数字电路 第三章 逻辑门电路

《数字电路 第三章 逻辑门电路》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第三章门电路§3.6逻辑门电路使用中的几个问题§3.1概述§3.2二极管和BJT的开关特性§3.3分立元件门§3.4TTL集成门§3.5MOS集成门门电路中晶体管均工作在开关状态。先介绍晶体管和场效应管的开关特性。再介绍两类门电路。注意：各种门电路的工作原理，只要求一般掌握；而各种门电路的外部特性和应用是要求重点。当代门电路（所有数字电路）均已集成化。3.1概述1.定义：门电路是用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的电子电路。门电路分立元件门电路集成门电路双极型集成门（TTL）MOS集成门NMOSP

2、MOSCMOS2.分类:按制造工艺分类：集成电路IC（IntegratedCircuits）的分类Ⅰ.按集成度分类（1）小规模IC——SSI（含1～10门）（2）中规模IC——MSI（含10～100门）（3）大规模IC——LSI（含100～1000门）（4）超大规模IC——VLSI（含1000门以上）Ⅱ.按制造工艺分类（1）双极型IC——两种载流子（空穴和自由电子）参与导电（2）单极型IC——只有一种载流子（空穴或自由电子）导电3.2晶体管的开关特性3.2.1晶体二极管的开关特性1.PN结的形成及

3、PN结两边的少数载流子浓度分布PN半导体本征半导体——载流子（空穴与自由电子）掺杂半导体P型半导体——多子（空穴），少子（自由电子）N型半导体——多子（自由电子），少子（空穴）+-DPN结（位垒）（1）PN结的形成（2）PN结两边的少子浓度分布①无外加偏置电压——Ui＝0（零偏）+-DPNJP扩JN扩JP漂JN漂动态平衡IDPN结P区N区NP0PN0②外加正向偏置电压——Ui＝+V（正偏）+-DPNID+-U扩散区PN结P区N区NP0PN0NP(X)PN(X)x特点：ID>0——D导通UID

4、扩散区③外加反向偏置电压——Ui＝-V（反偏）+-DPNID-+U特点：ID=-IS（反向漏电流）0——D截至U位垒PN结P区N区NP0PN0NP(X)PN(X)x小结：二极管特性——正向导通，反向截止——单向导电——开关2.二极管的稳态开关特性（1）理想开关特性RKUKIK+-++-VIK闭合时：RK=0，IK=VI/R，UK=0K断开时：RK=∞，IK=0，UK=VIRDUDID+-++-VID正偏时：RD=0，ID=VI/R，UD=0——相当开关闭合（2）二极管的理想开关特性R

5、DUDID+-+-+VID反偏时：RD=∞，ID=0，UD=VI——相当开关断开（3）实际二极管的开关特性（伏安特性）ID/mAUD/V0VD锗硅VZIS特性：①UD0（反偏和零偏）时D截止；②UDVD（开启电压）时D导通，D导通时UD=VD——钳位作用；VD(锗)=0.1～0.3V;VD(硅)=0.5～0.7V（0.7V）3.二极管的瞬态开关特性（1）理想特性RDUDID+-++-VIVIt0V+V-UDt0IDt0trtf（2）实际特性（3）开关时间①正向导通时间ton=tr②反向截止时间

6、tOFF=tf因素：PN结电容——位垒电容和扩散电容3.2.2晶体三极管的开关特性1.晶体三极管的稳态开关特性ICVCE0VCC/RCVCC放大区饱和区截止区（1）截止区——条件：VBE0；特点：IB=IC=IE≈0，VO=VCC+-VIVO+-RBRCICIBIEBCETVCC+12V（2）放大区——条件：VBEVD(0.7V),VBC<0；特点：IC=×IB，VO=VCC-IC×RCVIVORCVCC（3）饱和区——条件：VBEVD(0.7V),VBC>0；特点：IBIBS=(

7、VCC-VCES)/RC，VO=VCES=0.3V工作区可靠条件工程近似特点等效电路截止区VBE0VBC<0VBE<0.7VVBC<0IB=IC=IE≈0VO=VCC放大区VBE>0VBC<0VBE0.7VVBC<0IC=×IBVO=VCC-IC×RC饱和区VBE0.7VVBC>0IBIBS=(VCC-VCES)/RCIC=ICSVO=VCES=0.3VBCEBCE+VBE-+VCES-0.7V0.3VBCE+VBE-IC=×IB0.7V【例3.1】分析如图所示的三极管开关电路，已

8、知RC=1k，VCC=12V，β=60。在下列条件下计算IB，IC及VO，并确定三极管T的工作状态。①当Vi=-3V时；②当Vi=+3V，RB=20k时；③当Vi=+3V，RB=10k时。+-VIVO+-RBRCICIBIEBCETVCC+12V2.三极管开关电路的分析方法①进行假设；②分析估算；③比较检查；④写出结果解：①当Vi=-3V时T截止，IB≈IC≈IE≈0，VO=VCC=12V；+-VIVO+-RBRCICIBIEBCETVCC+12V②当Vi=+3V，RB=20k