第四节　集成逻辑门电路

前面讨论的各种逻辑门电路称为分立元件门电路，讲述它们的目的，主要是为了分析各种门电路的原理和功能。由于集成电路体积小、质量小、可靠性好等优点，目前，几乎取代了分立元件门电路。将一个逻辑门电路的所有元件和连线都制作在一块半导体基片上，这种门电路称为集成逻辑门电路。

随着集成电路制造工艺的日益完善，以及科学技术的飞速发展，集成技术不断采用新技术、新工艺，沿着高速、低耗、体积小的方向发展，新产品层出不穷。近几十年里，数字电路按集成度分就经历了四个时期，有小规模集成电路SSI（可包含十几个门电路的全部元器件和连线）、中规模集成电路MSI（可包含上百个门电路的全部元器件和连线）、大规模集成电路LSI（可包含上千个门电路的全部元器件和连线）、超大规模集成电路VLSI（可包含上万个门电路的全部元器件和连线）。其体积越来越小，功耗越来越低，集成度越来越高，速度越来越快。

数字集成电路按结构和工艺的不同，分为薄膜、厚膜集成电路，混合集成电路和半导体集成电路；按导电类型分为双极型集成电路和单极型集成电路两大类。TTL电路是目前双极型半导体集成电路中应用最广泛的一种，而CMOS电路是单极型MOS集成电路中的主导产品。

TTL电路以双极型晶体管为开关元件，电路的输入端和输出端都是三极管结构，故称为三极管-三极管逻辑门电路，简称TTL电路。它与分立元件电路相比，具有体积小、功耗低、可靠性好、速度快等优点。

一、TTL集成逻辑门电路

1.TTL集成与非门电路

（1）电路组成

图1-24是74系列TTL集成与非门的典型电路，该电路由三部分组成。

①输入级：由多发射极三极管V3、R1和VD1、VD2组成，V3和R1组成与逻辑电路，V3的等效电路如图1-25所示。VD1、VD2为输入保护二极管，在正常的输入电压0.3～3.6V下，VD1、VD2处于反偏状态，对电路无影响。当输入端出现负向干扰电压时，VD1、VD2导通，保证负向输入电平在-0.7V以内，防止V3发射极电流过大，从而起到保护作用。

②倒相级：由V4、R2和R3组成，从V4的集电极和发射极输出相位相反的电压信号。倒相级对电路的工作速度有较大影响。

③输出级：由V5、VD6、V7和R4组成，V5和V7构成推拉式的输出电路，V5导通时V7截止，V5截止时V7导通，为保证V7导通时V5可靠截止，在V5发射极中串入VD6。采用这种电路结构可降低输出级静态损耗，提高带负载能力，并改善输出电压波形。

（2）工作原理

当输入端有一个为低电平时，输出就为高电平，工作情况如图1-26所示。只要输入端A、B中有一个为低电平0.3V时，则V3的发射结正向导通，IB3较大，并将V3的基极电位钳位在UB3=uI+UBE3=（0.3+0.7）V=1V，而V3集电极回路的电阻是R2和V4的集电结反向电阻之和，其阻值非常大，故IC3很小，即V3处于深度饱和状态，它的饱和管压降为UCES3=0.1V。这时：

UC3=UB4=UCES3+uI=（0.1+0.3）V=0.4V

因此，V4处于截止状态，V7也处于截止状态。由于V4截止，UC4接近+VCC，使V5与VD6导通，输出为高电平，即

uO=VCC-UBE5-UVD6=（5-0.7-0.7）V=3.6V

通常将V7截止电路输出高电平时，称为TTL与非门的关门状态，又称截止状态。

当输入端全为高电平时，输出就为低电平，工作情况如图1-27所示。如果输入端A、B均为高电平3.6V时，如不考虑V4的存在，则UB3=uI+UBE3=（3.6+0.7）V=4.3V，这个电位必然使V4和V7的发射结充分导通。一旦它们导通，V3的基极电位就钳位在UB3=UBC3+UBE4+UBE7=2.1V，这时V3各极的电位是UB3=2.1V，UE3=3.6V，UC3=1.4V，所以V3处于倒置工作状态，即集电极与发射极颠倒使用。由于V4饱和导通，其集电极电压为

