CMOS逻辑门

计数练习:在二进制、八进制和十六进制中从0数到31:

学习分析数字电路需要多大的研究和实践。通常，学生通过通过大量的样本问题进行练习，并针对教科书或教师提供的人的答案。虽然这很好，但有更好的方法。

你将通过实际学到更多信息构建和分析真实电路，让您的测试设备提供“答案”而不是书籍或其他人。对于成功的电路建设练习，请按照下列步骤操作：

1. 绘制要分析的数字电路的示意图。
2. 在面包板或其他方便的媒体上仔细构建该电路。
3. 在每个连接点以后检查电路结构的精度，并在图中逐一验证这些元素。
4. 分析电路，确定给定输入条件下的所有输出逻辑状态。
5. 仔细测量这些逻辑状态，以验证您分析的准确性。
6. 如果有任何错误，仔细检查你的电路结构与图表，然后仔细地重新分析和测量电路。

始终确保电源电压水平在您计划使用的逻辑电路的规格范围内。如果TTL，电源必须是一个5伏的稳压电源，调整到一个值尽可能接近5.0伏直流。

一种方式可以节省时间并减少错误的可能性是以非常简单的电路开始，逐步添加组件以增加其在每个分析后的复杂性，而不是为每个实践问题构建全新电路。另一种节省的技术是在各种不同电路配置中重新使用相同的组件。这样，您不必多次测量任何组件的值。

通过名称识别每个逻辑门，并完成各自的真相表：

最简单的数字逻辑电路是一个逆变器，也称为一个反相缓冲区， 或者不是门．以下是由互补MOSFET（CMOS）构成的逆变器门的示意图，其显示连接到SPDT开关和LED：

确定每个输入开关的两个位置LED的状态。以真值表的形式表示开关和LED的逻辑电平:

实用的CMOS逻辑门不仅仅包含mosfet。这是一个典型的带保护的逆变器门电路的原理图二极管：

解释每个保护二极管保护的特定条件。

一个学生在一个无焊接实验板(“原型板”)上构建以下数字电路:

DIP电路是十六进制逆变器（它包含六“逆变器”或“非”逻辑门)，但这些门中只有一个是在这个电路中使用。该学生的意图是建立一个逻辑电路，当按钮开关未激活时为LED通电，当开关被按下时为LED断电:这样LED就指示了开关本身的反向状态。学生构建了这个电路，结果发现它运行得很好。

解释电阻器对逆变器输入的目的。它是什么？如果要从电路中删除，可能会发生什么？

另外，解释了该IC中所有未使用的逆变器门的输入已连接到地或V._DD.．这是电路是否正常工作，或者只是一种预防措施？

以下是CMOS逻辑门的内部示意图。根据您对的分析晶体管电路，确定它是什么类型的门（以及，或，nand，nor，xor等）：

CD4xxx系列（或MC4XXX系列）CMOS逻辑门的典型电源电压范围是多少？如何与标准（5伏）TTL逻辑门的允许电源电压范围进行比较？为您的答案查阅数据表。

一种逻辑探测器是一个非常有用的工具，工作与数字逻辑电路。它通过LED指示“高”和“低”逻辑状态，仅当电压等级适合每种状态时才给出视觉指示。

下面是一个用于构建逻辑探针的示意图比较器．每个比较器都有一个阈值调整电位器，因此只有当信号电压在逻辑制造商规定的范围内时，才可以设置来显示其各自的逻辑状态:

当此逻辑探头电路连接到V时_DD.和V_SS.电源CMOS电路的电源端子，电压电平应该测试点TP1和TP2，以便探测器正确地指示“高”和“低”CMOS逻辑状态？咨询Quad Nand门的数据表编号为4011.这是一个传统的CMOS集成电路。

以下是一种简单的电子组合锁定的示意图，控制门锁电磁阀的电源：

对于希望进入门的人可以访问四个按钮交换机（A，B，C和D）。四个拨动开关（A，B，C和D）位于门后，并用于设置进入所需的代码。

解释一下这个系统应该如何工作。当匹配代码通过按钮开关输入时，各自的门输出的逻辑状态是什么?如果输入了不匹配的代码呢?

您是否在该门锁电路看到任何安全问题？别人进入多么容易，谁不知道四位代码？您是否有改进此锁定设计的建议？

许多现代CMOS门电路是缓冲在输出上附加晶体管级。例如，这里显示了一个无缓冲的与门，它没有更多的晶体管来实现“与”逻辑功能:

一种“缓冲”CMOS AND门看起来像这样:

就基本逻辑功能而言，没有必要增加晶体管。然而，它们提供的“缓冲”确实提供了一个有用的功能。这个函数是什么?与非缓冲逻辑门相比，缓冲逻辑门有什么缺点吗?

