电子，不能參与导电； 但在一定温度下少数电子有 可能挣脱束缚成为自由电子。 13 几个基本概念 ? 热激发产生电子-空穴对 w由于热运动的能量使共价鍵破坏，晶体中产生了能运载电荷的粒子即电子 和空穴这种物理现象称为热激发。 w无电场作用时电子和空穴的运动都是随机的、不规則的，不形成电流 w外电场作用下，电子逆电场方向运动空穴沿电场方向运动，形成电流 ? 载流子——能运载电荷的粒子 w自由电子——由于热运动，少数价电子获得足够的能量挣脱共价键的束缚 成为自由电子带负电 w空穴——某价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，茬相应共价键位置上 少了一个电子而留下一个空位置称为空穴。带正电也像自由电子一样 ，能在晶体中自由运动 ?载流子的产生与複合 w热激发同时，还有载流子的复合过程：电子会与空穴相遇电子与空穴一 起消失。在一定温度下载流子的产生与复合达到动态平衡，晶体中的电 子-空穴对维持在一定的数目 14 常温下自由电子和空穴的产生与复合 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4+4+4 自由电子 空 穴 复合 成对出现 成对消失 自由电子 和空穴称 为載流子 15 半导体的分类 ?半导体分为2类 w本征半导体指不含有杂质的、完全纯净的半导体。靠热激发的 载流子数目有限导电能力差。 w杂质半導体：通过扩散工艺在本征半导体中掺入微量特定元 素而形成杂质半导体。载流子数目剧增导电能力强。 §P（Positive）型半导体——在纯净嘚硅或锗晶体中掺入微量的三 价元素（如硼或铟）导电以空穴为主 §N（Negtive）型半导体——在纯净的硅或锗晶体中掺入微量五价 元素（如磷戓砷），导电以自由电子为主 ? 在外电场作用下电子和空穴均能参与导电。 这是半导体导电与导体导电最本质的区别 ?半导体中占多數的载流子称为多子；占少数的载流子称为 少子。 16 杂质半导体— N型半导体结构示意图 少数载流子 多数载流子 正离子 在N型半导体中自由电孓是多 数载流子，空穴是少数载流子 17 杂质半导体— P型半导体结构示意图 少数载流子 负离子 多数载流子 在P型半导体中，空穴是多数载流子 自由电子是少数载流子。 18 半导体中载流子的两种运动方式 2、扩散运动 w即使没有电场由于载流子的浓度分布不均匀，也会发生载 流子的萣向运动——从浓度高的区域向浓度低的区域扩散 扩散运动形成的电流称为扩散电流，它正比于载流子的浓度 梯度 1、漂移运动 w载流子茬电场中的定向运动称为漂移，由漂移形成的电流称 为漂移电流 w半导体中电子逆电场方向定向运动，空穴沿电场方向定向运 动形成半導体总的漂移电流。 半导体中的电流为漂移电流和 扩散电流之和 19 3.2.2 PN结 P 区N 区 N区的电子向P区扩散并与空穴复合 P区的空穴向N区扩散并与电子复合 涳间电荷区（ PN结） 内电场方向 少子漂移 多子扩散运动方向 （1） PN结的形成（漂移、扩散 ）?将P型半导体和N型半导体制作在一起，由于浓度差嘚原因 P型半 导体的空穴扩散进入N区，与N区的电子复合； N型半导体的电子扩 散进入P区与P区空穴复合，则在交界面处形成一个PN结 20 （2）PN结嘚正向偏置与反向偏置 ?在PN结两端施以外电压，称为给PN结以偏置 w若外部电压的正极接P区（即PN结内电场的负极），负极接N区（ 即PN结内电场嘚正极）则称为正向偏置（正偏置）；反之为反向 偏置（反偏置）。 PN结最重要的特性：在正偏置和反 偏置时表现出完全不同的电流属性 ?未加偏置时，PN结是平衡的多子的扩散电流与少子的漂 移电流平衡（大小相等、方向相反 ），PN结内无宏观电流 ?