第三章逻辑门电路new

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1、第三章第三章第三章第三章逻辑门电路逻辑门电路逻辑门电路逻辑门电路§1半导体二极管和晶体三极管的开关特性§2基本逻辑门电路§3TTL集成门电路§4MOS集成门电路§5CMOS电路与TTL电路的连接§1半导体二极管和晶体三极管的开关特性☆门电路的基本概念及理想开关的开关特性☆半导体二极管的开关特性☆晶体三极管的开关特性一、门电路的基本概念及理想开关的开关特性1、门电路的概念实现基本逻辑运算和常用逻辑运算的电路叫做逻辑门电路，简称门电路或门。2、门电路的分类分立元器件门电路、集成门电路数字集成电路按集成度分类表小规模集成电路SSI

2、<10门/片或<100元器件/片中规模集成电路MSI10～90门/片或100～999元器件/片大规模集成电路LSI100～9999门/片或1000～99999元器件/片超大规模集成电路VLSI>10000门/片或>100000元器件/片一、门电路的基本概念及理想开关的开关特性K3、理想开关的开关特性AB(1)K断开时，无论UAB为多少，IAB=0；静态特性(2)K闭合时，无论IAB为多少，UAB=0；(3)关断时间toff=0；动态特性(4)开通时间ton=0。乒乓开关、接触器等机械开关的静态特性好而动态特性差、半导体开关的

3、静态特性不如机械开关，但动态特性好。一、门电路的基本概念及理想开关的开关特性4、获得高低电平的原理VCC当K断开时：输出电压为高电平uo当K闭合时：输出电压为低电平uiK正逻辑：1表示高电平、0表示低电平负逻辑：0表示高电平、1表示低电平数字电路中的高低电平并非具体数值，而是一个电压范畴——当VCC=5V时，将1.8～5V定义为高电平，代表逻辑1，将0～0.8V定义为低电平，代表逻辑0。二、半导体二极管的开关特性1、静态特性思考：与理想开关的静态特性有何区别？（1）正偏1kΩ1kΩ10V10V0.7V（2）反偏1kΩ1kΩ1

4、0V10V二、半导体二极管的开关特性2、动态特性当外加电压突然由正向电压ui变为反向电压时，由于PN结内尚有一定数量的存储电荷，所以0t有较大的瞬间反向电流流过，随着存储电荷的消散，反向电流迅速衰减并趋近于稳态时的反向饱i和电流。0t反向恢复时间反向电流从它的峰值衰减到峰tre值的10%所需要的时间（ns）。正向恢复时间远小于反向恢复时间，可忽略不计。三、晶体三极管的开关特性1、晶体三极管的工作状态iCVCC100µA4RCiC80µA3RBuo放60µAβuii饱2大40µAB和区20µA区1（1）截止状态IB=0UBE<

5、0.5VO51015uCE（2）放大状态截止区u>0,u<0,i>0,i=βiBECEBCB三、晶体三极管的开关特性1、晶体三极管的工作状态VCC（3）饱和状态U=U≈0.7VU=U≈0.3VRCiBEBESCECESCRBuo集电极饱和电流βuiV−UViBI=CCCES≈CCCSRRCCIVCSCC临界基极饱和电流IBS=≈ββRCVCCi≥I≈BBSβRC三、晶体三极管的开关特性1、晶体三极管的工作状态VCC例题：已知VCC=5V,RCiCRC=1kΩ,RBuoβRB=30kΩ。uiiB（1）设β=100，求ui=0V

6、和ui=3V时的输出电压uo。（2）设β=50，求ui=0V和ui=3V时的输出电压uo。（3）分析VCC、ui、RB、RC、β的大小如何变化才有利于三极管的饱和？三、晶体三极管的开关特性2、晶体三极管的动态特性在动态工作时，由于三极管内部存储电荷的积累和消散都需要一定时间，所以iC的变化总是滞后于uBE的变化，故输出电压uo的变化也必然滞后于输入电压ui。ui0tiC0tuo0ttontoff§2基本逻辑门电路☆二极管与门电路☆二极管或门电路☆晶体三极管非门电路☆复合门电路一、二极管与门电路A&FF=ABBVCCUAUBU

7、FABFD1R000.7000AF030.7010B300.7100D2333.7111取VCC=5V,R=2.8kΩ,当与门的一个输入端为低电平时，流过相应的导通二极管的电流为I≈VR=1.5mAILCC——输入低电平电流当与门的两个输入端为高电平时，流经每个二极管的电流为反向饱和电流，称为输入高电平电流IIH。二、二极管或门电路D1UAUBUFABFA000000BF032.3011D2R302.3101332.3111A≥1FF=A+BB三、晶体三极管非门电路1、三极管非门的工作原理VCC(+5V)+2.5VRCUAU

8、FAFFRB03.201A30.3101AFF=A三、晶体三极管非门电路2、三极管非门的负载能力（1）灌电流负载当三极管饱和时：VCC输出为低电平RCIRCI=I+I负CRC灌≤βIBI灌载RIC门I灌=βIB−IRCBAI