基本逻辑门功能及表示方法.ppt

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1、第2章逻辑门电路2.1概述2.2基本逻辑门电路2.2.1二极管与门2.2.2二极管或门2.2.4三极管非门返回结束放映10/5/20211复习请回忆实现与、或、非逻辑的开关电路形式?它们有何共同特点?开关电路与逻辑电路是如何联系起来的?10/5/202122.1概述实现各种基本逻辑关系的电路称为门电路。数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管工作在开关状态。导通状态:相当于开关闭合截止状态:相当于开关断开。逻辑变量←→两状态开关:在逻辑代数中逻辑变量有两种取值:0和1;电子开关有两种状态:闭合、断开。半导

2、体二极管、三极管和MOS管,则是构成这种电子开关的基本开关元件。10/5/20213(1)静态特性:断开时,开关两端的电压不管多大,等效电阻ROFF=无穷,电流IOFF=0。闭合时,流过其中的电流不管多大,等效电阻RON=0,电压UAK=0。(2)动态特性:开通时间ton=0关断时间toff=0理想开关的开关特性:10/5/20214客观世界中,没有理想开关。乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关,但动态特性很差,无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。半导体二极管、三极管和M

3、OS管做为开关使用时,其静态特性不如机械开关,但动态特性很好。10/5/202152.1.1二极管的开关特性返回1.静态特性及开关等效电路正向导通时UD(ON)≈0.7V(硅)0.3V(锗)RD≈几Ω~几十Ω相当于开关闭合图2-1二极管的伏安特性曲线10/5/20216反向截止时反向饱和电流极小反向电阻很大(约几百kΩ)相当于开关断开图2-1二极管的伏安特性曲线10/5/20217图2-2二极管的开关等效电路(a)导通时(b)截止时图2-1二极管的伏安特性曲线开启电压理想化伏安特性曲线10/5/20218

4、2.动态特性:若输入信号频率过高,二极管会双向导通,失去单向导电作用。因此高频应用时需考虑此参数。二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间。通常后者所需的时间长得多。反向恢复时间tre:二极管从导通到截止所需的时间。一般为纳秒数量级(通常tre≤5ns)。10/5/202192.1.2三极管的开关特性1.静态特性及开关等效电路在数字电路中,三极管作为开关元件,主要工作在饱和和截止两种开关状态,放大区只是极短暂的过渡状态。图2-3三极管的三种工作状态(a)电路(b)输出特性曲线返回10/5/20

5、2110开关等效电路(1)截止状态条件:发射结反偏特点:电流约为010/5/202111(2)饱和状态条件:发射结正偏,集电结正偏特点:UBES=0.7V,UCES=0.3V/硅10/5/202112图2-4三极管开关等效电路(a)截止时(b)饱和时10/5/2021132.三极管的开关时间(动态特性)图2-5三极管的开关时间开启时间ton上升时间tr延迟时间td关闭时间toff下降时间tf存储时间ts10/5/202114(1)开启时间ton三极管从截止到饱和所需的时间。ton=td+trtd:延迟时间

6、tr:上升时间(2)关闭时间toff三极管从饱和到截止所需的时间。toff=ts+tfts:存储时间(几个参数中最长的;饱和越深越长)tf:下降时间toff>ton。开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。10/5/202115门电路的概念:实现基本和常用逻辑运算的电子电路,叫逻辑门电路。实现与运算的叫与门,实现或运算的叫或门,实现非运算的叫非门,也叫做反相器,等等。2.2基本逻辑门电路分立元件门电路和集成门电路:分立元件门电路:用分立的元件和导线连接起来构成的门电路。简单、经济、功耗低,负载差。集成

7、门电路:把构成门电路的元器件和连线都制作在一块半导体芯片上,再封装起来,便构成了集成门电路。现在使用最多的是CMOS和TTL集成门电路。10/5/2021162.2.1二极管与门电路1.电路2.工作原理A、B为输入信号(+3V或0V)F为输出信号VCC=+12V表2-1电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V返回10/5/202117用逻辑1表示高电平(此例为≥+3V)用逻辑0表示低电平(此例为≤0.7V)ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V

8、0.7V3V3V3.7V3.逻辑赋值并规定高低电平4.真值表ABF000010100111表2-2二极管与门的真值表A、B全1,F才为1。可见实现了与逻辑10/5/2021185.逻辑符号6.工作波形(又一种表示逻辑功能的方法)7.逻辑表达式F=AB图2-6二极管与门(a)电路(b)逻辑符号(c)工作波形10/5/2021192.2.2二极管或门电路1.电路2.工作原理电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0V0V3V2.3V

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