数字电子技术第3章逻辑门电路

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1、第二章逻辑门电路基本要求：了解MOS管和BJT管的开关特性了解CMOS电路、TTL电路的组成、工作原理掌握典型CMOS和TTL门的逻辑功能、特性、参数和使用方法了解其他逻辑门电路的特点了解逻辑门使用中应注意的问题前面：基本逻辑运算（逻辑门）做为黑匣子，只关心输入、输出间的逻辑关系本章：打开黑匣子，了解内部结构、工作原理，掌握外特性。3.2TTL逻辑门电路3.2.1BJT的开关特性1、BJT的静态开关特性截止状态-2V0.3V使发射结反偏或小于死区电压iB≈0,iC≈0vCE≈VCCDC3.2TTL逻辑门电路3.2.1BJT的开关特性1、B

2、JT的静态开关特性5V较大正偏电压0.2~0.3ViC≈ICS=VCC/RCiB较大c、e间相当于一个受iB控制的开关饱和状态iC＝ICS≈很小，约为数百欧，相当于开关闭合可变很大，约为数百千欧，相当于开关断开c、e间等效内阻VCES≈0.2~0.3VVCE＝VCC－iCRcVCE≈VCC管压降且不随iB增加而增加iC≈iBiC≈0集电极电流发射结和集电结均为正偏发射结正偏，集电结反偏发射结和集电结均为反偏偏置情况工作特点iB>iB≈0条件饱和放大截止工作状态BJT的开关条件0

3、2-VB1tOiCICS0.1ICS0.9ICStrtdtstf对上图的BJT施加如图的激励，上升沿和下降沿都有延时。延迟时间td上升时间tr存储时间ts下降时间tf开通时间关闭时间输出电流的响应如下图：tontoffVCCvIiCRbRCvOT①当BJT由截止到饱和导通需基区电荷积累时间—开通时间ton②当BJT由饱和导通到截止需基区电荷消散时间—关闭时间toffBJT的转换过程需ton和toff的原因：如欲↘ton，加大正向基极电流；如欲↘toff，加大反向基极电流。BJT基区存在电荷存储效应总结：VCCvIiCRbRCvOT3.2.

4、2BJT反相器的动态性能截止放大饱和V1V2vOOvI逻辑0逻辑1传输特性曲线RbALVccRcTvivo①当viV2时，T饱和导通,vo=VCES=0.2V，输出低电平。③当V1

5、通需基区电子电荷存储时间（开通时间）T饱和导通截止需基区电子电荷消散时间（关闭时间）1）输出电压由低向高过渡2）输出由高向低过渡由以上两个原因，基本BJT反相器的动态特性不理想RbCLRcVCCRbCLRcVCC充电过程延长了vo的上升时间放电过程延长了vo的下降时间2.考虑负载电容在输出电平转换过程中的充、放电时间τ充电=RCCL3.2.3TTL反相器的基本电路TTL反相器中加入了输入极，加速了BJT基区存储电荷的存储和消散，提高了开关速度。TTL反相器引入了推挽式输出级，加速负载电容的充放电过程，减少了时延。针对由于BJT的开关时间

6、引起的动态性能下降:针对由电容性负载引起的时延：BJT反相器动态特性不理想一.电路结构Rc2VCCT2vI负载T3负载vOT4DRc4Re2T1Rb1vI输出级中间级（倒相级）输入级BJT反相器截止vIvOVCCT1T2T4T3D负载Rb1Rc2Rc4Re23.6V全导通，2.1V倒置的放大状态正向偏置反向偏置2.1V=0.2V0.9V0.2V0.7V实现了：输入高，输出低饱和二.工作原理vIvOVCCT1T2T4T3D负载Rb1Rc2Rc4Re20.2V0.9V截止导通需2.1V导通0.7V=5V-1.4V=3.6V实现了：输入低，输出

7、高由此可见电路的输出和输入之间满足非逻辑关系T2的e极、c极输出互补信号，分别驱动T3、T4——中间级也称倒相级。输出级在稳定状态下T3和T4总是一个导通而另一个截止，——称为推拉式或推挽式输出电路。二极管D保证T3饱和导通时T4可靠地截止。三.输入级和输出级的作用1、输入级的作用:提高BJT管子开关速度，改善动态特性。vIvOVCCT1T2T4T3D负载Rb1Rc2Rc4Re23.60.2饱和饱和0.9V饱和到截止，需要基区电荷消散时间1.4V放大区集电极电流基区电荷迅速消散截止T4导通，做电压跟随相当于一个小电阻集电极电流加大，T3迅

8、速截止Rc2VCCT2vI负载T3负载vOT4DRc4Re2T1Rb1vI0.23.6截止提供大的基极电流2、输出级的作用：vOVCCT2T4T3D负载Rc2Rc4Re2(1)输出端接CL时i