数字电路与逻辑设计 第2讲.ppt

《数字电路与逻辑设计 第2讲.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、数字逻辑与数字系统第二讲逻辑门电路基本要求1、了解分立元件与、或、非、或非、与非门的电路组成、工作原理、逻辑功能及其描述方法；2、掌握逻辑约定及逻辑符号的意义；3、熟练掌握TTL与非门典型电路的分析方法、电压传输特性、输入特性、输入负载特性、输出特性；了解噪声容限、TTL与非门性能的改进方法；4、掌握OC门、三态门的工作原理和使用方法，正确理解OC门负载电阻的计算及线与、线或的概念；5、掌握CMOS反相器、与非门、或非门、三态门的逻辑功能分析，CMOS反相器的电压及电流传输特性；逻辑约定数字电路中关于高、低电平的概

2、念VH——高电平1VL——低电平0逻辑电平：由半导体电子元器件组成的逻辑电路,表现为“0”和“1”两个不同的状态,常用一个电压范围表示叫做逻辑0和逻辑1,或叫做0态和1态，统称逻辑电平。逻辑电平不是物理量，而是物理量的相对表示。表示的是一定的电压范围，不是一个固定值逻辑门电路的分类：分立元件集成逻辑门电路双极型——MOS——1、按所采用的半导体器件进行分类采用双极型半导体器件作为元件,速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。采用金属-氧化物半导体场效应管作为元件。结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢

3、。双极型集成电路又可进一步可分为：二极管-晶体管逻辑电路DTL(DiodeTransistorLogic)晶体管-晶体管逻辑电路TTL(TransistorTransistorLogic)；发射极耦合逻辑电路ECL(EmitterCoupledLogic)。集成注入逻辑电路I2L(IntegratedInjectionLogic)MOS集成电路又可进一步分为：PMOS(P-channelMetalOxideSemiconductor)；NMOS(N-channelMetalOxideSemiconductor)；C

4、MOS(ComplementMetalOxideSemiconductor)。CMOS电路应用较普遍，不但适合通用逻辑电路的设计，而且综合性能最好。小规模集成电路（SSI）0~9个二输入门中规模集成电路（MSI）10~99个门大规模集成电路（LSI）100个门以上超大规模集成电路（VLSI）超过1000个门2、按集成电路规模的大小进行分类数字集成电路二、三极管的开关特性第一节二极管和三级管的开关特性一、二极管的开关特性TTL管的开关特性MOS管的开关特性二极管的开关特性理想：☀接通时，接触电阻为0，无压降☀断开时，

5、接触电阻为∞，无电流实际：☂0Uth后，二极管导通，当Uth=0.7V，iD=(ui-0.7)/R，二极管VD可等效为一个有0.7V压降的闭合开关☂ui<0时，二极管反向截止，等效为一个断开的开关一、二极管的开关特性在动态情况下，即当给二极管加上突变的电压时，二极管的动态特性如右图所示,①当外加电压由反向突然变为正向时，要等到PN结内部建立起足够的电荷梯度后才能产生扩散电流；②当外加电压由正向突然变为反向时，由于PN结内堆积了一定数量的存储电荷，有较大的瞬态反向电流，随着电荷的消

6、散，反向电流迅速减小并趋于零。人们把反向电流从峰值衰减到峰值的十分之一所经过的时间定义为反向恢复时间。二极管的动态特性二、三极管的开关特性TTL管的开关特性MOS管的开关特性（1）TTL管的开关特性在数字电路中，三极管常常工作于截止和饱和状态，并在这两个状态之间进行快速转换。工作状态截止放大饱和条件ib≈00Ics/β偏置情况发射结和集电结均反偏发射结正偏，集电结反偏发射结和集电结均正偏集电极电流ic≈0ic=ib×βic=Ics≈Vcc/Rc且不随ib增加改变管压降Vce=VccVce=V

7、cc-icRcVce≈0.3VC、e间等效内阻很大，相当于开关断开恒流源很小，相当于开关闭和下图示出了一个用双极型三极管及其特性曲线。可知，三极管可分别工作在饱和区、放大区、及截止区，开关电路中，三极管分别工作在饱和区和截止区。三极管开关电路三极管的特性曲线ib=0ib=ics/βib=20uA在分析三极管开关电路时，往往用左图所示电路来等效三极管开关电路。动态时，即三极管在截止与饱和两种状态迅速转换时，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往往滞后于输入电压的变化，因而输出电压uo也必定

8、滞后输入电压，如右图所示。三极管开关的等效电路三极管电路的动态特性(a)截止状态(b)饱和状态（2）MOS管的开关特性MOS管是金属－氧化物－半导体场效应管(Metal-oxide-semiconductorField-EffectTransistor)的简称，因为它只有一种载流子参与导电故也称单极型三极管。由MOS管的输出特性曲线可知，它在工作时也有三个