数字电路课件第3章

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1、3.1二极管的开关特性3.3基本逻辑门电路3.4TTL逻辑门电路3.2BJT的开关特性3.7逻辑门电路使用中的几个实际问题3.6正负逻辑问题3.5CMOS逻辑门电路3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（与、或、与非、或非、异或门）、三态门、OC门的逻辑功能。3、学会逻辑电路逻辑功能分析。4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。3逻辑门电路实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。1逻辑门电路：2逻辑门电路的分类：二极管门电路三极管门电路TTL门电路MOS门电路PMOS门CMOS门逻辑门电路分立集成NMOS门TTL-

2、-三极管-三极管HTL–高阈值ECL–射极耦合I2L–集成注入概述－构成数字逻辑电路的基本元件3高、低电平产生的原理当S闭合，vO=当S断开，vO=概述0V+5V(低电平)(高电平)理想的开关应具有两个工作状态：接通状态：断开状态：要求阻抗越小越好，相当于短路（导通）要求阻抗越大越好，相当于开路（截止）end概述3.1二极管的开关特性一、数字电路中，二极管工作在开关状态：二极管正向导通时：导通电阻很小，两端相当于短路；二极管反向截止时：等效电阻很大，两端相当于开路。当脉冲信号的频率很高时，开关状态的变化速度很快，每秒可达百万次，这就要求器件的开关转换速度要

3、在微秒甚至纳秒内完成。二极管的开关特性表现在正向导通和反向截止状态之间的转换过程（即动态特性）：二、二极管的动态特性在0～t1期间，vi＝VF时，D导通，电路中有电流流过：RLvii＋－D1.二极管从正向导通到反向截止的过程vitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit二、二极管的动态特性RLvii＋－D1.二极管从正向导通到反向截止的过程：通常将二极管从导通转为截止所需的时间称为反向恢复时间:tre=ts+ttvitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit存储时间渡越时间在t1时，突然I＝－VR时，电路中电流i=?反向恢复时间一般在纳秒数量

4、级。1.二极管从正向导通到反向截止的过程二、二极管的动态特性正向（饱和）电流愈大，电荷的浓度分布梯度愈大，存储的电荷愈多，电荷消散所需的时间也愈长。产生反向恢复的过程的原因：存储电荷消散需要时间1.二极管从反向截止到正向导通的过程二、二极管的动态特性结论：二极管的开通时间与反向恢复时间相比很小，可以忽略不计。二极管的动态特性主要考虑反向恢复时间。二极管从截止转为正向导通所需的时间称为开通时间。原因是：PN结加正偏电压时，其正向压降很小，比VF小得多，故电路中的正向电流IFVF/RL。主要由外电路参数决定。end113.2BJT的开关特性1.BJT的开关作

5、用2.BJT的开关时间123.2BJT的开关特性1.BJT的开关作用IB5iCIBS=IB4IB3IB2IB1AvCEVCCiB=0VCESOICSVCC/RcCIBS=VCC/RcICS=VCC/RcCE＝VCES≈0.2VVCCRCiCTRbib+–v1-VB1VCCRCiCTRbib+–v1+VB113截止状态cbe饱和状态Vb=0.7v,Vc=0.3vebc1.BJT的开关作用3.2BJT的开关特性14iC＝ICS≈工作状态截止放大饱和条件iB≈00工作特点偏置情况发射结和集电结均为反偏发射结正偏，集电结反偏发射结和集电结均为正偏

6、集电极电流iC≈0ic≈iB且不随iB增加而增加管压降VCEO≈VCCVCE＝VCC－iCRcVCES≈0.2~0.3Vc、e间等效内阻很大，约为数百千欧，相当于开关断开可变很小，约为数百欧，相当于开关闭合2.NPN型BJT截止、放大、饱和三种工作状态的特点15v1+VB2–VB2OtiCICS0.9ICS0.1ICSOtrtsttftd3.BJT的开关时间开通时间ton=td+trtd–延迟时间tr–上升时间关闭时间toFF=ts+tfts–存储时间tf-下降时间开关时间随管子类型的不同而不同，一般为几十～几百纳秒。开关时间越短，开关速度越高。一般可用

7、改进管子内部构造和外电路的方法来提高三极管的开关速度。end163.3基本逻辑门电路2.3.1二极管与门电路2.3.2二极管或门电路2.3.3非门电路─三极管反相器173.3.1二极管与门电路二极管与门电路与逻辑符号VCC+(5V)R3kWLD1D2D3ABC18VCC+(5V)R3kWLD1D2D3ABC0v若输入端中有任意一个为0V,另两个为+5V输入与输出电压关系0V5V5V3.3.1二极管与门电路输入输出VAVBVCVL000000+5V00+5V000+5V+5V0+5V000+5V0+5V0+5V+5V00+5V+5V+5V+5V19输入输出V

8、AVBVCVL000000+5V00+5V000+5V+5V0+5