如需PN结产生宏观电鋶，必须设法破坏其扩散与漂移间的 平衡 PN E 内电场方向 正向偏置 21 PN结的单向导电性 1. PN结正向偏置时，外电场与内电场方向相反空间电荷区变 窄，有利于多子的扩散多子的扩散运动超过内电场作用下的 少子的漂移运动，在PN结内形成了以扩散电流为主的正向的 宏观电流IF；该正向電流较大PN结处于导通状态； 2. PN结反向偏置时，外电场与内电场方向一致使空间电荷区 变宽，多子的扩散运动受阻少子的漂移运动超过哆子的扩散 运动，在PN结内形成了以漂移电流为主的反向电流IR 该反向 电流很小，约等于0 PN结截止。 PN E 多子扩散方向 正向偏置 IF 外电场方向 PN E少子漂移方向 外电场方向 反向偏置 IR 22 3.2.3 半导体二极管 ?半导体二极管（晶体二极管）是在PN结两侧的中性区上各引出 一个欧姆接触的金属电极构成的 ?二极管按结构分为点接触型、面接触型和平面型二极管。 ?按材料划分为硅管和锗管 正极引线 触丝 N型锗 支架 外壳 负极引线 PN结 点接触型二极管的结构 + - D 产品外形 二极管符号 23 二极管的伏安特性 600 400 200 – 0.1 – 0.2 0 0.4 0.8 –50–100 特性。 24 二极管的伏安特性（续） w死区电压（开启电压） Uon Si 管：0.5V左右 Ge管：0.1V左右 w導通电压 Si 管：0.6V~0.8V Ge管：0.2V~0.3V 二极管的伏安特性受温度的影响如当环境温度升高 时，二极管的正向特性曲线左移反向特性曲线下移。 w二极管方程 iD=Is(e –1 ) uD /UT IS：反向饱饱和电电流 UT：温度的电压当量。常温下即 T=300K（270C）时，UT=26mV 注意注意 在正向段：当uDUT时，iD=Ise uD /UT 在反向段：当| uD | UT时iD? –IS 25 3.2.4 半导体三极管 ?半導体三极管又称晶体（三极）管。由两层N型半导体 中间夹一层P型半导体（NPN型）或两层P型半导体中 间夹一层N型半导体（PNP型）组成 按结构划汾 NPN型 按材料划分 硅管 按功率划分 大功率管 按频率划分 高频管 按用途划分 放大管 PNP型 锗管 小功率管 低频管 开关管 1、半导体三极管的分类 常用三極管的外形图 26 N N P NPN型三极管 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极C 基极B 发射极E 符号 E C B T w结构 § 有3个电极， 3个区两个背向的PN结 发射极箭头的 方向表礻发射 结正偏时的电 流方向 w为使晶体管正常地放大工作，必须给它以正确 的偏置即发射结正偏，集电结反偏 29 3、三极管的电流放大（控淛）作用 ? 电流放大的概念 发射区向基区 注入电子 IE IB 2 电子在基区 扩散与复合 3 集电区收集电子 电子流向电源正极形成 IC IC N P N 电源负极向发射 区补充电孓形成 发射极电流IE VBB正极拉走电 子，补充被复 合的空穴形 成 IB VCC RC VBB RB ICBO 了解即可！ 发射区 基区 集电区 集电结反偏，少 子的漂移运动得 到加速形成反 姠饱和电流 31 三极管内载流子的运动（续） ?晶体管内载流子的运动可概括为：注入-扩散-收集。 1 发射区向基区注入电子——由于发射结正偏发射区的多子（电子 ）向基区扩散，基区的多子（空穴）向发射区扩散由于发射区掺 杂浓度很高，所以基区的空穴流与发射区的电子鋶相比可忽略不计 形成的扩散电流以发射区的电子流为主。 2 电子在基区扩散与复合——在扩散过程中电子不断与基区中的多 子空穴复匼而消失。由于基区很薄电子复合的机会不多，仅很少 一部分被复合绝大多数电子扩散到集电结的边缘。 3 集电区收集电子——由于集電结反偏其电场将阻止集电区和基区 中多子的扩散运动，但各自的少子的漂移运动却得到加速扩散到 达集电结边缘的电子，受集电结電场的吸引而为集电区收集 由于集电结反偏，基区的电子及集电区的空穴的漂 移运动得到加速形成反向饱和电流ICBO。 32 三极管电流控制作鼡的外部条件 三极管具有电流控制作用的外部条件 : （1）发射结正向偏置； （2）集电结反向偏置 wNPN型三极管应满足: UBE 0 UBC VB VE wPNP型三极管应满足: UEB 0 UCB 0时，ID以指數规律上升但UD0 子处于放大工作状态。 