集成逻辑门电路

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1、第2章集成逻辑门电路二极管、三极管的开关特性分立元件门电路CMOS集成逻辑门TTL集成逻辑门不同类型门电路的接口门电路应用举例本章教学基本要求掌握：（１）与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、同或门、ＣＭＯＳ传输门、三态门、ＯＤ门和ＯＣ门等的逻辑功能（２）用波形图法分析数字逻辑电路的方法（３）推拉输出和高阻状态的含义熟悉：ＯＤ门和ＯＣ门负载电阻的计算本章教学基本要求了解：（１）半导体器件开关作用和开关特性（２）ＣＭＯＳ和ＴＴＬ电路结构及工作原理、外特性、主要参数、使用方法和注意事项（３）线与概念能够实现各种基本逻辑关系的电路称为门电路。二值逻辑变量1和0在电路中是两种截然相反

2、的状态，靠二极管、三极管开关的闭合和断开来控制和实现的，所以门电路也称开关电路。S为受控开关，当二极管、三极管截止时相当于S断开，输出为高电平。当二极管、三极管导通时，相当于S闭合，输出为低电平。2.1二极管、三极管的开关特性高电平和低电平为某规定范围的电位值，而非一固定值。高电平高电平低电平低电平正逻辑负逻辑2.1.1二极管的开关特性当输入信号为高电平时，二极管截止，输出为高电平当输入信号为低电平时，二极管导通，输出为低电平外电压U和电阻R较小,D的压降和内阻不可忽略时2.1.1二极管的开关特性等效于等效于等效于u和R均较大,D的压降和内阻均可忽略时外电阻R较大,但外电压u较小,D的压降

3、不可忽略时在动态情况下，二极管两端电压突然反向时，电流的建立和衰减总是滞后于电压的变化。这是因为当外加电压由反向突然变为正向时，PN结内部有一个因电荷积累形成一定浓度梯度的过程，从而引起扩散电流的过程，因而电流对电压而言稍有滞后。在外加反向电压作用下，PN结两侧堆积的存储电荷，会形成较大的瞬态反向电流。随着存储电荷的消散，反向电流会迅速衰减并趋于零。反向电流的大小和维持时间的长短，与正向导通时电流大小、反向电压和外电路电阻值及二极管本身特性有关反向电流从峰值衰减到它的0.1倍所需要的时间定义为为反向恢复时间tre当输入uI为低电平，使uBE

4、间相当于开关断开。三极管关断的条件和等效电路IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS负载线临界饱和线饱和区放大区截止区uBE

5、BE(sat)为饱和基极电压；UCE(sat)为饱和集电极电压。对硅管，UBE(sat)0.7V，UCE(sat)0.3V。在临界饱和点三极管仍然具有放大作用。uI增大使uBE>Uth时，三极管开始导通，iB>0，三极管工作于放大导通状态。IC(sat)QAuCEUCE(sat)OiCMNIB(sat)TS临界饱和线饱和区放大区截止区uBE

6、CE(sat)三极管饱和状态等效电路三极管的动态开关特性三极管内部电荷的建立和消散都需要一定的时间,所以集电极电流的变化滞后于基极电压的变化.输出电压的变化比输入电压的变化也相应地滞后.二、MOS管的开关特性MOS管的栅极g与沟道及衬底之间是绝缘的，极间电容的泄放电阻非常高。等效电路截止状态导通状态C1代表输入端的等效电容，它包含栅极与沟道之间的电容和前级输出端的等效电容。在截止状态下，漏源之间的内阻非常也可达到数量级。大（），可看作断路。在导通状态下，其内阻MOS管的动态开关特性由于器件内部、线间和负载电容的存在，电流和电压的变化都需要时间，所以在动态开关工作情况下（即在高、低电平间跳变

7、时），漏极电流的变化和输出电压的变化都将滞后于输入电压的变化。开关元件的开关时间是决定整个电路工作速度和最高工作频率的重要因素.分立元件门电路包括二极管门电路和三极管门电路两类。2.2.1二极管门电路一、二极管与门在输入端A、B中只要有一个（或一个以上）为低电平，则与该输入端相连的二极管必然出端Z为低电平。输出Z才是高电平。逻辑式为2.2分立元件门电路因获得正偏电压而导通，使输只有A、B同时为高电平时，ABZ000000