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时间：2020-01-19
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1、与非门的逻辑功能：输入有“0”，输出为“1”输入全为“1”，输出才为“0”F1=AB或非门的逻辑功能：输入有“1”，输出为“0”输入全为“0”，输出才为“1”F2=A+B异或门的逻辑功能：输入相同，输出为“0”输入不同，输出为“1”ABF=1F=AB知识回顾F1=ABF2=A+BABF=1F=AB内部电路是什么样的，如何实现相应的逻辑功能？内部电路不同，逻辑功能相同，如何正确使用？知识回顾第三章逻辑门电路3.1半导体器件的开关特性3.3TTL逻辑门电路3.4MOS逻辑门电路3.2基本逻辑门电路PN结的构成半导体材料经不同掺杂过程，可使其内部的电子和空穴的浓度各不相同
2、。浓度大的称为多数载流子，浓度小的称为少数载流子。多子为电子的是N型材料；多子为空穴的是P型材料。晶体二极管和三极管由P型和N型半导体材料复合而成，P型和N型半导体材料贴在一起，其接合部称为结。二极管有一个结，三极管有两个结。3.1半导体器件的开关特性1、二极管的开关特性3.1半导体器件的开关特性ui＝0V时，二极管截止，如同开关断开，uo＝0V。ui＝5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo＝4.3V。Ui<0.5V时，二极管截止，iD=-Is。Ui>0.5V时，二极管导通。iD=Is(eqv/kT-1)二极管的瞬态开关特性反向恢复时间是影响二极管开关特性的主要
3、因素2、三极管的开关特性3.1半导体器件的开关特性三极管的符号及结构图如图所示：三个极——基极（b）、发射极（e）、集电极（c）。两个PN结——发射结、集电结。UBE=VI-RBIBVO=UCE=VCC-RCIC＋－RbRc+VCCbce＋－截止状态饱和状态iB≥IBSui=<0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3V饱和区截止区放大区②ui=0.3V时，因为uBE<0.5V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压：①ui=1V时，三极管导通，基极电流：因为04、工作在放大状态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA，输出电压：三极管临界饱和时的基极电流：uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5Vuo=VCC=5V③ui＝3V时，三极管导通，基极电流：而因为iB>IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压：uo＝UCES＝0.3V三极管瞬态开关特性延迟时间上升时间存储时间下降时间对上升沿：三极管从截止到导通，称为开通时间TON它包括：TON=Td+Tr延迟时间TD，主要对应位垒电容的充电过程。上升时间TR，主要对应扩散电容的充电过程。对下降沿：三极管从导通到截止，称为关断时间TOFF它包括：TOFF=TS+Tf存储时5、间TS，主要对应扩散电容的放电过程。下降时间Tf，主要对应位垒电容的放电过程。一、二极管与门和或门电路1．与门电路3.2基本逻辑门电路输入输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V0V0V5V0101BLA0011输入0001输出与逻辑真值表2．或门电路输入输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V5V5V5V0101BLA0011输入0111输出或逻辑真值表二、三极管非门电路输入输出VA（V）VL（V）0V5V5V0VLA01输入10输出非逻辑真值表二极管与门和或门电路的缺点：（1）在多个门串接使用时，会出现低电6、平偏离标准数值的情况。（2）负载能力差。解决办法：将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。三、DTL与非门电路工作原理：（1）当A、B、C全接为高电平5V时，二极管D1～D3都截止，而D4、D5和T导通，且T为饱和导通，VL=0.3V，即输出低电平。（2）A、B、C中只要有一个为低电平0.3V时，则VP≈1V，从而使D4、D5和T都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。所以该电路满足与非逻辑关系，即：3.3TTL集成逻辑门电路一、TTL与非门的基本结构及工作原理1．TTL与非门的基本结构TTL与非门的基本结构一．TTL与非门的工作原理（1）输入全为高电平3.7、6V时。T2、T3饱和导通，实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输出为低电平。由于T2饱和导通，VC2=1V。T4和二极管D都截止。由于T3饱和导通，输出电压为：VO=VCES3≈0.3V该发射结导通，VB1=1V。T2、T3都截止。（2）输入有低电平0.3V时。实现了与非门的逻辑功能的另一方面：输入有低电平时，输出为高电平。忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V。由于T4和D导通，所以：VO≈VCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6（V）综合上述两种情况，该电路满足与非的逻辑功能，即：二、TTL与非门的开关速度1
4、工作在放大状态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA，输出电压：三极管临界饱和时的基极电流：uo=uCE=UCC-iCRc=5-1.5×1=3.5Vuo=VCC=5V③ui＝3V时，三极管导通，基极电流：而因为iB>IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压：uo＝UCES＝0.3V三极管瞬态开关特性延迟时间上升时间存储时间下降时间对上升沿：三极管从截止到导通，称为开通时间TON它包括：TON=Td+Tr延迟时间TD，主要对应位垒电容的充电过程。上升时间TR，主要对应扩散电容的充电过程。对下降沿：三极管从导通到截止，称为关断时间TOFF它包括：TOFF=TS+Tf存储时
5、间TS，主要对应扩散电容的放电过程。下降时间Tf，主要对应位垒电容的放电过程。一、二极管与门和或门电路1．与门电路3.2基本逻辑门电路输入输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V0V0V5V0101BLA0011输入0001输出与逻辑真值表2．或门电路输入输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V5V5V5V0101BLA0011输入0111输出或逻辑真值表二、三极管非门电路输入输出VA（V）VL（V）0V5V5V0VLA01输入10输出非逻辑真值表二极管与门和或门电路的缺点：（1）在多个门串接使用时，会出现低电
6、平偏离标准数值的情况。（2）负载能力差。解决办法：将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。三、DTL与非门电路工作原理：（1）当A、B、C全接为高电平5V时，二极管D1～D3都截止，而D4、D5和T导通，且T为饱和导通，VL=0.3V，即输出低电平。（2）A、B、C中只要有一个为低电平0.3V时，则VP≈1V，从而使D4、D5和T都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。所以该电路满足与非逻辑关系，即：3.3TTL集成逻辑门电路一、TTL与非门的基本结构及工作原理1．TTL与非门的基本结构TTL与非门的基本结构一．TTL与非门的工作原理（1）输入全为高电平3.
7、6V时。T2、T3饱和导通，实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输出为低电平。由于T2饱和导通，VC2=1V。T4和二极管D都截止。由于T3饱和导通，输出电压为：VO=VCES3≈0.3V该发射结导通，VB1=1V。T2、T3都截止。（2）输入有低电平0.3V时。实现了与非门的逻辑功能的另一方面：输入有低电平时，输出为高电平。忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V。由于T4和D导通，所以：VO≈VCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6（V）综合上述两种情况，该电路满足与非的逻辑功能，即：二、TTL与非门的开关速度1
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