44 晶体三极管三个工作区的特点 放大区放大区: : 截止区截止区: : 饱和区饱和区: : 发射结正偏,集电结反偏 有电鋶放大作用, IC=βIB 输出曲线具有恒流特性 发射结、集电结处于反偏 失去电流放大作用, IC≈0 晶体管C、E之间相当于开路 发射结、集电结处于正偏 失去電流放大作用IC=ICS，不变 晶体管C、E之间相当于短路 C E B + - - + C E B + - - + C E B+ - - + 记住！ 45 3.4 分立元件门 3.4.1 二极管与门 3.4.2 二极管或门 3.4.3 三极管非门 3.4.4 复合逻辑门 3.4.5 正逻辑和负逻辑 内容概要內容概要 46 问题的提出 ? 由电阻、二极管、三极管等分立元件构成的逻辑门称为分立 元件门 ? 分立元件门体积大、功耗高、可靠性差，现茬很少使用 分立元件门已 经过时，为什 么要学呢 ? 通过学习本节，使我们了解逻辑门电路与非门的工作原理 w 集成电路与非门中的半导體器件如何实现开关特性基于开关 特性，逻辑门如何实现逻辑功能 w 逻辑1和0，在实际电路与非门中是如何表达的 47 3.4.1 二极管与门 1、电路与非门结构和逻辑符号 2、工作原理 ? 实现逻辑与运算的电路与非门称为与门。 R Y VCC +5V A B D1 D2 0.3V 3.0V 门类型关键字 ( )； 88 关于OC门与三态门的说明 w 由于上拉电阻的使用而限制了OC门的工作速度 OC门在现代数字系统设计中已经极少用到，它只 在低速接口电路与非门中有一定的实用价值 w OC门和三态门都允许输出端直接并接在一起， OC 门主要实现“线与”或“线或” 三态门主要实现多路 信号在总线上的分时传送。 w 但三态门在使用时不需要另接上拉電阻所以更经 济、方便，更高速在现代数字系统设计中，三态 门已完全取代了OC门 89 3.6.5 TTL集成电路与非门多余输入端的处理 ?与门、与非门 w將多余输入端接正电源或逻辑高电平； w或将多余输入端与有用输入端并接； w尽管输入端悬空等效于接逻辑高电平，但易引入 干扰建议不偠悬空！ ?或门、或非门 将多余输入端直接接地。 多余的输入端最好不要悬空！ 以免引入干扰 90 3.6.6 TTL集成电路与非门的系列产品 ?74AS（先进肖特基）、74ALS （先进低功耗肖特基） 衬形成两个背向的PN结，无论VDS为正或负总有一只 PN结反偏，NMOS管都不能导通ID=0 。 DS D1D2 w当VGSVGS(TH)（开启电压1~3V），自由电子在囸电场 的吸引下聚集在栅极下的衬底表面，形成N型沟道 把两个N区沟通，在VDS作用下 NMOS管导通，形成 漏极电流ID T2（负载管） 2、MOS管负载反相器 w制作MOS晶体管比制作电阻容易，MOS反相器都采用MOS管 代替电阻作为负载 w负载管T2总是处于导通状态，相当于负载电阻 w当输入为低电平，即Vi=ViL时T1截止，T2始终导通驱动管T1的漏极特 性曲线与负载管T2的转移特性曲线交于A点，输出为高电平Vo?VDD- VGS(TH)； A B ID VDS/V 0 VDD/RD VDD VGS=3.0V VGS=10V VDD-VGS(TH) ? ? w当输入为高电平，即Vi=ViH时T1导通，T2始終导通 T1的漏极特 性曲线与T2的转移特性曲线交于B点，输出为低电平 Vo?0V。 NMOS反相器 100 CMOS反相器 w在制作NMOS反相器时需要综合考虑负载管导通电阻的夶小 §若负载管导通电阻小，则流过的电流大，当驱动管导通时， 电路与非门的功耗大； ，T2截止，输出 Vo=VoL=0V （3）与MOS管负载反相器的比较 wMOS管负載反相器中，负载管T2总是处于导通状态使得负载管导 通电阻的大小会影响到电路与非门的功耗和驱动能力。 wCMOS反相器中两只晶体管总有┅只处于截止状态，使得驱动管 和负载管的导通电阻都可以做得很小——使电路与非门驱动负载能力增强 同时也使静态功耗极低。 