UC4=UBE7+UCES4=（0.7+0.3）V=1V

这个电位不能使V5与VD6导通，因此V5与VD6截止。相反V4饱和导通给V7送入足够大的基极电流，使V7也处于饱和导通，输出为低电平。

uO=UCES7=0.3V

通常将V7饱和导通电路输出低电平时，称为TTL与非门的开门状态，或称导通状态。

综上所述，该TTL电路的输入与输出之间为与非逻辑关系，即。

（3）电压传输特性

TTL与非门电路的电压传输特性是反映输出电压与输入电压之间关系的。图1-28所示为电压传输特性测试电路和电压传输特性曲线。

在曲线的AB段，由于uI<0.6V，所以UB3<1.3V，这时，V3饱和导通，V4、V7截止，V5、VD6导通，输出为高电平，uO≈3.6V。由于V7截止，将AB段称为曲线的截止区。

在曲线的BC段，uI在0.6～1.3V之间，当uI=0.6V时，UB4=UC3=0.7V，V4开始导通，B点为V4导通转折点。因为V4处于放大状态，随着uI的增加，UC4和uO呈线性下降，将BC段称为线性区。在uI<1.3V时，V7仍旧截止。

在曲线的CD段，uI上升到1.4V左右时，UB3接近2.1V，这时uI稍有增加，会使V4充分饱和导通，V7也同时导通，造成uO迅速下降到低电平，uO≈0.3V。V4饱和后致使V5、VD6截止。将CD段称为转折区，而C点为V4进入饱和的转折点，D点为V7进入饱和的转折点。

在曲线的DE段，uI>1.4V以后，uI的增加只能使V7的饱和程度加深，uO已基本不变，因此将DE段称为饱和区。此时，V3处于倒置工作状态。

（4）主要参数

主要参数是衡量产品性能的技术指标，也是使用的主要依据，应注意各项参数的含义。

①电压电流参数

输出高电平UOH：当输入端中有低电平时，在输出端得到的高电平值。它对应于电压传输特性曲线上的AB段。74系列门电路的UOH≥2.4V，典型值为3.6V。

输出低电平UOL：当输入端全为高电平时，在输出端得到的低电平值。它对应于电压传输特性曲线上的DE段。74系列门电路的UOL≤0.4V，典型值为0.3V。

开门电平UON：在保证输出为低电平时的最小输入高电平值。当输入电平大于UON时，与非门处于导通状态。通常要求UON≤2V。

关门电平UOFF：在保证输出为高电平时的最大输入低电平值。当输入电平小于UOFF时，与非门处于截止状态。通常要求UOFF≥0.8V。

输入短路电流IIS：与非门的一个输入端接地，其他输入端悬空时，流经该输入端的电流值。IIS的典型值为1.1mA。

高电平输入电流IIH：与非门一个输入端接高电平，其他输入端接低电平时，流经该输入端的电流值。通常要求IIH≤70μA。

②负载驱动能力

扇出系数NO：表示与非门能够驱动同类门电路的最大数目，它表示与非门的带负载能力。对TTL与非门而言NO≥8。各类TTL电路的驱动能力比较见表1-10。

③噪声容限——抗干扰能力

在数字集成电路中常以噪声容限来表示门电路的抗干扰能力。它是指保证TTL与非门实现正常逻辑功能下，允许输入端出现的最大干扰电压值。这里所讲的干扰电压含有输入电平的波动，且输入电平有高、低之分，在保证输出的高、低电平功能不变的条件下，可允许输入电平有一个波动范围。因此，输入端噪声容限分低电平噪声容限UNL和高电平噪声容限UNH。

低电平噪声容限UNL定义为：在保证输出为高电平时输入低电平的最大值与输入低电平之差，即

UNL=UOFF-UIL

高电平噪声容限UNH定义为：在保证输出为低电平时输入高电平的最小值与输入高电平之差，即

UNH=UIH-UON

74系列门电路的标准参数为：UOFF=0.8V，UON=2V，而输入电平值即为输出电平值，因为前级电路的输出就是后级电路的输入，所以UIH=UOH=3.6V，UIL=UOL=0.3V，故UNL=0.5V，UNH=1.6V。

为提高门电路的抗干扰能力，应尽可能提高输入电平的噪声容限。

④平均传输延迟时间tpd

平均传输延迟时间用来表示与非门的开关速度。在与非门工作时，输出波形相对于输入波形有一定的时间延迟，如图1-29所示。因为TTL与非门中二极管、三极管的状态转换需要一定时间，且电路中存在着寄生电容，使得理想矩形波加到输入端时，不仅使输出波形滞后于输入波形，而且波形的上升沿和下降沿也变坏。将输出波形滞后于输入波形的时间称传输延迟时间。将输入波形上升沿的50％到输出波形下降沿的50％的这段时间称为导通延迟时间tpd1；将输入波形下降沿的50％到输出波形上升沿的50％的这段时间称为截止延迟时间tpd2，手册上只给出平均传输延迟时间tpd并规定为

