数字电子技术第二章

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1、第二章逻辑门电路Chapter2LogicGateCircuits2.1概述2.3分立元件门电路2.4双极型集成门电路2.5MOS型门电路第二章逻辑门电路《数字电子技术》2.2半导体器件的开关特性2.6TTL电路于CMOS电路的接口§2.1概述2.1概述《数字电子技术》1、用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路通称为门电路。2、常用的门电路在逻辑功能上有：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。3、在电子电路中，用高、低电平分别表示1、0两种二值逻辑状态，此为正逻辑，否则为负逻辑。如图2.1.1所示。《数字电子技术》2.1概述图2.1.1正逻辑和负逻辑对元、器件参数精度和

2、电源稳定度较模拟电路低一些。《数字电子技术》2.1概述图2.1.2获得高、低电平的基本原理(a)单开关电路(b)互补开关电路4、获得高、低电平的基本原理如图2.1.2所示。缺陷？§2.2半导体器件的开关特性2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》一、半导体二极管的开关特性图2.2.1二极管开关电路结构及电路示意VON:硅0.6~0.7V;锗0.2~0.3V2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》(a)图2.2.2二极管伏安特性的几种近似方法（静态分析）(a)Von和rD均不可忽略(b)Von不可忽略(c)Von和rD均可忽略(b)(c)2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》图2.2.

3、3二极管的动态电流波形V2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》二、半导体三极管的开关特性1、三极管的特点：图2.2.4双极型(NPN)三极管的输出特性曲线思考：模电和数电的区别？bce2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》2、三极管开关电路分析：图2.2.5双极型三极管的开关等效电路(a)截止状态(b)饱和导通状态(a)(b)ICEO2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》3、三极管开关电路动态分析：图2.2.6双极型三极管的动态开关特性（结电容效应）2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术基础》三、MOS管的开关特性1、MOS管的结构：图2.2.7MOS管的结构和符号VGS(TH

4、):1~4V2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》2、MOS管的输入特性和输出特性：图2.2.8MOS管共源接法和输出特性曲线（a）共源接法（b）输出特性曲线恒流区截止区可变电阻区2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》3、MOS管的基本开关电路：图2.2.9MOS管的基本开关电路及其等效电路2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》4、MOS管的四种类型（列表）：2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》4、MOS管的四种类型（续）：2.2半导体器件的开关特性《数字电子技术》§2.3分立元件门电路2.3分立元件门电路《数字电子技术》一、二极管与门图2.3.1二极管与门2.3分立元件门

5、电路《数字电子技术》二、二极管或门图2.3.2二极管或门2.3分立元件门电路《数字电子技术》三、三极管非门（反相器）图2.3.3三极管非门（反相器）2.3分立元件门电路《数字电子技术》四、其它电路图2.3.4与非门电路2.3分立元件门电路《数字电子技术》思考：如何用分立元件画出与或非门、异或门和同或门的电路图？图2.3.5或非门电路§2.4双极型集成门电路2.4双极型集成门电路《数字电子技术》§2.4.1集成电路概述目前，数字电路中，集成电路已几乎取代了分立元件电路。所谓集成电路，即把电路中的半导体器件、电阻、电容及连线等制作在一个半导体基片上，构成一个完整的电路，并封装在一个管壳内。集成电

6、路的优点：体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、功耗小、成本低、工作速度高。通常把一个封装内含有等效逻辑门的个数或元器件的个数定义为集成度。2.4双极型集成门电路《数字电子技术》图2.4.1集成电路图例亚微米(0.5到1微米)→深亚微米(小于0.5m)→超深亚微米(小于0.25m，目前已经到了0.03m)。集成电路工艺特征尺寸单个芯片上的晶体管数集成电路芯片面积集成电路的电源电压集成电路的时钟频率平均每个晶体管价格SSI->MSI->LSI->VLSI->ULSI->GSI->SOC集成电路发展的规模集成电路发展集成电路的迅速发展，关键就在于集成电路的布图设计水平的迅速提高，集成电路的布图

7、设计由此而日益复杂而精密。这些技术的发展，使得集成电路的发展进入了一个新的发展的里程碑。2.4双极型集成门电路《数字电子技术》数字集成电路按输出结构分可分为：#推拉式输出或CMOS反相器输出#OC输出或OD输出＃三态输出2.4双极型集成门电路《数字电子技术》数字集成电路按制造工艺不同可分为：双极型：*TTL——常用之一，速度较快，功率较大；*HTL——抗干扰强，速度低；*ECL——速度快，功耗大；*IIL——