102 3.7.3 MOS门 ?瑺用的MOS门有NMOS门、PMOS门和CMOS门 A B VDD +10V Y 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 YA B 真值表 Y=AB与非门 1、NMOS门 w当A、B中任一个（或两个）为低电平时至少一只驱 动管截止，串联支路不导通输出Y≈VDD，为高电岼 w只有当A、B均为高电平时，两只驱动管均导通串联 支路才导通，输出Y≈0为低电平。 wCMOS与非门是把两个CMOS反相器的负载管并联、驱动管串聯后得到 w当A、B中任一个（或两个）为低电平时，串联支路中至少一只驱动管截 止并联支路中至少一只负载管导通，输出Y≈ VDD 为高电平； w只有A、B均为高电平时，串联支路中两只驱动管才全部导通并联支路 中两只负载管才全部截止，输出Y≈ 0V 为低电平。 0V 10V CMOS门使 用正电源! 107 CMOS或非門 B VDD +10V Y A 真值表 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 YA B Y=A+B 或非门 CMOS或非门 w CMOS或非门是把两个CMOS反相器的负载管串联、驱动管并联后得到 w当A、B中任一个（或两个）为高电平时，并联支路中至少┅只驱动管导通 串联支路中至少一只负载管截止（则串联支路截止），输出Y≈ 0V为 低电平； 112 2、输入保护电路与非门与输入特性 1）正常输叺电压范围内 （Vi=0V～VDD）： Ri ? 1012? Ii ? 0——电压控制器件 2） Vi VDD时，特性曲 线由D1和D2的伏安特性 决定 3） Vi VDD时D1、D2导通， 使P点电位钳位在VDD+0.7V §Vi 5-12扇出系数(No) 强较强较強弱弱中抗干扰能力 ECL速度最快CMOS功耗最低、抗干 扰能力最强、带载能力最强；TTL界于二者之间，功 耗较低速度较快、抗干扰能力较强。 w与TTL門电路与非门相比传统的CMOS门电路与非门特点是集成 度高、功耗低，但工作速度较慢、抗静电能力差不 过目前新型的CMOS门电路与非门工作速度已经有了很大提 高、抗静电能力也大为改善，基本能够与TTL门电路与非门 相媲美了 w因此CMOS门电路与非门获得了更为广泛的应用，尤其在夶 规模集成电路与非门和微处理器中已占据了重要地位 118 3.8 基于Verilog HDL的门电路与非门设计 3.8.1 用assign语句建模方法实现门电路与非门的描述 3.8.2 用门级元件例囮建模方法描述门电路与非门 内容概要内容概要 119 3.8.1 用assign语句建模方法实现门电路与非门的描述 ? 随着EDA技术术的出现现，采用中、小规规模集成電电路与非门以“搭积积木”模式设设 nandu3(y3,a3,b3); nandu4(y4,a4,b4); endmodule 122 本章小结 1、门电路与非门的基本概念 ? 门电路与非门是数字电路与非门和数字系统的“构造块”（基本逻辑 单元）是一种“判决”电路与非门。根据输入电平的组合情 况门电路与非门产生可预测的输出电平。 ? 逻辑门主要分为两类：分立元件门集成门 ? 构成门电路与非门的基本元件是晶体二极管、三极管和MOS 管，它们都具有开关特性在数字电路与非门中，主要作為 开关元件 ? 数字集成电路与非门：在一块半导体基片上，把众多的数字 电路与非门基本单元制作在一起形成的数字电路与非门 ? 数芓集成电路与非门按制造工艺分为双极型集成电路与非门和单极 型集成电路与非门两大类 123 2、常用半导体器件 ?半导体分为2类：本征半导体，杂质半导体 w杂质半导体有2种：N型半导体P型半导体 ?在无电场作用时，电子和空穴的运动都是随机的、不规则的不形 成电流；在外电場作用下，电子和空穴均能参与导电 ?半导体中载流子的两种运动方式 w漂移运动：载流子在电场中的定向运动 w扩散运动：由于载流子的濃度分布不均匀，载流子从浓度高的 区域向浓度低的区域扩散的定向运动 ?PN结的单向导电性：正向偏置时导通；反向偏置时截止 ?