一般tpd通过实验方法测定，tpd越小，开关速度越高。74H系列的tpd在6～10ns。

2.TTL电路的改进系列

随着数字集成电路应用领域的不断扩大，对数字集成电路提出了更高要求，主要体现在提高工作速度、减少功耗、增强抗干扰能力等方面。继74系列之后，又研制和生产了许多改进的TTL系列产品，它们沿着74→74H→74L→74S→74LS→74AS→74ALS系列向高速、低耗方向快速发展。

74系列是早期开发的TTL中速器件，为标准系列，现仍在使用；74H系列为高速系列，采用复合三极管作输出级，并减小了电路中电阻的阻值，其开关速度与74系列相比提高近一倍，但因为减小阻值造成功耗增大，改进效果不理想；74S系列为肖特基系列，采用了抗饱和三极管（肖特基三极管），并采用了有源泄放电路，使它的开关速度比74H更高，但功耗仍然较大，其品种比74LS系列少；74LS系列为低功耗肖特基系列，它沿用了74S的两项改进措施，提高了工作速度，同时为了降低功耗，加大了电路中电阻的阻值，因此74LS系列兼顾了速度和功耗，是比较理想的TTL器件，是目前TTL数字集成电路中的主导产品，且品种较多，价格较低；74AS系列为高速肖特基系列，是74S的后继产品，结构与74LS相同，但电路中采用了低值电阻，从而提高了速度，但功耗较大；74ALS系列为高速低功耗肖特基系列，通过在电路中加大电阻阻值和缩小器件尺寸等措施，取得了提高速度、减少功耗的双重效果，在所有的系列中它的功耗——延迟积最小。

集成电路型号命名方法、国产TTL与国外TTL型号对照说明见附录B。从说明中可见，国产TTL系列与国外TTL系列是完全可以互换的，两者有着一一对应的关系，即不同系列的TTL器件，只要器件后缀代号一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同，完全可以直接互换。例如7420、74S20、74LS20都是双4输入与非门。

54系列的TTL和74系列具有相同的电路结构，不同的是54系列（为军品）的工作环境温度和电源允许范围更大。54系列的工作环境温度为-55～125℃，电源电压工作范围为5×（1±10％）V；而74系列的工作环境温度为0～70℃，电源电压工作范围为5×（1±5％）V。国产TTL系列常用CT1000、CT2000、CT3000、CT4000命名，常将CT简写成T，它们依次对应国际优选系列74、74H、74S和74LS，并互相兼容。

性能理想的集成门电路既要工作速度快，又要功耗小。然而，提高开关速度即缩短传输延迟时间和降低功耗对电路要求又往往是互相矛盾的，只有用传输延迟时间和功耗的乘积（简称功耗-延迟积）才能全面评价门电路性能的优劣。功耗-延迟积越小，电路的综合性能越好。表1-11列出了不同系列TTL门电路的性能比较。由表可见，74LS、74ALS的性能较好，因此使用较多。

3.典型集成TTL与非门的引脚排列和外形封装

在数字电路中与非门的应用十分广泛，现介绍几种常用的集成TTL与非门型号，见表1-12。

下面介绍74LS00、74LS20两种与非门。74LS00为四2输入与非门，即该芯片内有4个独立的与非门，每个门各有2个输入端，使用时根据需要任选其中若干个与非门，其芯片引脚排列图如图1-30所示。凡是四2输入与非门的其他型号芯片，其引脚排列都与74LS00相同，互相之间可以直接代换。74LS20为双4输入与非门，该芯片内有两个独立的与非门，每个门电路各有4个输入端，其芯片引脚排列图如图1-31所示。

TTL与非门电路的外形封装有好几种，但主要有陶瓷双列直插式封装及塑料双列直插式封装两种，如图1-32所示。

二、其他类型的TTL门电路

在数字电路中，需要各种门电路来实现不同的逻辑功能，因此，在TTL门电路的系列产品中，除了与非门以外，还有与门、或门、非门、或非门、与或非门、异或门、集电极开路门（OC门）及三态门（TS门）等。

