《逻辑门电路基础》PPT课件

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1、第三章逻辑门电路基础●门电路概述●半导体二极管的开关特性●半导体三极管的开关特性●半导体MOS管的开关特性●TTL门电路●CMOS门电路●TTL电路与CMOS电路的接口3.1概述门电路：实现基本逻辑运算、复合运算(如:与门、与非门、或门、或门、或非门、异或等)的逻辑单元电路。门电路中以高/低电平表示逻辑状态的“1”和“0”获得高、低电平的基本原理高/低电平都允许有一定的变化范围正逻辑：高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示13.2半导体二极管门电路半导体二极管的结构和外特性（Diode）VI=VIHD截止VO=VOH=VCCVI=VILD导通VO=VOL=0.7V假设高

2、电平：VIH=VCC低电平：VIL=0输入VI输出Vo3.2.1二极管的开关特性：二极管的开关等效电路：二极管的动态电流波形：对二极管开关电路可得下列等效电路，如图3-1-3(a)(b)(c)。⑴内阻rD，导通压降VON⑵忽略rD⑶忽略rD及VON设VCC=5VVIH=3V;VIL=0V二极管导通时VDF=0.6VABY0V0V0.6V0V3V0.6V3V0V0.6V3V3V3.6VABY000010100111规定2.4V以上为高电平，逻辑“1”0.8V以下为低电平，逻辑“0”3.2.2二极管与门3.2.3二极管或门ABY0V0V0V0V3V2.4V3V0V2.4V3V3V2.4VA

3、BY000011101111VCC=5VVIH=3V;VIL=0V二极管导通时VDF=0.6V规定2.4V以上为高电平，逻辑“1”规定0.8V以下为低电平，逻辑“0”3.3TTL门电路3.3.1半导体三极管的开关特性双极型三极管的开关特性（BJT,BipolarJunctionTransistor）一、双极型三极管的结构管芯+三个引出电极+外壳基区薄低掺杂集电区低掺杂发射区高掺杂以NPN为例说明工作原理：当VCC>>VBBbe结正偏,bc结反偏e区发射大量的电子b区薄，只有少量的空穴bc反偏，大量电子形成IC二、三极管的输入特性和输出特性VON：开启电压硅管，0.5~0.7V锗管，0.2~

4、0.3V近似认为:VBE0.7V以后，基本为水平直线特性曲线分三个部分放大区：条件VCE>0.7V,iB>0,iC随iB成正比变化，ΔiC=βΔiB。饱和区：条件VCE<0.4V,iB>IBS,VCE=VCES很低，ΔiC随ΔiB增加变缓，趋于“饱和”。截止区：条件VBE=0V,iB=0,iC=0,c-e间“断开”。仿真见NPN.EWB三、双极型三极管的基本开关电路当：VI=VIL时，T截止，VO=VOH当：VI=VIH时，T导通，VO=VOLi）当VI

5、管截止IB=0；Ic=0；VO=VOH≈VCC。ii）当VI>VON时，三极管导通；基极电流iB当三极管处于饱和状态时的基极饱和电流为：为保证三极管处于饱和应使：*注意：处于饱和时β小于处于线性放大区的β值。等效电路：图解分析法：四、三极管的开关等效电路截止状态饱和导通状态五、动态开关特性从二极管已知，PN结存在电容效应。在饱和与截止两个状态之间转换时，iC的变化将滞后于VI，则VO的变化也滞后于VI。六、三极管反相器三极管的基本开关电路就是非门实际应用中，为保证VI=VIL时T可靠截止，常在输入接入负压。当：VI=VIL时，T截止，VO=VOH当：VI=VIH时，T导通，VO=VOL例3

6、.4.1：计算参数设计是否合理VIH=5VVIL=0Vβ=20；VCE(sat)=0.1VVEE=-8V10K3.3K1KVcc=5V仿真见单管反相器-例.EWB将发射极外接电路化为等效的VB与RB电路当：当：又：因此，参数设计合理3.4TTL反相器的电路结构和工作原理一、电路结构，设二、电压传输特性需要说明的几个问题：三、输入噪声容限3.4.2TTL反相器的静态输入特性和输出特性①输入特性②输出特性T5导通；T4截止。2）输出为低电平特性*当iL增大时，VOL线性增大，但斜率很小，iL≤16mA。例：扇出系数（Fan-out），试计算门G1能驱动多少个同样的门电路负载。一、传输延迟时间1

7、、现象3.4.3TTL反相器的动态特性二、交流噪声容限当输入信号为窄脉冲，且接近于tpd时，输出变化跟不上，变化很小，因此交流噪声容限远大于直流噪声容限。（b）负脉冲噪声容限（a）正脉冲噪声容限三、电源的静态/动态尖峰电流1.两种静态下的电源负载电流不相等，当空载条件下：*Vo=Vol时，T2,5导通，T4截至*Vo=VoH时，仅T1导通，VB12、动态尖峰电流3.5其他类型的TTL门电路一、其他逻辑功能的门电路1.与非