《数字电路》PPT课件

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1、第二章数字电路概述2.1晶体管开关特性2.2分立元件门电路2.3TTL集成逻辑门电路2.4其它类型的TTL门2.5CMOS集成逻辑门电路知识要点1.半导体器件的开关特性2.TTL逻辑门的功能、外部特性3.集电极开路输出（OC）门和三态输出（TS）门4.MOS逻辑门的功能、外部特性双值电路“VL”“VH”符号“0”“1”前面介绍了逻辑变量是双值变量概述工程上：用“0”表示VL，用“1”表示VH称正逻辑。用“0”表示VH，用“1”表示VL称负逻辑。ECL:VEE=-5.2V；VL=-1.6V；VH=-0.8VCMOS:VDD=+3V～+18V；VL=0V;VH=VDDTT

2、L:VCC=+5V;VL=0.2V;VH=3.6V1.双极型集成电路（双极型半导体器件）:2.单极型集成电路（场效应管）:特点:速度快、负载能力强，但是功耗大、结构较复杂，集成规模受到一定限制。特点:结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但是速度稍慢。3.集成规模分类小规模(SSI):<100元器件中规模(MSI):100-999元器件大规模(LSI):1000-9999元器件超大规模(VLSI):>100000元器件4.设计方法和功能分类非定制电路（标准逻辑器件）全定制电路（专用集成电路）半定制电路（PLD）2.1晶体管的开关特性ABUR△t动态特性:△t0(断开闭

3、合)断开RAB->∞静态特性闭合RAB=0一、理想开关2.1.1二极管开关特性二极管开关电路及特性曲线如图所示:1.静态特性二、二极管开关硅管UTH=0.7V具有单向导电特性，但并非理想开关电路。UDIDRABUDIDUTHUBR1/rDⅡⅢISB.电压和电流之间是指数关系而不是线性关系。A.从二极管的伏安特性看实际的二极管并非理想开关，它的正向导通电阻rD非0(约为数十欧)，反向截止电阻r0也非无穷大(数百千欧)。主要差异：因此，在工程上都做近似处理，以简化分析。ABUDIDrD=0r0=∞0ttUDIDt1t2ID=UD/R2.动态特性由图可见，反向恢复时间Δt2

4、>>Δt1，影响二极管开关速度的主要是Δt2。A.当外加电压由反向突然变为正向时，须等待PN结内部建立起足够的电荷浓度梯度才会有扩散电流形成，因而ID滞后于UD的跳变。B.当外加电压突然由正向变成反向时，由于PN结内部尚有一定数量的存储电荷，因而瞬间有较大的反向电流，此后以指数规律趋于0。(实际有反向漏电流is)。时延的产生：2.1.2双极型晶体三极管开关特性一、静态特性RbUiRCVCCUCEUBEICIb晶体管开关电路结果:IC=0截止条件:Ube≤0(工程上<0.5V)Icbobecceb1.截止状态2.放大状态Ube≈0.5～0.7VIC=βIbUbe>0(e

5、结正偏)Ubc<0(c结反偏)RbUiRCVCCUCEUBEICIbRCβVCC-Uces饱和状态:Ib≥Ibs==ICSβ(Ibs称为临界饱和基极电流)3.饱和状态(等效开关导通)RbUiRCVCCUCE=0.3VUBE=0.7VICIbUbe>0(e结正偏)Ubc>0(c结正偏)UbesUcesbceecbeUbesbc二、动态特性在动态情况下，由于三极管内部电荷的建立和消散过程均需要一定的时间，故IC和UO的变化均滞后于Ui的变化。UiICUOtontoffttt2.2分立元件门电路ABF&1.二极管与门真值表ABF000010100111ABF0V0V0V0V

6、5V0V5V0V0V5V5V5V功能表VCCABF=ABR真值表ABF000011101111功能表ABF0V0V0V0V5V5V5V0V5V5V5V5V2.二极管或门ABF1ABF=A+BRABF&真值表ABF0010111011103.与非门ABRb1RCRb2－VbbVCCFABF≥1真值表ABF0010101001104.或非门VCCABRb1RCRb2－VbbF=A+B2.3TTL集成逻辑门电路低功耗肖特基(tpd=9nS)74LS×××肖特基(tpd=3nS)74S×××高速(tpd=6nS)74H×××典型(tpd=10nS)74×××系列国际标准2.根

7、据工作速度和功耗分:1.根据工作环境温度和电源电压工作范围的差别分为54系列和74系列。与门、或门、与非门、或非门、与或非门、非门、异或门3.按逻辑功能分4.按输出电路形式分推拉输出(图腾柱输出)、集电极开路输出(OC)、三态输出(TS)2.3.1TTL与非门电路结构及工作原理1.输入低电压R1R2R4R3ABD3T1T2T4T5VCCF4K1.6K1K130Ω0.3V0.3V1V0.6V5V0V4.3V3.6VA、B中任一个为“0”或均为“0”T1通（深饱和）、T2截止T4通、D3通T5截止、输出“1”2.输入高电压R1R2R4R3ABD3T1T2