1.几种常用的TTL集成门电路

下面介绍几种常用的TTL门电路，各类TTL门电路的典型产品型号见表1-13。虽然，它们的功能各异，但其电路结构均和与非门相似，或是在与非门的基础上稍加变动而得到的。只要掌握了与非门电路的原理，就不难对其他各类门电路进行分析。从应用的角度讲，关键是掌握各类门电路的逻辑功能，特别是它们的引脚连接显得尤为重要。选用TTL集成门电路时，可从产品手册上查找其封装方法、引脚排列、逻辑功能和主要参数。

图1-33为74LS04六反相器引脚排列图，图1-34为74LS02四2输入或非门引脚排列图，图1-35为74LS51双2/3输入与或非门引脚排列图，图1-36为74LS86四2输入异或门引脚排列图。它们都共有1个电源端和1个接地端，无论使用哪种门，都必须将VCC端接+5V电源，将GND端接地。

2.集电极开路的门电路（open collector gate，简称OC门）

由于TTL与非门的输出级是采用推拉式的结构，当需要将几个与非门的输出端直接并联使用时，会出现一些问题。分析图1-37可知，假如上面的与非门输出为高电平，下面的与非门输出为低电平，则两个输出端并联后，会有一个很大的电流同时流过这两个门的输出级，这个电流远大于正常的工作电流，这不仅会损坏门电路，而且会破坏逻辑关系，使输出电平非“高”非“低”。造成这种情况的原因是TTL与非门的输出电阻非常小，无论与非门输出高电平还是低电平，输出电阻都很小。当两个门的输出端直接并联时，由于两个门输出的电压差，就必然会产生较大的电流。为解决这个问题，专门生产了一种集电极开路与非门，简称OC门。

（1）电路组成

图1-38给出了集电极开路与非门的电路结构和逻辑符号。由图可见，输出管V5的集电极开路，使用OC门时，需在电源+VCC和输出端之间外接一个上拉电阻RL。只要RL的阻值和+VCC电压数值选取恰当，就能保证V7在饱和时输出为低电平，而V7在截止时因有上拉电阻使输出为高电平，确保其逻辑关系符合要求，并保证输出级的负载电流不会过大。

当输入端A、B中有一个为低电平时，V3饱和，V4、V7截止，输出为高电平；当输入端A、B全为高电平时，V3倒置放大，V4、V7饱和，输出为低电平。因此，OC门仍具有与非逻辑关系。

常用OC门型号见表1-14。图1-39为双4输入OC门74LS22引脚排列图。应该指出，OC门常见的是与非门，其产品型号较多，但也有或非、与、非、异或等形式。

（2）OC结构的与非门应用

利用OC结构的与非门能实现线与关系。图1-40（a）为单个OC结构的与非门使用的接法，图1-40（b）为多个OC结构的与非门直接并联使用的接法。显然，只有3个OC结构的与非门的输出Y1、Y2、Y3均为高电平时，输出Y才为高电平；若有1个OC门输出为低电平时，输出Y就为低电平。这种连接方式称为“线与”，线与逻辑关系为

由上式可见，将多个OC结构的与非门进行线与时，可得到与或非的逻辑功能。

OC结构的与非门除了实现线与逻辑外，还可用作电平转换及驱动感性负载等场合。图1-41是OC门用作电平转换，图中VDD=10V，当输入高电平uIH=3.6V时，经OC门后，输出低电平为uOL=0.3V；当输入低电平uIL=0.3V时，经OC门后，输出高电平为uOH=10V，以实现电平转换。

图1-42是OC门直接驱动微型继电器的电路，当OC门输出为低电平时，继电器线圈得电，常开触点闭合，灯通电发光；当OC门输出为高电平时，继电器线圈无电流流过，常开触点断开。

3.三态输出门电路（three state output gate，简称TS门）

TS门是数字电路中使用较多的一种特殊门电路。它有三种输出状态，即输出高电平、输出低电平和高阻状态，故称三态输出门电路。

（1）电路组成

三态输出门电路是在TTL与非门的基础上附加控制电路VD8和反相器而构成的。电路组成与逻辑符号如图1-43所示。

当（低电平有效）为低电平时，VD8截止，此时电路工作状态与原与非门没有区别，这时，输出Y状态仍取决于输入A、B的状态。当为高电平时，经非门后为低电平，VD8导通，VD8导通后使UB5电位下降，致使V5、VD6无法导通，同时，V3发射极因处于低电位而饱和，UB4≤1V，使V4、V7也无法导通，由于上、下输出管均截止，所以输出端呈高阻状态。这就是TS门的第三个状态。

