3集成逻辑门.ppt

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1、第3章集成逻辑门3.1晶体管的开关特性3.2TTL集成逻辑门3.3ECL门与IIL电路3.4MOS电路3.5CMOS电路集成电路(IntegratedCircuit)就是将所有的元件和连线都制作在同一块半导体基片(芯片)上。集成电路分模拟和数字两大类。在数字集成逻辑电路中，常以“门”为最小单位。我们可按其“集成度”(一定大小的芯片上所含门的数量多少)分成：小规模集成电路(SSI：SmallScaleIntegrating)，一块芯片上含1~50个门。中规模集成电路(MSI：MediumScaleIntegrating),一块芯片上含50~100个门。大规模集成电

2、路(LSI：LargeScaleIntegrating),一块芯片上含100~10000个门。超大规模集成电路(VLSI：VeryLargeScaleIntegrating),一块芯片上含10+4~10+6个门。第三章概述如果集成逻辑门是以双极型晶体管(电子和空穴两种载流子均参与导电)为基础的，则称为双极型集成逻辑门电路。它主要有下列几种类型：晶体管—晶体管逻辑(TTL：Transistor-TransistorLogic)；高阈值逻辑(HTL：HighThresholdLogic)；射极耦合逻辑(ECL：EmitterCoupledLogic；ECL门又叫做电

3、流开关逻辑门，即CurrentSwitchingLogic,CSL)；集成注入逻辑(I2L：IntegratedInjectionLogic)。如果集成逻辑门是以单极型晶体管(只有一种极性的载流子：电子或空穴)为基础的，则称为单极型集成逻辑门电路。目前应用得最广泛的是金属—氧化物—半导体场效应管逻辑电路(MOS：MetalOxideSemiconductor)。MOS电路又可分为：PMOS(P沟道MOS)；NMOS(N沟道MOS)；CMOS(PMOS—NMOS互补)。§3.1晶体管的开关特性门：具有开关作用。门电路：具有控制信号通过或不通过能力的电路。1、器件的

4、开关作用开关特性体现开关作用→静态特性转换过程→动态特性理想开关特性Z＝0→短路、相当开关闭合Z＝∞→断路、相当开关断开2、半导体二极管的开关特性DR+－（1）开关作用D正偏→导通→UD很小→电路导通UD≈0.7V,硅管UD≈0.3V,锗管D反偏→截止→UD很大→电路断开注:讲课如不特殊说明,均以硅管为例.（2）动态特性D正偏时，PN结电阻较小。加上反压后，形成较大的I2；尔后，随着结电阻的增加，反向电流逐渐减小，直至漏电流Is。DR+－ttIs反向恢复过程:反向恢复时间tre说明:⑴转换时间：截止→导通较小导通→截止较大故D的开关时间以tre来衡量。⑵Vi的最

5、高频率以10tre来取值。（3）二极管开关应用电路1）限幅电路。限幅电路是将输入波形的一部分传送到输出端，而将其余部分抑制，从而实现对脉冲波形的变换或整形。从输出波形来看，可分为上限幅、下限幅、上下限幅几种。从电路结构结构上看，限幅电路可分为串联、并联限幅两种。2）钳位电路。钳位电路是将脉冲波形的顶部或底部钳定在某一选定电平上。其实质是由二极管的通断来改变RC电路的充放电时间常数，使得电容C实现快充慢放或者慢充快放，达到钳位波形的目的。3、半导体三极管的开关特性（1）开关作用10KVcc=5V1kVoβ=30T截止饱和放大VbeVbc反偏反偏，ib＝ic＝0，开

6、关断开。正偏反偏，ic＝βib，线性放大。正偏正偏，ib>Ibs，开关闭合。（1）开关作用（续）临界饱和：饱和系数：10KVcc=5V1kYβ=30TB越大，饱和越深；反之饱和则浅说明：因所以，临界饱和电流是由外电路（Rc）决定的，Rc不同，临界饱和电流是不一样的。Vbc＝0V时，T处于临界饱和例3-1:计算图示电路的临界饱和电流。β=30Vces=0.3VRbTRcReic↓ib→ie↓VccVo（2）动态特性T从：截止→导通，建立电荷需要时间→ton导通→截止存储电荷消散需要时间→toff开关时间:说明:⑴转换时间：截止→导通时间ton较小导通→截止时间to

7、ff较大⑵toff中ts占主要部分。tt开启延时上升关闭存储下降4、基本门电路对应三种基本逻辑运算，有三种基本门电路（1）二极管与门（D与门）1）电路5VA0VBFRD1D2Vcc（5V）2）原理VAVBVFD1D20V0V0.7V通通0V5V0.7V通止5V0V0.7V止通5V5V5V止止要分析输入的各种状态电位表：（1）二极管与门(续)VAVBVFD1D20V0V0.7V通通0V5V0.7V通止5V0V0.7V止通5V5V5V止止0→低电位1→高电位真值表:ABF000010100111实现了与逻辑功能实现了与逻辑功能3）符号ABF&国标惯用国外ABFABF

8、（2）二极管或门（D或门