逻辑门电路演示教学.ppt

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1、逻辑门电路目前数字系统中普遍使用TTL和CMOS集成电路。————TTL集成电路工作速度高、驱动能力强，但功耗大、集成度低；——MOS集成电路集成度高、功耗低。超大规模集成电路基本上都是MOS集成电路，其缺点是工作速度略低。——目前已生产了BiCMOS器件，它由双极型晶体管电路和MOS型集成电路构成，能够充分发挥两种电路的优势，缺点是制造工艺复杂。2.1半导体管的开关特性2.1.1二极管的开关特性1、开关作用二极管导通开关接通一般:Vd=0.7V(硅)或0.3V(锗)。。二极管截止开关断开Id=0。。2、开关特性现象vivftvRIIfIR结论二极管正向导通—反向截止有一个反向恢复过

2、程（不希望有）ts存储时间tt渡越时间原因：电荷的存储效应(导通过程存储的电荷在截止时释放需要时间)tstt2.1.2三极管的开关特性1、开关作用三极管饱和开关接通BCIB>IBSVce=0.3V(硅)或0.1(锗)。。EVbe=0.7V(硅)或0.3(锗)三极管截止开关断开BCIB=IE=IC=0。。E2、开关时间现象开关时间定义td—延迟时间tr—上升时间ts—存储时间tf—下降时间ton=td+tr开通时间toff=ts+tf关闭时间关注toff2.1.3MOS管的开关特性开关作用gdN沟道型:Vgs>VT开关接通sVgsVT开关接通sVgs

3、T开关断开2.2基本逻辑门电路主要内容：二极管“与门”二极管“或门”三极管“非门”关心的问题：电路形式、分析方法、逻辑符号、真值表、逻辑式2.2.1二极管“与门”1、与门电路、逻辑符号+5VALBABL2、分析（理想二极管）&A（V）B（V）L（V）0000505005553、真值表与逻辑式真值表高电平（0V）—“0”低电平（5V）—“1”逻辑式L=ABABL0000101001112.2.2二极管“或门”1、或门电路及逻辑符号ALB逻辑符号：ABL2、分析（理想二极管）A（V）B（V）L（V）000055505555>1真值表逻辑式:L=A+BABL0000101001112.2.3三

4、极管“非门”电路1、电路及符号+5VRcViRbTVo（L）（A）逻辑符号AL分析：当Vi=高电平，满足IB>IBS=Vcc/ßRc,T饱和导通Vo=0.3V(低电平)当Vi=低电平，T截止Vo=5V(高电平)1续真值表逻辑式:L=AAL01102.3TTL集成逻辑门2.3.1TTL非门的电路组成及工作原理图2.3.1典型TTL与非门电路Vb1VC21.电路组成输入级——晶体管T1和电阻Rb１构成。中间级——晶体管T2和电阻Rc2、Re2构成。输出级——晶体管T3、T4、D和电阻Rc4构成，推拉式结构，在正常工作时，T4和T3总是一个截止，另一个饱和。2、工作原理**当输入Vi=3

5、.6V(高电平)Vb1=3.6+0.7=4.3V足以使T1(bc结)T2(be结)T3(be结)同时导通,一但导通Vb1=0.7+0.7+0.7=2.1V(固定值),此时V1发射结必截止(倒置放大状态)。Vc2=Vces+Vbe2=0.2+0.7=0.9V不足以T4和D同时导通,T4和D均截止。V0=0.2V(低电平)**当输入Vi=0.2V(低电平)Vb1=0.2+0.7=0.9V不足以使T1(bc结)T2(be结)T3(be结)同时导通,T2T3均截止,同时Vcc---Rc2----T4---D---负载形成通路,T4和D均导通。V0=Vcc-VRc2(可略)-Vbe4-VD=5-0

6、.7-0.7=3.6(高电平)结论:输入高,输出低;输入低,输出高(非逻辑)思考问题?三极管反相器与TTL反相器各自特点?TTL优势：1、工作速度快2、带负载能力强3、传输特性好为什么？工作速度快，带负载能力强的主要原因：——T1的作用当输入端全为高电位时，T1倒置工作状态。T1向T2提供了较大的基极电流，使T2、T3迅速导通饱和；当某一输入端突然从高电位变到低电位时，Ib1流向T1低电位输入端，该瞬间产生很大的Ic1，为T2和T3提供了很大的反向基极电流，使T2和T3基区的存储电荷迅速消散，因而加快了T2和T3的截止过程，提高了开关速度。——采用了推拉式输出电路加速了T3管存储电荷的消

7、散过程。当T2由饱和转为截止时，D和T4导通，此时瞬间电流很大，从而加速了T3管脱离饱和的速度，使T3迅速截止。此外，由于采用推拉式输出级，与非门输出低电平时T3处于深饱和状态，输出电阻很低；而输出高电平时D、T4导通，其输出电阻也很低，因此无论哪种状态输出电阻都很低，都有很强的带负载能力。2.3.2TTL反相器的电压传输特性电压传输特性是指输出电压跟随输入电压变化的关系曲线，即UO=f(uI)函数关系。如图2.3.2所示曲线大致