[工学]讲稿3脉冲数字电路

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1、第三章集成逻辑门电路教学要求：1、在重点理解原理的基础上，熟练掌握各种门电路的外特性；对各种常用门电路的使用方法有深刻的了解；知道选用器件进行组合，实现实际系统的设计要求。2、各种器件的内部工作原理和结构只需了解，以能“理解”为原则。3、本章分析方法：电路图＋电路分析约定逻辑定义实现的逻辑功能§１数字集成电路的分类数字集成电路按其内部有源器件的不同可分为两类。1、双极型晶体管集成电路晶体管—晶体管逻辑(TTL）射极耦合逻辑(ECL)集成注入逻辑(I2L）2、MOS(MetalOxideSemiconductor)集成电路有源器件采用金属—氧化物—半导

2、体场效应管，它又可分为NMOS、PMOS和CMOS等几种类型。3、TTL和CMOS集成电路特点。A、TTL集成电路工作速度快、驱动能力强，但功耗大、集成度低；B、MOS集成电路集成度高、功耗低。超大规模集成电路基本上都是MOS集成电路，其缺点是工作速度略低。目前数字系统中普遍使用TTL和CMOS集成电路。4、大、中、小规模集成电路A、小规模集成电路(SSI），每片组件内包含10~100个元件(或10~20个等效门)。B、中规模集成电路(MSI)，每片组件内含100~1000个元件(或20~100个等效门)。C、大规模集成电路(LSI)，每片组件内含

3、1000~100000个元件(或100~1000个等效门)。D、超大规模集成电路(VLSI)，每片组件内含100000个元件(或1000个以上等效门)。目前常用的逻辑门和触发器属于SSI，常用的译码器、数据选择器、加法器、计数器、移位寄存器等组件属于MSI。常见的LSI、VLSI有只读存储器、随机存取存储器、微处理器、单片微处理机、位片式微处理器、高速乘法累加器、通用和专用数字信号处理器等。此外还有专用集成电路，它分标准单元、门阵列和可编程逻辑器件PLD。PLD是近十几年来迅速发展的新型数字器件，目前应用十分广泛。§2半导体二极管和三极管的开关特性一、

4、半导体二极管的开关特性1、开关特性半导体二极管具有单向导电性，即外加正向电压（大于阈值电压）时导通，反之截止。所以相当于一个受外加电压极性控制的开关。二极管开关电路二极管的伏安特性A、电路分析：设：输入信号的高电平VIH=VCC，低电平VIL=0二极管D为理性器件，即正向导通电阻为0，反向电阻为∞。1）VI=VIH时，D截止，VO=VOH=VCC2）VI=VIL时，D导通，VO=VOL=0可以通过输入高、低电平控制二极管的开关状态，并在输出端得到相应的高、低电平。B、门限电压（阈值电压）：通常把电压VTH称为门限电压或阈值电压。硅管的阈值电压为0.6—

5、0.7V，锗管的阈值电压为0.2—0.3V。2、限幅电路（限幅器）A、电路功能：限幅电路的功能是将输入波形的一部分传送到输出端，其余部分抑制掉，可以对脉冲波形进行整形或变换。常用的有二极管串联上限限幅器、串联下限限幅器、串联双向限幅器；二极管并联上限限幅器、并联下限限幅器、并联双向限幅器。B、电路分析：限幅电路如图所示，设D工作在理想的开关状态。1）VI>VREF时，D导通，VO≈VI2）VI

6、限限幅器及工作波形图注意：在限幅器中，D截止时，D上反向电压不能超过D的反向击穿电压。二、半导体三极管的开关特性在脉冲与数字电路中，在大幅度脉冲信号作用下，半导体三极管交替工作在截止区与饱和区，作为开关元件来使用。1、三极管的基本开关电路及电路传输特性：三极管的基本开关电路及电路传输特性如图示：2、电路分析：A、当输入电压VIVON而小于某一数值时，三极管T工作在放大区。当输入电压有一较小变化时，会引起输出电压较大的变化。C、当输入电压大于某一数值时，三极管T工作在饱和区，相当

7、于开关闭合。硅管的阈值电压为0.6—0.7V，锗管的阈值电压为0.2—0.3V。3、举例：在图示电路中，试计算当输入端分别接0V、5V和悬空时输出电压U0的数值，并指出三极管工作在什么状态。假定三极管导通以后UBE=0.7V，电路参数如图中所注。解：当输入端悬空时，UBE=-10V，三极管处于截止状态，U0=10V。当输入端接Ui时，可利用戴维宁定理将接至基极与发射极间的外电路化简为由等效电压UE和等效电阻RE串联的单回路，如图所示。其中：若Ui=0V，则UE=-2.03V，故三极管处于截止状态，U0=10V。若Ui=5V，则UE=1.95V，而临界

8、饱和基极电流可见，IB>IBS，三极管处于饱和导通状态，U0=UCES=0.3V。§3TTL集