第2章+逻辑门电路

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1、1、逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。2、逻辑门电路的分类二极管门电路三极管门电路TTL门电路MOS门电路PMOS门CMOS门逻辑门电路分立门电路集成门电路NMOS门第二章逻辑门电路数字集成电路的分类数字集成电路通常按照所用半导体器件的不同或者根据集成规模的大小进行分类。一、根据所采用的半导体器件进行分类根据所采用的半导体器件，数字集成电路可以分为两大类。1.双极型集成电路：采用双极型半导体器件作为元件。主要特点是速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。2.单极型集成电路(又称为MOS集成电

2、路):采用金属-氧化物半导体场效应管(MetelOxideSemiconductorFieldEffectTransister)作为元件。主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。双极型集成电路又可进一步可分为：TTL(TransistorTransistorLogic)电路；ECL(EmitterCoupledLogic)电路；I2L(IntegratedInjectionLogic)电路。┊TTL电路的“性能价格比”最佳，应用最广泛。MOS集成电路又可进一步分为：PMOS(P-channe

3、lMetelOxideSemiconductor)；NMOS(N-channelMetelOxideSemiconductor)；CMOS(ComplementMetalOxideSemiconductor)。┊CMOS电路应用较普遍，因为它不但适用于通用逻电路的设计，而且综合性能最好。二、根据集成电路规模的大小进行分类通常根据一片集成电路芯片上包含的逻辑门个数或元件个数，分为SSI、MSI、LSI、VLSI。1.SSI(SmallScaleIntegration)小规模集成电路:逻辑门数小于10门(或元件数

4、小于100个)；2.MSI(MediumScaleIntegration)中规模集成电路:逻辑门数为10门～99门(或元件数100个～999个)；3.LSI(LargeScaleIntegration)大规模集成电路:逻辑门数为100门～9999门(或元件数1000个～99999个)；4.VLSI(VeryLargeScaleIntegration)超大规模集成电路:逻辑门数大于10000门(或元件数大于100000个)。2.1概述门电路：实现基本运算、复合运算的单元电路，如与门、与非门、或门······门电路

5、中以高/低电平表示逻辑状态的1/0获得高、低电平的基本原理高/低电平都允许有一定的变化范围正逻辑：高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示12.1半导体二极管门电路半导体二极管的结构和外特性（Diode）二极管的结构：PN结+引线+封装构成PN2.1二极管的开关特性：高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0VI=VIHD截止，VO=VOH=VCCVI=VILD导通，VO=VOL=0.7V二极管的开关等效电路：二极管的动态电流波形：一、双极型三极管的结构管芯+三个引出电极+外壳2.2半导体三极

6、管的开关特性基区薄低掺杂发射区高掺杂集电区低掺杂以NPN为例说明工作原理：当VCC>>VBBbe结正偏,bc结反偏e区发射大量的电子b区薄，只有少量的空穴bc反偏，大量电子形成IC二、三极管的输入特性和输出特性三极管的输入特性曲线（NPN）VON：开启电压硅管，0.5~0.7V锗管，0.2~0.3V近似认为:VBE0.7V以后，基本为水平直线特性曲线分三个部分放大区：条件VCE>0.7V,iB>

7、0,iC随iB成正比变化，ΔiC=βΔiB。饱和区：条件VCE<0.7V,iB>0,VCE很低，ΔiC随ΔiB增加变缓，趋于“饱和”。截止区：条件VBE=0V,iB=0,iC=0,c—e间“断开”。三、双极型三极管的基本开关电路只要参数合理：VI=VIL时，T截止，VO=VOHVI=VIH时，T导通，VO=VOL工作状态分析：图解分析法：四、三极管的开关等效电路截止状态饱和导通状态五、动态开关特性从二极管已知，PN结存在电容效应。在饱和与截止两个状态之间转换时，iC的变化将滞后于VI，则VO的变化也滞后于VI。

8、iB0，iC0，vO＝VCE≈VCC，c、e极之间近似于开路,vI=0V时:iBiBS，iCiCS，vO＝VCES≈0.2V，c、e极之间近似于短路,vI=5V时:2．三极管的动态特性（1）延迟时间td——从输入信号vi正跳变的瞬间开始，到集电极电流iC上升到0.1ICS所需的时间（2）上升时间tr——集电极电流从0.1ICS上升到0.9ICS所需的时间。（3）存储时间ts——