《逻辑门电路tang》PPT课件

《《逻辑门电路tang》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章逻辑门电路2.1二极管和三极管的开关特性2.2TTL门电路2.3CMOS门电路实现输入逻辑变量与输出逻辑变量之间某种基本逻辑运算或复合逻辑运算的电路称为逻辑门电路，简称门电路。常用的逻辑门电路有：与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门和同或门等。逻辑门电路通常是集成电路，分为双极型和MOS。TTL门和CMOS门特性优良，是集成电路的主流产品。在门电路中，晶体管和MOS管工作开关状态。2.1二极管和三极管的开关特性2.1.1二极管的开关特性2.1.2三极管的开关特性逻辑输入信号（高电平或低电平）通常使门电路中的二极管、双极型三极管和场效应管工作在开关状态（导通或截止状态），导致

2、输出亦为逻辑信号（高电平或低电平），从而电路实现一定的输入输出逻辑关系。因此，电子元件的开关特性是实现逻辑门电路的基础。2.1.1二极管的开关特性1．二极管的开关作用当，二极管截止，等效为开关断开当，二极管导通，等效为开关闭合2．二极管的开关时间由于二极管的PN结具有等效电容，二极管的通断就伴随着电容的充放电，所以，二极管的通断转换需要一定时间。二极管通断转换的时间既是二极管的开关时间。1）开通时间ton：二极管从截止转为导通所需的时间。2）反向恢复时间tre：二极管从导通转为截止所需的时间，它由2段时间组成，即存储时间ts和渡越时间tt，tre=ts+tt。3．PN结的存储电荷PN结的正向导

3、通过程：正向电压削弱PN结的势垒电场，N区的电子向P区扩散并建立电子浓度分布，P区的空穴向N区扩散并建立空穴浓度分布。由于浓度不同，穿越PN结的电荷继续扩散，形成连续的正向电流。从截止形成稳定的正向电流的过程就是二极管的导通时间ton。存储电荷：距PN结越远，电荷浓度越低；正向电流越大，电荷的浓度梯度越大，存储电荷越多。PN结的存储电荷+-IFP区N区n--存储电荷浓度nN—电子浓度nP—空穴浓度x—距离oLNLP+-iRP区N区PN结存储电荷的驱散PN结截止过程：在反向电压的作用下，N区的空穴存储电荷被电场赶回到P区，P区的电子存储电荷被电场赶回到N区，形成反向电流，驱散存储电荷。驱散存储电

4、荷的时间就是存储时间ts。在存储电荷驱散后，PN结的空间电荷区变宽，逐渐恢复到PN结通过反向饱和电流IS，这段时间就是渡越时间tt。通常，开通时间ton和反向恢复时间tre为纳秒级，tre=ts+tt>>ton,ts>tt。二极管的开关时间主要取决于PN存储电荷的驱散时间ts。end2.1.2三极管的开关作用特性1.三极管的开关作用电路输入特性输出特性(a)(b)(c)VthBEvBiOVCESCEvCiOVCCcCCRV0=BiIB4IB3=IBSIB2IB1ABIvCEvCiBiCCVBEvRbRcC当输入电压为低电平，使三极管处于截止状态，ce之间等效为开关断开。当输入电压为高电平，使，

5、使三极管工作在输出特性的B点，处于临界饱和状态。ce之间等效为开关闭合。在数字电路中，逻辑输入信号通常使三极管工作在截止或饱和状态，称为开关状态。IvCEvCiBiCCVBEvRbRcC2．三极管的开关时间三极管的开关过程与二极管相似，也要经历一个电荷的建立与驱散过程，表现为三极管的饱和与截止两种状态相互转换需要一定的时间。三极管饱和与截止两种状态转换的时间既是三极管的开关时间。IvCEvCiBiCCVBEvRbRcOIvVIHVILICS0.9ICStttstftdOtr0.1ICSCi设输入电压的高电平VIH和低电平VIL满足下述条件：OIvVIHVILICS0.9ICStttstftdO

6、r0.1ICSCi根据集电极电流波形，三极管的开关时间用下述参数描述：1)延迟时间td：从正跳变开始到从0上升至0.1ICS所需的时间；2)上升时间tr：从0.1ICS上升至0.9ICS所需的时间；3)存储时间ts：从负跳变开始到从ICS下降至0.9ICS所需的时间；三极管的开关时间一般为ns数量级，并且toff＞ton、ts＞tf。基区存储电荷是影响三极管开关速度的主要因素。）下降时间tf：从0.9ICS下降至0.1ICS所需的时间；）开通时间ton：从截止转换到饱和所需的时间，ton=td+tr；6）关闭时间toff：从饱和转换为截止所需的时间，toff=ts+tf。t三极管的开关时间一般

7、为ns数量级，并且toff＞ton、ts＞tf。基区存储电荷是影响三极管开关速度的主要因素。提高开关速度的方法是：开通时加大基极驱动电流，关断时快速泄放存储电荷。end2.2TTL门电路2.2.1TTL非门的工作原理2.2.2TTL非门的特性2.2.3TTL与非门/或非门/与或非门2.2.4TTL集电极开路门和三态门TTL----TransistorTransistorLogicTTL有与、或、非