此电路由于时，为正常的与非门工作状态，所以称为低电平有效。事实上也有EN=1时为正常的与非门工作状态，这时称为高电平有效，只要在它的控制电路中再加一个非门即可，其基本原理相同，就不再重复了。它们的真值表见表1-15。

常用的TS门产品型号有74LS244、74LS245、74LS240、74LS241、74LS230、74LS231等。三态输出门除了与非逻辑外，也做成了缓冲器、寄存器、数据选择器等。

（2）三态输出门的应用

三态输出门的主要用途是实现数据单向或双向传送，这在计算机数据传送和数字通信中应用相当广泛。

①多路信息分时传送。在微型计算机中，为减少各单元电路间的连接线，希望在一条总路线上分时传送若干个门电路的输出信号，采用多路信息分时传送的方式，连接方式如图1-44所示。工作时只要按顺序控制各个门的端轮流为低电平，且任何时刻仅有一个门的端为低电平，就可以将各个门的输出信号轮流送到总线上。例如，当时，则G1将输入信号A1B1传送到总线上，而其余控制端均为1，则G2～Gn处高阻状态，它们与总线隔离，使总线上的信号互不干扰。

②信息双向传送。信息双向传送连接方式如图1-45所示。当EN=1时，G1工作，G2为高阻状态，信息D1经G1反相后送到总线上。当EN=0时，G2工作，G1为高阻状态，总线上的数据经G2反相后由端送出。

三、CMOS集成逻辑门电路

以单极型MOS管作为开关元件的门电路称为MOS门电路。就逻辑功能而言，它们与TTL电路并无区别，但MOS管制造工艺简单、体积小、集成度高，尤其在大规模集成电路中更显出优越性。另外，MOS管的输入阻抗高（达1010Ω以上），直流功耗小，因而发展迅速，具有广阔的应用前景。

MOS门电路按导电沟道分有PMOS、NMOS和CMOS三种形式。由P沟道MOS管构成的逻辑门称为PMOS门电路；由N沟道MOS管构成的逻辑门称为NMOS门电路；由PMOS管与NMOS管构成的互补逻辑门称为CMOS门电路。由于CMOS门电路具有工作电压范围宽、抗干扰能力强、扇出系数大、功耗低、速度快等优点，目前在MOS电路中处于主导地位。

1.CMOS门电路主要系列简介

CMOS门电路系列沿着CC4000A→CC4000B/CC4500B→74HC→74HCT系列方向发展，既保持了低功耗的优势，又提高了工作速度。HC、HCT为高速CMOS器件，它们能与54/74LS系列的TTL电平相兼容。目前，国内外生产的TTL和CMOS产品，由于各国都采用了相同的器件系列和品种代号，型号上区别仅在于前缀的不同，只要器件系列的后缀代号相同，其功能和引脚排列也就相同，可直接互换和互相兼容，这为74HC、74HCT系列产品替代74LS系列产品提供了方便。

2.常用CMOS集成门电路

在CMOS集成门电路的系列产品中，根据逻辑功能的不同，有CMOS反相器（非门）、与门、或门、与非门、或非门、与或非门、异或门、漏极开路门（OD门）、三态输出门、传输门和模拟开关等。下面分别介绍有关CMOS门电路。常用的各类CMOS门电路型号见表1-16。

（1）CMOS反相器

①电路组成。图1-46为CMOS有源负载反相器的电路图。V1为增强型NMOS管，作为驱动管，V2为增强型PMOS管，作为负载管，两管的栅极相连作为反相器的输入端，漏极相连作为输出端，V1的源极接地，V2的源极接+VDD。V1、V2的开启电压分别为UTN、UTP，通常取电源电压VDD>UTN+|UTP|。

②工作原理。当输入低电平UIL=0V时，UGS1=0V，V1截止，其等效电阻极大，而UGS2=-VDD，V2导通，其等效电阻极小，故输出为高电平，UOH≈VDD；当输入高电平UIH=VDD时，UGS2=0V，V2截止，而UGS1=VDD，V1导通，输出为低电平，UOL≈0V。可见，输出与输入之间为逻辑非的关系。

由于CMOS反相器工作时，总是一个管导通，另一个管截止，所以称为互补工作方式。由于总处于互补工作状态，总有一个MOS管截止，所以静态功耗较小。又因为CMOS反相器不管在输出高电平还是低电平时，其导通管的等效电阻很小，加快了负载电容的充放电，因此其开关速度较高。

