数字电子2教程文件.ppt

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1、数字电子2在二极管开关电路中，二极管导通压降与外加电源电压相比及导通电阻与外电路电阻相比均可忽略，则可近似地认为二极管具有理想开关的静态开关特性。在数字电路的分析与估算过程中，常把uD＜UT=0.7V，看成是硅二极管的截止条件，而且一旦截止之后，就近似认为iD≈0，如同断开了的开关。2.1二极管、三极管开关特性22．动态特性在数字电路中，二极管开关经常工作在高速通断状态。由于PN结中存储电荷的存在，使二极管开关状态转换不能瞬间完成，因此，必须了解二极管开关两种状态之间的快速转换过程。当外加电压反向

2、时，它们就会形成较大的漂移电流。随着存储电荷的消散，PN结厚度逐渐变宽，电阻增大，IR不断减小，经tf时间后逐渐趋近于零，二极管才转换为截止状态。2.1二极管、三极管开关特性图2-2二极管开关的转换过程32.1.2双极型三极管的开关特性双极型三极管也简称为三极管，在数字电路中，三极管主要工作在截止区和饱和区，并经常在截止区和饱和区之间通过放大区进行快速转换。三极管的这种工作状态称为开关工作状态。三极管工作于开关状态时，其动态范围遍及三极管输出特性的整个区域。2.1二极管、三极管开关特性（a）电路（

3、b）工作状态图解图2-3三极管的开关工作状态41．三极管三种工作状态的特点以NPN硅三极管共射极电路为例进行分析。2.1二极管、三极管开关特性表2-1三极管截止、放大、饱和的工作条件及特点52.1二极管、三极管开关特性2．三极管的动态特性在理想矩形脉冲作用下，其输出电流iC已不是理想矩形波，与输入波形相比，在时间上有推移，而且上升沿和下降沿都变缓慢了。开通时间ton和关闭时间toff总称为三极管的开关时间，即有：ton=td+trtoff=ts+tf通常toff＞ton，而且ts＞tf，要减小存

4、储时间ts，只能采用减轻三极管的饱和程度的方法或采用反向过驱动基极电流以使Qbs加速消失。图2-4三极管的开关电路及波形62.1.3单极型三极管的开关特性以绝缘栅型场效应管为例。当输入电压ui为高电平（大于开启电压）时，MOS管导通，相当于开关闭合。当输入电压ui为低电平时，MOS管截止，相当于开关断开。2.1二极管、三极管开关特性图2-5MOS管开关电路71．与门电路A、B、C为信号的输入端，Z为信号的输出端。功能分析：（1）A、B、C都是低电平，UA=UB=UC=0V，二极管VD1、VD2、V

5、D3都导通，则Z输出为低电平。若忽略二极管正向导通压降，则UZ≈0V。（2）A、B是低电平，C是高电平，UA=UB=0V，UC=5V，二极管VD1、VD2导通，二极管VD3截止，则Z输出低电平，UZ≈0V。（3）A为低电平，B、C为高电平，UA=0V，UB=UC=5V，二极管VD1导通，二极管VD2、VD3截止，则Z输出低电平，UZ≈0V。（4）A、B、C都是高电平，UA=UB=UC=5V，二极管VD1、VD2、VD3都截止，则Z输出高电平，UZ≈5V。从上述分析可知，该电路实现的是与逻辑关系：只

6、有所有输入信号都是高电平时，输出才是高电平，否则输出就是低电平，所以它是一种与门。2.2基本的与、或、非门电路图2-6二极管与门8与门的函数表达式Z=A·B·CVHDL语言描述：Z<=AandBandC2.2基本的与、或、非门电路表2-2图2-6电路的电位关系表表2-3与门的真值表92．或门电路A、B、C为信号的输入端，Z为信号的输出端。功能分析：（1）A、B、C都是高电平，UA=UB=UC=5V，二极管VD1、VD2、VD3都导通，输出为高电平，UZ≈5V。（2）A、B、C中有一个或两个是高电平

7、，UA=5V，UB=UC=0V或者UA=UB=5V，UC=0V，与输入高电平相对应的二极管导通，而与输入低电平相对应的二极管截止，同样，输出为高电平，UZ≈5V。（3）A、B、C都是低电平，UA=UB=UC=0V，二极管VD1、VD2、VD3都截止，输出低电平，UZ≈0V。通过上述分析可知，该电路实现的是或逻辑关系：只要输入有高电平，输出就是高电平，否则输出就是低电平，所以它是一种或门。2.2基本的与、或、非门电路图2-7二极管或门10或门函数表达式为Z=A+B+CVHDL语言描述：Z<=AorB

8、orC2.2基本的与、或、非门电路表2-4或门逻辑真值表113．非门电路非门电路只有一个输入端和一个输出端，输入高电平，输出为低电平；输入低电平，输出为高电平，实现非逻辑功能。因为它的输入与输出之间是反相关系，故又称为反相器。A、B、C为信号的输入端，Z为信号的输出端。功能分析：当输入信号为低电平时，三极管VT在基极偏置电源-VBB的作用下，发射结反向偏置，三极管充分截止，输出高电平；当输入信号为高电平时，它与基数电源-VBB共同作用产生足够的基极电流，三极管饱和导通，输出低电平。