用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路

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1、用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路。·逻辑门电路是构成数字电路的基础。·数字电路特点：(1)输入、输出信号的大小非高电平就是低电平高电平和低电平是两个不同的可以截然区分开来的电压范围，可表示两种不同的状态。例如TTL，2.4～5V－－高电平，用UH表示；而0～0.4V－－低电平，用UL表示。   (2)数字电路中电子器件的工作状态对应于逻辑1和逻辑0两种不同的状态，即工作在开关状态。半导体二极管、三极管和MOS管则是构成这种电子开关的基本开关器件。·关于正、负逻辑如果用逻辑1表示高电平，用逻辑0表示低电平，叫做

2、正逻辑赋值，简称为正逻辑。如果用逻辑0表示高电平，用逻辑1表示低电平，叫做负逻辑赋值，简称为负逻辑。在以后的章节中，如果没有特别说明，一律采用正逻辑。·数字IC分类按集成度：小规模IC、中规模IC、大规模IC和超大规模IC按器件：双极型IC、单极型IC。2.1 半导体器件的开关特性一 理想开关的开关特性1.静态特性(1)断开时，电阻ROFF＝∞，电流IOFF＝0。(2)闭合时，电阻RON＝0，不论电流多大。2.动态特性(1)开通时间ton＝0(2)关断时间toff＝0实际开关：机械开关－－静态特性好，但动态特性很差（在一定的电压和电流

3、范围内）         电子开关－－静态特性差，但其动态特性较好。在开关速度很高的情况下，开关状态的转换时间(开通时间ton和关断时间toff)显的尤为重要。数字电路中，常常要求器件的导通和截止两种状态的转换，在微秒甚至纳秒数量级的时间内完成。二、二极管的开关特性理想二极管：导通时，导通压降UD＝0V，电流由外电路决定；反偏时，电流＝0，压降由外电路决定。状态转换时间＝0。实际二极管：从正向导通到反向截止需要经历一个反向恢复过程。反向恢复时间tre＝ts＋tt，纳秒数量级，限制了二极管开关状态转换。ts称为存储时间，tt称为渡越时间

4、，原因：PN结正偏时，两边区域存储有载流子；偏置电压跳变后，存储电荷不能瞬间消失。PN结仍处于正偏状态，存储电荷返回原处，数量由UR、RL决定。电流维持ts，之后存储电荷显著减少，势垒区又逐渐变宽，tt是变宽的时间。二极管从反向截止转换到正向导通所需的时间称为二极管的开通时间ton。但它比反向恢复时间tre要小的多，可忽略不计。三、三极管的开关特性1.三极管的截止、放大和饱和状态·NPN型硅BJT的截止条件      UBE<0.5V   Je、Jc反偏表现：    IC≈0，UCE≈UCC，对应于开关的断开状态。·BJT处于放大条件

5、：Je正偏、Jc反偏当IB增大时，IC按IC＝βIB的规律增大，而BJT管压降UCE减小，Q点向饱和区靠近。·临界饱和：当IB增大使UCE降至UCE=UBE时，Jc零偏，称为临界饱和状态，此时的Ic称为集电极饱和电流，用ICS表示，IB称为基极临界饱和电流，用IBS表示，则有    ·深度饱和：IB继续增加，但IC已接近于最大值UCC/RC，受UCC和RC的限制，不会再随IB成比例地增加，BJT进入饱和状态。所以BJT工作在饱和状态的条件为IB＞IBS    进入饱和状态后，iC会随iB的增加略有增加，UCE＜0.7V，集电结变为正向

6、偏置。所以也常把集电结和发射结均正偏作为三极管工作在饱和状态的条件。饱和时的UCE电压称为饱和压降，用UCES表示，典型值UCES≈0.3V（硅管）。由于UCES很小，集电极到发射极之间相当于短路，对应于开关的闭合状态。·Rb、RC、β等参数都能决定三极管是否饱和。Rb越小，β越大，RC越大，三极管越容易饱和。在数字电路中总是合理地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。2.三极管开关的过渡过程三极管工作在开关状态时，不是截止就是饱和，放大只是中间过渡状态。开通时间ton=td＋tr   td－－延迟时间，  tr－－上升时间。关

7、闭时间toff=tS＋tf   tS－－存储时间    tf－－下降时间   延迟时间－－Je由宽变窄所需时间   上升时间－－基区非平衡少子建立浓度分布的时间   存储时间－－基区存贮电荷消散的时间，tS的长短取决于存储电荷数量   下降时间－－Je由窄变宽所需时间，IB由IBS减到0的时间开通时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，一般在几十到几百纳秒的范围，从器件手册中可以查到。2.2.4 MOSFET的开关特性MOS型场效应管有四种类型，作为开关器件使用的主要是增强型MOS管。·当UI

8、DD。对应于开关的断开状态。·当UI＞UT时，NMOS管导通，ID＞0。工作在恒流区，随着UI的升高UDS减小，·当UI较大，使NMOS管进入可变电阻区，其导通电阻RON很小(约百欧姆)，只要RD远大于RON，则UO≈0