数字电路课件--第二章门电路.ppt

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1、第二章门电路概述分立元件门电路TTL门电路MOS门电路TTL门电路与CMOS门电路小结2.1概述门电路——实现基本逻辑关系的电子电路主要构成逻辑门电路的性能和特点——逻辑特性、电气特性本章讨论：内部结构、工作原理、外部特性双极性逻辑门电路DTL——二极管、三极管逻辑门电路TTL——晶体管、晶体管逻辑门电路ECL——发射极耦合逻辑门电路HTL——高阈值逻辑门电路I2L——高集成度逻辑门电路单极性逻辑门电路（场效应管）NMOSPMOSCMOS——互补对称型返回2.2分立元件门电路分立元件的开关特性：理

2、想开关特性:开关K断开时，开关两端的电压为外部电压，通过开关的电流为0，开关等效电阻为∞。开关闭合时，开关两端电压为0，开关等效电阻为0二极管开关特性三极管开关特性MOS管开关特性正负逻辑及其它分立元件门电路二极管与门二极管或门三极管反相器DTL门电路返回二极管开关特性二极管符号二极管加正向电压如图a所示：若VE＞V0,二极管导通,二极管导通电压VD=0.7V硅管（VD=0.2V锗管）二极管加反向电压如图b所示：若VE＜0V二极管截止I=0结论——二极管具有单向导电性返回三极管开关特性三极管符号三

3、极管的工作状态三极管有三个工作状态：截止状态、放大状态和饱和状态分析结论——在数字电路中三极管作为开关元件主要工作在饱和状态（“开”态）和截止状态（“关”态）当Vi=ViL（＜VBE）时，T截止VO=EC当Vi=ViH时（且iB＞iBS），T饱和导通VO=VCES≈0.2V返回三极管工作状态——分析三极管的工作状态截止状态：当输入电压Vi较小时，VBE＜0，iB、iE、iC≈0，RC上无压降。输出电压VCE等于VCC放大状态：当输入电压Vi上升（＞0.7V），三极管导通，有iC=ßiB、iE=iC

4、+iB，在放大状态下（iB＜iBS），输出电压VCE=VCC-iCRC饱和状态：随着输入电压Vi继续上升，iB、iE、iC增加，VCE=VCC-iCRC减小，三极管集电极正偏。iB＞iBS，输出电压VCE=VCES（≈0.3V硅管）返回MOS管开关特性MOS管结构图及逻辑符号NMOS管工作原理分析MOS管工作在截止与导通状态结论:VGS＜VTH时，NMOS管截止，V0=VDD（R很大）VGS＞VTH时，NMOS管导通，V0≈0V（R较小）（VTH——开启电压或阈值电压）返回NMOS管工作原理MOS

5、管的工作原理分析1.在栅_源极间加正向电压VGS,衬底感应出电子,当VGS较小时,感应的电子被衬底空穴中和,iDS=0(iDS:漏_源极电流)。称高阻区(截止区)2.当VGS电子，产生电子层N沟道.当VGS>VTH,在外电场VDS作用下,iDS>0。称电阻区。NMOS为导通状态。3.由于iDS,沿沟道DS有压降,当VDSVGD，使VGD

6、管工作在截止状态，iDS≈0，输出电压VDS≈VDD称“关态”导通状态：若VGS大于NMOS管的开启电压VT，则NMOS管工作在导通状态，iDS=VDD/（RD+rDS），输出电压VDS=rDSVDD/（RD+rDS）（当rDS＜＜RD，则VDS≈0V）称“开态”返回正负逻辑及其它数字电路中的高电平与低电平电路中能区分高、低电平既可——使门电路导通或截止。一般地，其取值有允许的范围——由电路特性决定。数字电路中的正负逻辑问题正负逻辑的定义：设定：VL为0，VH为1——正逻辑VL为1，VH为0——负

7、逻辑正负逻辑的描述:正与逻辑负或逻辑*真值表：*表达式：*真值表：*表达式：*逻辑图*逻辑图返回ABY000110110001111001001110二极管与门二极管与门——能实现与逻辑功能的电路称为与门二极管与门电路分析逻辑真值表、逻辑符号与表达式返回真值表逻辑表达式逻辑符号ABY000110110001二极管与门_原理分析二极管与门电路分析：设输入高电平为3V，输入低电平为0V。VCC=5V*当VA、VB均为高电平，二极管DA、DB均导通，VY=VA+VDA=3+0.7=3.7V*当VA、VB

8、均为低电平，二极管DA、DB均导通，VY=VA+VDA=0+0.7=0.7V*当VA为低电平、VB为高电平，二极管DA导通，VY=VA+VDA=0+0.7=0.7V*当VA为高电平、VB为低电平，二极管DB导通，VY=VA+VDA=0+0.7=0.7V结论：实现与关系返回二极管或门二极管或门——能实现或逻辑功能的电路称为或门二极管或门电路分析逻辑真值表、逻辑符号与表达式真值表逻辑表达式逻辑符号ABY000110110111返回二极管或门_原理分析二极管或门电路分析：设输入高电平为3