数电第三章逻辑门电路

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1、第三章逻辑门电路0概述二极管逻辑门电路TTL逻辑门电路CMOS逻辑门电路教学基本要求1、了解半导体器件的开关特性。2、掌握基本逻辑门、三态门、集电极开路门的逻辑功能。3、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。0概述1.逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。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。本章重点介绍逻辑运算的物理实现电路。2.逻辑0和逻辑1：0和1在逻辑代数中代表的两种不同的状态。在电子电路中用高、低电平来表示。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表示低电平高/低

2、电平都允许有一定的变化范围3.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。1二极管逻辑门电路1.1二极管的开关特性1.2二极管与门1.3二极管或门1.4二极管门电路的优、缺点1.1二极管的开关特性1.二极管符号：2.二极管的伏安特性：※当电压ui>0.7V二极管导通后，uD=0.7ViD=（ui-0.7）/R※当电压ui<0.7V二极管截止，处于断开状态iD=0V正极负极＋uDiD限流电阻3.二极管的开关电路的等效电路ui＝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

3、源，uo＝5-0.7=4.3V。当ui为低电平时D截止，uo为低电平当ui为高电平时D导通，uo为高电平1.2二极管与门大于3V为高电平逻辑1表示小于0.7V为低电平逻辑0表示思考：Y如何和A、B构成与逻辑关系？ABY0V0V?5V0.7V0.7VABY0V0V0.7V5V0V？5V0.7V0.7V0V5V？0.7VABY0V0V0.7V5V0V0.7V0V5V0.7V5V5V?5V5VY=AB大于3V为高电平逻辑1表示小于0.7V为低电平逻辑0表示根据真值表，可以判断该电路为与门Y=A+B1.3二极管或门ABD1D2Y0V0V0V5V5V0V5V5

4、V截止截止0V导通截止4.3V截止导通4.3V导通导通4.3V1.4二极管门电路的缺点电平有偏移，带负载能力差因此，二极管门电路通常只用于集成电路内部电路2TTL逻辑门电路2.1三极管的开关特性2.2三极管非门2.3TTL反相器、与非门、或非门2.4其他类型的TTL逻辑门（三态门、集电极开路门）2.5TTL电路常识2.6小结由三极管和若干电阻构成的逻辑门Transistor-TransistorLogic它有两种类型:NPN型和PNP型。在半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体在半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成P型半导体NPN

5、型和PNP型三极管e-b间的PN结称为发射结(Je)c-b间的PN结称为集电结(Jc)中间部分称为基区，连上电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，电极称为发射极，用E或e表示（Emitter）；另一侧称为集电区和集电极，用C或c表示（Collector）。1.三极管的结构2.1三极管的开关特性2.以NPN三极管为例，说明三极管的的工作原理及特性曲线βuiiBeRbb+VCCiCuRcco发射结可以看成二极管＋－RbRc+VCCbce＋－①截止状态ui=UIL<0.7Vuo=+VCC截止区条件：ui小于0.7V时；发射结处于截止状态；

6、iB=0；iC=0。集电极和发射极相当于断开，uo=UCE=VCCiB不同,输出特性曲线不同。βuiiBeRbb+VCCiCuRcco放大区条件：当ui大于0.7V发射结处于导通状态，iC与iB成β放大关系例如图中iB=40μA，iC=2mA；iB=80μA，iC=4mA；β=50此时集电极和发射极之间可以看成一个受控电流源大小等于βiBuo=UCE=VCC-iCRC=Vcc-βiBRC＋②放大状态iBUi>0.7Vuo＋－RbRc+VCCbce－＋＋－－0.7VβiB饱和区条件：ui大于0.7V发射结导通此时集电极和发射极可以看成短路ic=Ics=

7、(VCC-UCES)/RCuo=UCES=0.2-0.3VβuiiBeRbb+VCCiCuRcco③饱和状态iBUi>0.7Vuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3V如何判断工作在饱和区还是放大区？可以通过UCES计算出临界集电极饱和电流ICS=(VCC-UCES)/RC则临界基极饱和电流IBS=(VCC-UCES)/βRC当iB>IBS工作在饱和区，否则工作在放大区。①ui=0.3V时，因为uBE<0.7V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压：②ui=1V时，三极管导通，基极电流：因为0

8、