数字电子技术ch2-逻辑门电路ppt课件.ppt

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1、第二章逻辑门电路2.0概述2.1二极管的开关特性2.2三极管的开关特性2.3基本逻辑门电路2.4TTL逻辑门电路2.6CMOS逻辑门电路2.8正负逻辑问题2.9逻辑门电路使用中的几个实际问题2021/7/271100VVcc在数字电路中，对电压值为多少并不重要，只要能判断高低电平即可。K开------VO输出高电平，对应“1”K合------VO输出低电平，对应“0”VOKVccRVV2.0概述1、电平2021/7/272实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路与或非与非或非异或同或与门或门非门与非门或非门异或门同或门2、门电路的概念作用：是用以实现逻辑关系

2、的电子电路，与基本逻辑关系相对应。门(电子开关)满足条件时，电路允许信号通过开关接通。开门状态：封锁状态：条件不满足时，信号通不过开关断开。2021/7/2732.1二极管的开关特性DRuiuiVFt一VRIFIR反向恢复时间tti势垒区XN区P区(a)P区N区IR势垒区(b)2021/7/2742.2三极管的开关特性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＝VCE≈0.2V，c、e极之间近似于短路vI=5V时:2.2.1BJT的开关作用2021/7/275工作状态截止放大饱和工作条件iB=0

3、0＜iB＜IBSiB＞IBS工作特点偏置情况发射结反偏发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏集电结正偏UBE＜0，UBE＜0UBE＞0，UBE＜0UBE＞0，UBE＞0集电极电流iC=0iC=βiBiC=ICSc、e间电压uCE=VCCuCE=VCC-iCRCuCE=UCES≈0.3Vce间等效电阻很大，可变，受iB控制很小，相当开关断开相当开关闭合NPN型三极管的三种工作状态及其特点2021/7/2762.2.2BJT的开关时间BJT的开关过程和二极管一样，BJT饱和与截止两种状态的转换也是需要一定的时间。tiCotuio+VB2-VB1ICS0.9ICS0.1

4、ICStdtrtstftd:延迟时间tr:上升时间ts:存储时间tf:下降时间开通时间ton：=td+tr关闭时间toff：=ts+tf2021/7/2772.3基本逻辑门电路2.3.1二极管与门及或门LD1D2AB+12V逻辑变量逻辑函数(uD=0.7V)uAuBuF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V输入输出电压关系表与逻辑真值表输入输出ABL000110110001逻辑函数表达式L=A·B逻辑符号&2021/7/278二极管或门FD1D2AB-12V输入与输出电压关系表逻辑式：F=A+B逻辑符号：≥1ABFuAuBuF0V0V-0.

5、7V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V2021/7/279R1DR2AF+12V+3V2.3.2三极管非门钳位二极管真值表AF0110逻辑式：逻辑符号：1AF输入与输出电压关系表uFuA3V0.3V0V3.7V2021/7/27102.4TTL逻辑门电路2.4.1基本的BJT反相器的动态性能由于PN结的电荷存储效应，带电阻负载的BJT反相器动态性能不理想。VCCTALRbRcCL带负载电容CL的BJT反相器在BJT反相器带负载电容CL时，在反相器输出uo由低向高过渡时，电源由RC向CL充电；在uo由高向低过渡时，CL通过T放电。这样必然增加uo上升时间

6、和下降时间，导致反相器的开关速度下降。2021/7/2711输出级T3、D、T4和Rc4构成推拉式的输出级。用于提高开关速度和带负载能力。中间级T2和电阻Rc2、Re2组成，从T2的集电极和发射极同时输出两个相位相反的信号，作为T3和T4输出级的驱动信号；Rb14kWRc21.6kWRc4130WT4DT2T1+–vIT3+–vO负载Re21KWVCC(5V)输入级中间级输出级2.4.2TTL反相器的基本电路1、电路组成输入级T1和电阻Rb1组成。用于提高电路的开关速度2021/7/27122、TTL反相器的工作原理（1）当输入为低电平（I=0.2V）T1深度饱和

7、T2、T3截止，T4、D导通3.6V拉电流拉电流负载0.9VT1的基极电压无法使T2和T3的发射结导通2021/7/2713（2）当输入为高电平（I=3.6V）假设T1发射结正偏则T1的集电结和T2、T3的发射结(3个PN结)导通ebc现在:uE>uB>uC，即发射结反偏集电结正偏倒置放大iii=βiib=(1+βi)ibce4.3V1.4V0.7V2.1V故假设不成立，T1发射结反偏T1正常放大时:发射结正偏，集电结反偏，即uC>uB>uE2021/7/2714T1:倒置的放大状态。使输出为低电平.vO=vC3=VCES3=0.2V假设T2饱和导通T4、