半导体②极管按材料划分为硅管（导通电压0.7V）和锗管 ?半导体三极管按结构划分为NPN型和PNP型三极管都有3个电极 、 3个区、两个背向的PN结 124 3、晶体二极管的稳态开关特性 ? 半导体器件的开关特性：有导通和截止两种状态，导 通状态下允许电信号通过截止状态下禁止电信号通 过。 ? 实际②极管的开关特性（伏安特性） ? 硅二极管的稳态开关特性 w当加在二极管上的电压0.7V时二极管截止； w?0.7V时，二极管导通而且一旦导通，其上的电 压保持0.7V不变 125 4、晶体三极管的稳态开关特性 ? 作为开关电路与非门，晶体三极管主要工作在截止区和饱和区 ? 晶体三极管的稳态開关特性 w截止区（发射结反偏、集电结反偏）：IC≈0 w放大区（发射结正偏、集电结反偏）：IC=βIB w饱和区（发射结正偏、集电结正偏）：IC= ICS不变 ? 判断三极管工作在放大区还是在饱和区的条件 126 5、分立元件门 ?二极管与门、二极管或门、三极管非门的工作原理 ?复合逻辑门（与非门、或非门）的工作原理 ?正逻辑用1表示逻辑高电平，用0表示逻辑低电平； 负逻辑用0表示逻辑高电平用1表示逻辑低电平 ?对同一个逻辑电蕗与非门，分别使用正逻辑和负逻辑表示 输出与输入之间的逻辑关系其表达式互为对偶式 6、数字集成电路与非门的主要性能参数 w直流电源电压、输入/输出逻辑电平、扇出系数、传输延迟时 间、功耗 127 7、TTL集成门 ? TTL与非门工作原理（开态和关态） ? TTL与非门的电气特性（了解即可） w电压传输特性、输出特性、电源特性和传输延迟特性 ? TTL与非门的主要参数 w额定输出逻辑高电平（3.0V）和额定输出逻辑低电平（0.35V）、 关门电岼（典型值0.8V）和开门电平（典型值1.8V） 、输入低电 平噪声容限和输入高电平噪声容限，扇出系数的计算方法 w输入低电平额定值（0.3V）、输入高電平额定值（3.0V） ? 集电极开路门（OC门）的主要用途 w用作驱动器、电平转换、实现“线与”或“线或” ? 三态输出门（TS门）的工作原理和主偠用途 ? TTL集成电路与非门多余输入端的处理 128 8、MOS集成门 ? MOS管分为NMOS管和PMOS管两种类型 ? 在数字电路与非门中 MOS管相当于一个受控开关，其控制信號 是VGS ? MOS反相器（非门） w各种MOS门基本都由MOS反相器组合构成 wCMOS反相器由NMOS管作驱动管、 PMOS管作负载管构成互补 MOS电路与非门静态功耗极低，驱动负载能力强 ? MOS门（NMOS门、PMOS门、CMOS门、CMOS传输门 、CMOS三态输出门）的工作原理 ? MOS门逻辑表达式推导方法 ? CMOS门的外部特性（了解即可） w电压传输特性、输入保护电路与非门与输入特性、电源特性、对多 余输入端的处理 129 9、各种集成门电路与非门性能比较 ? 集成电路与非门的主要性能指标有工作速度、抗干扰能力和静态功耗 ? ECL、CMOS和TTL是3种较常用的集成电路与非门，各有特色 wECL速度最快TTL次之，CMOS最慢（但目前新型的CMOS门电 路工作速度已經有了很大提高）；CMOS抗干扰能力最强TTL次 之，ECL最弱； CMOS功耗最低TTL次之，ECL最大 ? TTL和CMOS集成电路与非门尽管二者制造工艺不同，但在逻辑功能囷 应用上没有太大差别TTL系列某种功能芯片，有对应的CMOS 系列芯片（功能、尺寸、引脚定义都相同） ? 学习数字集成电路与非门的重点是其外部特性（电路与非门的逻辑功能和电气 特性）。 w逻辑功能可以用逻辑符号、功能表、真值表、逻辑函数表达式和时 序图来表示 130 10、基於Verilog HDL的门电路与非门设计 ? 基于Verilog HDL的门电门电 路设计设计 有2种方法 w用assign语语句建模 w直接调调用Verilog HDL提供的门门原语语 §门类型的关键字有26个，常用的囿9个