数字电路第3章集成逻辑门

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1、第三章集成逻辑门主要内容3.1晶体管的开关特性3.2TTL集成逻辑门3.3ECL逻辑门与I2L电路3.4MOS逻辑门3.5CMOS电路3.1晶体管的开关特性3．二极管开关应用电路(1)限幅电路功能：输出电压随输入电压在一定范围内作相应变化，而当输入电压超出该范围时，输出电压保持不变。3.1.1晶体二极管开关特性A．二极管串联下限限幅器B．二极管串联双向限幅器C．二极管并联下限限幅器D．二极管并联双向限幅器3.1晶体管的开关特性A．二极管串联下限限幅器工作原理(VREF1为限幅电平)①当VI>VREF1时，D，VO≈VI②当

2、VIVREF1，A点电压是关键，为此先确定无输入电压时VA：当uI=0时，D1截止，D2导通，VA=VREF1+(VREF2-VREF1)R1/(R1+R2)(VREF1

3、uIVREF2分析:当uI≤VREF2时D1截止D2导通uO=VREF2当uI≥VREF1时D1导通D2截止uO=VREF1当VREF2

4、如图3-1-10所示3．二极管开关应用电路(2)钳位电路3.1.1晶体二极管开关特性课外阅读3.1晶体管的开关特性3.1.2晶体三极管开关特性1．稳态开关特性截止状态当VB≈VE+Vth且VBVE+Vth且VB>VC时iB>IBS=(VCC－VCES)/βRC，VO=VCES≈0iC=(VCC－VC

5、ES)/RC≈VCC/RCT(集电结、发射结均为正偏)定义：S=iB/IBS为饱和系数（IBS为临界饱和基极电流）BCE三极管截止与饱和的判断方法饱和状态的判断假设三极管饱和，用等效电路(b)代替三极管，分别计算iB、IBS，判断iB>IBS三极管截止的等效电路三极管饱和的等效电路截止状态的判断假设三极管截止，用三个极相互断开的等效电路代替三极管，如图(a)，计算uBE，判断uBE

6、况发射结反偏集电结反偏uBE<0，uBC<0发射结正偏集电结反偏uBE>0，uBC<0发射结正偏集电结正偏uBE>0，uBC>0集电极电流iC＝0iC＝βiBiC＝ICSCE间电压uCE＝VCCuCE＝VCC－iCRcuCE＝UCES＝0.3V工作特点CE间等效电阻很大相当开关断开可变很小相当开关闭合课外阅读3.1晶体管的开关特性2．瞬态开关特性三极管（结电容）在脉冲波形的作用下交替工作在截止和饱和两种状态，三个极之间存在着电荷的累积和消失，该过程类似电容的充放电,因此状态的变换需要时间。在如下电路中，在输入脉冲电压的作用下

7、，集电极电流和输出电压的波形如右图所示。3.1.2晶体三极管开关特性3.1晶体管的开关特性3.1.2晶体三极管开关特性延迟时间tdiC从正跳沿上升到0.1ICS的时间上升时间triC从0.1ICS上升到0.9ICS的时间开通时间ton：ton=td+tr反映从截止到饱和所需要的时间存储时间tsiC从负跳沿下降到0.9ICS的时间下降时间tfiC从0.9ICS下降至0.1ICS的时间关断时间toff：toff=ts+tf反映从饱和到截止所需要的时间2．瞬态开关特性一般toff>ton，而toff中起主要作用的是ts3.1晶体管

8、的开关特性3．晶体三极管开关应用电路3.1.2晶体三极管开关特性反相器（倒相器）三极管交替工作于截止和饱和状态在实际运用中，利用加速电容来改善三极管的瞬态开关特性当输入电压VL→VH时：电容电压不能突变，短路，iB很大，使三极管迅速进入饱和状态，开通时间ton↓。随着电容的充电，iB↓。最