在固态逻辑门电路技术的早期，TTL和CMOS之间有非常明显的区别。TTL门能够非常快地开启和关闭，需要严格控制电源电压，并消耗大量电力。CMOS门虽然没有TTL那么快，但可以承受更大范围的电源电压，而且在功率上的浪费也少得多。

然后，在20世纪80年代，一种新技术被称为高速CMOS或者hcmos进入了现场。解释哪些HCMOS，它如何与旧TTL和CMOS系列（分别为54 / 74xx和4xxx编号系列）以及经常使用的位置。提示：高速CMOS承载与旧TTL 54xx和74xx系列IC相同的数字代码（例如74HC00而不是7400）。

在高速数字电路中，一个非常重要的逻辑门参数是传播延迟:门的输入状态改变到相应的门的输出状态改变之间的延迟时间。参考制造商的任何CMOS逻辑门的数据表，并报告那里发布的典型传播延迟时间。

另外，解释逻辑门中传播延迟的原因。为什么当输入更改状态时输出状态的变化不是瞬间？

逻辑门被限制在一个输出能可靠驱动的门输入数上。这个极限被称为扇出：

解释为什么这个限制存在。关于CMOS逻辑门的构造是什么，其固有地限制了任何一个CMOS输出可以驱动的CMOS输入的数量？如果超过此限制，可能会发生什么？

Fan-Out for CMOS比TTL的扇出是完全不同的。最重要的是，CMOS Fan-Out与工作频率成反比。解释为什么。

逻辑门电路的一个重要参数是噪声容限．究竟是什么“噪声保证金”，它如何为逻辑门定义？

具体而言，专门由CMOS门组成的数字电路有多少噪声裕度？这与All-TTL电路的噪声裕度相比如何？

注意:您需要参考CMOS门数据表来正确回答这个问题。raybet开户

CMOS逻辑栅极开发的趋势是较低和较低的工作电压。例如，CMOS逻辑的“AUC”系列能够以不到2伏的方式运行_DD.！！

解释为什么这是现代逻辑电路设计的趋势。较低的工作电压会导致什么好处？还有什么可能的缺点？

预测由于以下故障的结果，如何影响该逻辑门电路的操作。独立地考虑每个故障（即一次一个，没有多个故障）：

二极管D₁失败开放：

二极管D₁失败短缺：

二极管D₂失败开放：

二极管D₂失败短缺：

晶体管问₁打开(漏到源)失败:

晶体管问₂打开(漏到源)失败:

对于这些条件中的每一个，解释为什么将发生产生的效果。

识别这个CMOS逻辑门中至少三个不同的晶体管故障，可能导致输出失败低的：

学生构建以下电路以演示NAND门的行为：

然而，当学生测试电路时，有些东西是错误的：

两个开关都很低，没有光线。

一个开关高，其他开关低;LED灯。

一个开关LOW，另一个开关HIGH;LED灯。

两个开关都高，无光线。

它的行为似乎就像一个异或门，而不是作为一个与非门应该做的!检查电路的错误，学生发现丢失的电源连接芯片-换句话说，没有V_DD.也不是V._SS.已连接电源。

虽然这肯定是一个问题，但学生留下了奇迹，“电路是如何运作的在所有？“没有连接到芯片的电源，LED有可能点亮有可能任何条件?

如果您在示意图中看到逻辑门符号，它是什么意思，其中绘制的奇怪的“s”图绘制在其中

在CMOS电路中，直流电源的一侧通常被标记为“V”_DD.“，而另一边被标记为”v_SS.“。为什么是这样？下标“DD”和“SS”代表了什么？

在数字电路中理解的一个非常重要的概念是差异目前的采购和目前的沉没．例如，检查此CMOS反相缓冲门电路，连接到负载：

这个门电路配置到来源负载电流，下沉负载电流，或两者？

假设CMOS反相缓冲门是驱动主要的电感负载，例如小继电器线圈：

通常，将一个整流二极管与继电器线圈并联被认为是良好的设计实践，以防止线圈断电时的高压瞬变。然而，当CMOS门驱动线圈时，这就没有必要了。解释为什么。

一个特定类型的CMOS逻辑门特有的问题被称为克拉闩锁．这是一种能够破坏电路，或至少在电路中引起操作问题的不正常状态。解释一下这种现象是什么，是什么引起的。

浮动CMOS栅极输入的逻辑状态是什么?这和传统的TTL相比怎么样?

作为一名电子雷竞技最新app教练，我有机会看到学生的许多创造性错误，因为他们学会建立电路。CMOS电路施工中制作的一个非常常见的错误以不稳定的行为表现出来：电路可以正常运作一次，但突然和随机地停止。然后，只是通过沿着电路旁边挥手，它开始再次工作！

在大气湿度低的天数，这个问题特别普遍，并且静电电荷容易积聚在物体和人物上。解释什么样的CMOS接线错误会导致动力逻辑门由于附近的静态电场而不稳定，以及适当的解决方案是解决这个问题。

逻辑探头是诊断数字逻辑门电路的有用工具，但它们当然有局限性。例如，在这个简单的电路中，一个逻辑探头在测试点1 (TP1)会给出正确的“高”和“低”读数，但在测试点2 (TP2)它总是显示“低”读数(即使LED亮着):

现在，显然当LED接通时，栅极的输出是“高”，否则它不会收到足够的电压以照亮。为什么逻辑探针无法在TP2处指示高逻辑状态？