常用CMOS反相器型号见表1-16。图1-47为CC4069引脚排列图。

（2）CMOS与非门和或非门

①CMOS与非门。CMOS与非门电路如图1-48所示。由两个增强型NMOS管V1、V2串联作为驱动管，两个增强型PMOS管V3、V4并联作为负载管。A、B为输入端，Y为输出端。

当A、B均为高电平时，V1、V2同时导通，V3、V4同时截止，输出Y为低电平；当A、B中有一个或全为低电平时，V1、V2中必有一个截止，V3、V4中必有一个导通，输出Y为高电平。这就实现了与非功能。

常用CMOS与非门型号见表1-16。图1-49为CC4023引脚排列图。

②CMOS或非门。CMOS或非门电路如图1-50所示。由两个增强型NMOS管V1、V2并联作为驱动管，两个增强型PMOS管V3、V4串联作为负载管。

当A、B均为低电平时，V1、V2同时截止，V3、V4同时导通，输出Y为高电平；当A、B中有一个或全为高电平时，则V1、V2中至少有一个导通，而V3、V4中至少有一个截止，输出Y为低电平。这就实现了或非门功能。

常用CMOS或非门型号见表1-16。图1-51为CC4001引脚排列图。

（3）漏极开路门电路（OD门）及CMOS三态门

①漏极开路门电路（OD门）。如同TTL电路的OC门一样，CMOS门电路也有漏极开路门电路，简称OD门。这种输出结构常用在输出缓冲器、输出电平转换、满足大负载电流及实现线与等场合。所谓缓冲器，就是在门电路的输入、输出端各增设一级反相器，以保持门电路正常的输出电平和输出电阻。

图1-52为CC40107双2输入与非缓冲器的电路图，其输出电路为漏极开路的增强型NMOS管。在输出低电平UOL<0.5V的情况下，它能吸收最大负载电流50mA。

如输入高电平UIH=VDD1，而输出端外接电源为VDD2，则输出高电平将为UOH=VDD2。这就将从VDD1到0V的输入高、低电平转换成0V到VDD2的输出电平。

②CMOS三态门。从逻辑功能上讲，CMOS三态门与TTL电路的三态门一样，但CMOS三态门的电路结构更简单。

图1-53所示为CMOS三态门的电路。它是在CMOS反相器上增加一对附加管V3和V4，通过控制附加管的导通和截止，可实现三态控制。当控制端时，附加管V3和V4同时截止，将电源和地与输出端同时隔离，输出端呈高阻状态；当控制端时，附加管V3和V4同时导通，反相器正常工作，输出Y与输入A反相，即。

（4）CMOS传输门和模拟开关

①CMOS传输门。CMOS传输门（TG）是一种传输信号的可控开关电路。CMOS传输门电路图如图1-54（a）所示，图1-54（b）是它的逻辑符号。它由一个增强型的PMOS管与一个增强型的NMOS管并联而成，两管的源极相接作为输入端，漏极相接作为输出端，两管的栅极作为控制端，分别接互为反相的控制信号CP和。

设控制信号的高、低电平分别为VDD、0V，那么当时，只要uI在0～VDD之间，则VN和VP同时截止，输入与输出之间呈高阻状态（大于109Ω），相当于开关断开，传输门截止。

反之，若，且当0V≤uI≤VDD-UTN时，则VN导通；而当|UTP|≤uI≤VDD时，则VP导通。因此，在0～VDD之间变化时，总有一个MOS管导通，使传输门打开，输入与输出之间呈低阻状态（约几百欧），相当于开关接通。

综上所述，时，传输门截止；，传输门导通，传输门的导通与截止取决于控制端的信号。导通时，输入信号可传送到输出端，即

uO=uI

由于MOS管结构的对称性，即源极和漏极可互换，其输入端和输出端也可以互换，因此，CMOS传输门具有双向性，所以可作为双向开关。

在数字电路中，利用CMOS传输门和反相器可组成各种功能的逻辑电路，如触发器、寄存器、计数器等，用途十分广泛。

②模拟开关。CMOS传输门的另一个重要用途是作为模拟开关，用来传输模拟信号，这是一般逻辑门无法实现的。模拟开关由CMOS传输门和反相器组成，如图1-55（a）所示，图1-55（b）是它的逻辑符号，它也是双向器件。常见的CMOS双向模拟开关有CC4016、CC4066，它们均为四双向模拟开关。

当控制端CP=1时，开关接通，输入电压uI几乎可以无衰减地传送到输出端，使uO=uI；当CP=0时，开关截止，输出和输入之间被隔断。