数字电子技术第二章逻辑门电路1

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1、第二章逻辑门电路二极管、三极管的开关特性二极管逻辑门电路三.TTL逻辑门电路四.射极耦合逻辑门电路五.CMOS逻辑门电路六.各种工艺的逻辑门之间的接口问题教学基本要求：1、了解半导体器件的开关特性。2、熟练掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、异或门）、三态门、OD门（OC门）和传输门的逻辑功能。3、学会门电路逻辑功能分析方法。4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。第二章逻辑门电路1、逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。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

2、门电路PMOS门CMOS门逻辑门电路分立门电路集成门电路NMOS门第一节二极管．三极管的开关特性(1)加正向电压VF时，二极管导通，管压降VD可忽略。二极管相当于一个闭合的开关。一、二极管的开关特性（一）二极管的静态开关特性可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压vi控制的开关。当外加电压vi为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换过程就是二极管开关的动态特性。(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二极管相当于一个断开的开关。（二）二极管开关的

3、动态特性给二极管电路加入一个方波信号，电流的波形怎样呢？ts为存储时间，tt称为渡越时间，tre＝ts十tt称为反向恢复时间。使二极管开关速度受到限制（三）产生反向恢复过程的原因：反向恢复时间tre就是存储电荷消散所需要的时间。同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多，一般可以忽略不计。二．三极管的开关特性（一）三极管的三种工作状态（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在

4、截止区，对应图1.4.5（b）中的A点。三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压此时，若调节Rb↓，则IB↑，IC↑，VCE↓，工作点沿着负载线由A点→B点→C点→D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，其特点为IC＝βIB。三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏（2）放大状态：当VI为正值且大于死区电压时，三极管导通。有若再减小Rb，IB会继续增加，但IC已接近于最大值VCC/RC，不会再增加，三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES，其典型值为：V

5、CES≈0.3V。三极管工作在饱和状态的电流条件为：IB＞IBS电压条件为：集电结和发射结均正偏（3）饱和状态：保持VI不变，继续减小Rb，当VCE＝0.7V时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的集电极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极临界饱和电流，用IBS表示，有:解：根据饱和条件IB＞IBS解题。例1电路及参数如图1.4.6所示，设输入电压VI=3V，三极管的VBE=0.7V。（1）若β＝60，试判断三极管是否饱和，并求出IC和VO的值。（2）将RC

6、改为6.8kW，重复以上计算。∵IB＞IBS∴三极管饱和。IB不变，仍为0.023mA∵IB＜IBS∴三极管处在放大状态。（3）将RC改为6.8kW，再将Rb改为60kW，重复以上计算。由上例可见，Rb、RC、β等参数都能决定三极管是否饱和。该电路的则饱和条件可写为：即在VI一定（要保证发射结正偏）和VCC一定的条件下，Rb越小，β越大，RC越大，三极管越容易饱和。在数字电路中总是合理地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。IBS≈0.029mA∵IB＞IBS∴三极管饱和。＞（二）三极管的动态特

7、性（1）延迟时间td——从输入信号vi正跳变的瞬间开始，到集电极电流iC上升到0.1ICS所需的时间（2）上升时间tr——集电极电流从0.1ICS上升到0.9ICS所需的时间。（3）存储时间ts——从输入信号vi下跳变的瞬间开始，到集电极电流iC下降到0.9ICS所需的时间。（4）下降时间tf——集电极电流从0.9ICS下降到0.1ICS所需的时间。其中：td和tr之和称为开通时间ton，即ton=td+tr；是建立基区电荷时间ts和tf之和称为关闭时间toff，即toff=ts+tf。是存储电荷消散

8、时间三极管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，一般为几个纳秒到几十纳秒。三极管的开关时间对电路的开关速度影响很大，开关时间越小，电路的开关速度越高。提高三极管开关速度的措施？1、改进管子内部结构（1）减小基区宽度和发射结、集点电结的面积（2）在基区掺金形成复合中心2、外电路适当选择正向基极电流和反向基极电流以及临界饱和电流三.MOS开关及其等效电路：MOS管工作在可变电阻区，输出低电平:MOS管截止，输出高电平当υIVTMOS管相当