数字电路与数字逻辑 第3章_门电路

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1、第三章逻辑门电路授课教师：孙虹本章学习重点熟悉开关器件（二极管、三极管BJT）的开关特性【BJT：BipolarJunctionTransistor】掌握由分立元件构成的基本逻辑门电路①二极管与门电路②二极管或门电路③非门——BJT反相器本章学习重点TTL逻辑门电路一般了解它们的内部结构重点掌握它们的逻辑功能和外特性逻辑门电路的主要技术参数,如:扇入扇出数、噪声容限等TTL门电路中的OC门和三态门CMOS门电路与TTL门电路相比各有哪些优缺点CMOS传输门第2章逻辑门电路一．二极管的开关特性二．BJT的开关特性三．基本逻辑门电路四．TTL逻辑门

2、电路五．CMOS逻辑门电路返回一．二极管的开关特性首先来看一下获得高、低电平的基本原理：当开关S断开时，输出电压vO为高电平；当开关S接通后，输出便为低电平。以下讨论的开关S是用半导体二极管或三极管构成的。返回二极管的开关特性表现在：正向导通与反向截止这样两种不同状态之间的转换过程。（一）半导体二极管相关知识二极管的几种外形二极管的几种常见结构和符号二极管的基本特性：单向导电性二极管的伏安特性正向偏置时→二极管导通反向偏置时→二极管截止i—为流过二极管的电流；v—为加到二极管两端的电压；vT—为温度的电压当量，常温下等于26mV（二）二极管的

3、开关特性当vi=0(即输入为低电平)时：D导通，输出vo＝0为低电平；——相当于开关闭合状态当vi=VCC(即输入为高电平)时：D截止，输出vo＝VCC为高电平；——相当于开关断开状态二．三极管的开关特性（一）半导体三极管的结构（1）三极管的几种外形返回（2）三极管的几种常见结构和符号常用双极型三极管的两种类型：（b）PNP型（a）NPN型（3）双极型三极管的特性曲线（a）输入特性曲线以基极b和发射极e之间的发射结作为输入回路而得该曲线。它与半导体二极管正向导通时的V-I特性曲线相同。（b）输出特性曲线以集电极c和发射极e之间的回路作为输出回路

4、，而得该输出曲线。半导体三极管的开关特性当vi=0(即输入为低电平)时：T截止，输出vo＝VCC为高电平；——相当于开关断开状态当vi=VCC(即输入为高电平)时：T导通，输出vo＝0为低电平；——相当于开关闭合状态三.分立元件构成的门电路二极管与门返回二极管或门三极管非门（反相器）四.TTL集成门电路（一）TTL反相器典型电路通常把它分成三部分：输入级（Rb1和T1）倒相级（Rc2、T2和Re2）输出级（Rc4、D和T3）返回TTL反相器电路【分析工作原理（1）】当输入为高电平，假设vI=VIH=3.6V时：T1处于发射结和集电结倒置使用的放

5、大状态，而T2和T3处于饱和状态，T4和D均截止，故此时输出vo≈0.2V，为低电平输出。TTL反相器电路【分析工作原理（2）】当输入为低电平，假设vI=VIH=0.2V时：T1发射结导通，T2和T3均截止，而T4和D处于饱和状态，故此时输出vo≈3.6V，为高电平输出。TTL反相器电路【几点说明】输出端属于推拉式输出级。其优点是：既能提高开关速度，又能提高带负载能力。二极管D1的作用：为确保T3饱和导通时T4可靠地截止而串的。TTL集成门电路的某个输入端悬空，相当于输入端接1。TTL反相器的电压传输特性就是的关系曲线，如下图所示。AB段——截

6、止区BC段——线性区CD段——转折区DE段——饱和区（二）TTL与非门电路把TTL反相器的输入端修改为多输入端的形式，就变成了TTL与非门电路。多输入端典型电路TTL与非门的技术参数（1）传输特性【如前介绍】（2）输入和输出的高、低电压由前面TTL反相器的传输特性上可以求得输入和输出的高、低电压的数值如下：输出高电压VOH≈VO(A)=3.6V输出低电压VOL=VCES=0.2V输入低电压VIL=VI(B)=0.4V输入高电压VIH=VI(D)=1.2V74系列门电路的标准参数为：VON(min)＝2.4V；VOL(max)＝0.4VVIH(m

7、in)＝2.0V；VIL(max)＝0.8V（3）噪声容限在保证高、低电平基本不变（或者说变化的大小不超过允许限度）的条件下，输入电平的允许波动范围，称为输入端噪声容限。它表示门电路的抗干扰能力。输入为高电平时的噪声容限：VNH=VOH(min)-VIH(min)输入为低电平时的噪声容限：VNL=VIL(max)-VOL(max)（三）集电极开路门（OC门：【OpenCollector】）定义集电极开路是指TTL与非门电路的推拉式输出级中，删去电压跟随器。电路结构及逻辑符号OC门的特点OC门最显著的特点就是：可以线与。所谓“线与”，就是将多个O

8、C门的输出端并联（即各输出端用一根导线直接连接起来）以实现与逻辑的功能（如右图所示）计算OC门负载电阻最大值的工作状态式中：VCC——直流电源电压；V