数字电子技术教学课件PPT门电路

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1、数字电子技术（第三版）尚鸿雁制作电力电子教研室第2章门电路1、逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路,简称门电路。2、基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。门电路分立元件门电路集成门电路双极型集成门(DTL,TTL)MOS集成门集成逻辑门中广泛使用的开关器件是：晶体管场效应管4、获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。3、逻辑1和0：电子电路中用高、低电平来表示。10高电平低电平01高电平低电平正逻辑体

2、制负逻辑体制高电平和低电平为某规定范围的电位值，而非一固定值。例如2.4V～5V范围内的电压，称为高电压；0V～0.8V范围内的电压为低电压。RVccVoViK第2章门电路学习要点掌握各种TTL门电路和CMOS门电路的逻辑功能。理解TTL门电路的主要参数及TTL电路与CMOS电路的主要差异。了解二极管、双极型晶体管和MOS管的开关特性，了解门电路的使用常识，集电极开路门、三态门、传输门等电路及功能。第2章门电路2.1半导体元件的开关特性2.2分立元件门电路2.3TTL集成门电路2.4CMOS集成门

3、电路2.1半导体元件的开关特性2.1.1二极管的开关特性二极管符号：正极负极＋uD－Ui<0.5V时，二极管截止，iD=0。Ui>0.5V时，二极管导通。理想情况：外加正向电压导通，外加反向电压截止。相当于开关。uououi＝0V时，二极管截止，如同开关断开，uo＝0V。ui＝5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo＝4.3V。二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。2.1.2晶体管的开关特性BEC＋－RbRc+VCCbce＋－截止状态饱和状态iB≥IBSui=UIL<0.5Vuo=+V

4、CCui=UIHuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3V饱和区截止区放大区转移特性曲线输出特性曲线GDSRD+VDDGDSRD+VDD截止状态uiUTuo≈02.1.3MOS管的开关特性uiuoGDSRD+VDD栅极源极漏极开启电压截止区可变电阻区恒区流2.2分立元件门电路2.2.1二极管与门Y=ABY=A+B2.2.2二极管或门①uA＝0V时，三极管截止，iB＝0，iC＝0，输出电压uY＝VCC＝5V②uA＝5V时，三极管导通。基极电流

5、为：iB＞IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压uY＝UCES＝0.3V。三极管临界饱和时的基极电流为：2.2.3晶体管非门(反相器)三极管非门①当uA＝0V时，由于uGS＝uA＝0V，小于开启电压UT，所以MOS管截止。输出电压为uY＝VDD＝10V。②当uA＝10V时，由于uGS＝uA＝10V，大于开启电压UT，所以MOS管导通，且工作在可变电阻区，导通电阻很小，只有几百欧姆。输出电压为uY≈0V。MOS三极管非门2.3TTL集成门电路TTL（Transistor-TransistorLogi

6、c）集成门电路，输入级和输出级都采用半导体三极管，也叫晶体管－晶体管逻辑电路。2.3.1TTL反相器1．输入级由T1、R1、D1组成，D1是保护二极管；2．中间级由T2、R2、R3组成，T2集电极输出驱动T3，发射极输出驱动T4；3．输出级由T3、T4、D和R4组成。工作原理（1）u1=UIL=0V时，T1基极电流iB1流入发射极，因此iB2＝0，T2截止，T4也截止。T3和D将导通，uO=UOH=3.6V。iC1=iB2≈0截止截止导通导通0.7V0.7V电位升高2）u1=UIH=3.6V时，T

7、1倒置，iB1流入T2基极，T2饱和导通，T4饱和导通，T3和D将截止，uO=UOL≤0.3V。饱和导通饱和导通截止截止iB3≈02.1V1.4V电位很低电位很低1.输入伏安特性输入电流和输入电压关系曲线，简称输入伏安特性。静态特性(一)输入特性（1）uI=UIL=0V，iI=IIS=－iB1=－1.075mAIIS：输入端短路电流，即输入端对地短路时，从反相器流出来的电流。（2）uI=UIH=3.6V，iI=IIH=βIiB1=0.0145mAIIH：输入端漏电流，输入端加高电平时，流入反相器输

8、入端的电流。0.7V0.7V0.7V(3)uI在低电平和高电平之间时，由于电路工作情况复杂，不作分析。2.输入端负载特性输入端电阻Ri两端的电压uI和电阻值RI之间的关系，简称输入端负载特性。信号源的内阻（1）开门电阻Ron当Ri=∞，输入端悬空，iB1流入T2基极，T2饱和导通，T4饱和导通，反相器处于导通状态，uO=UOL≤0.3V。*要使反相器处于导通状态，uO≤0.3V，所需的Ri称为开门电阻。饱和导通饱和导通截止截止0.7V0.7V0.7V0.7V1.4V1.4V2.1V