数字电子技术基础课件 第3章-1.ppt

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1、第三章门电路（第1讲）一、什么是门电路？（重点）二、二极管的开关特性（重点）三、二极管与门四、二极管或门五、三极管的开关特性（重点）六、三极管非门七、MOS管的开关特性（重点）八、MOS管非门一、什么是门电路？（重点）用以实现基本逻辑运算（与、或、非）和复合逻辑运算（与非、或非、与或非、同或、异或）的单元电路称为门电路。门电路实质就是开关电路(门只有开和关两种状态）。本章介绍的就是具体的开关电路的实现办法，即介绍逻辑符号的内部，以后的使用过程中就不管内部电路了，只拿出电路符号使用，注重他的外部特性。基本开关电路与逻辑电平VccRSYVccRSA我们的任务是寻找一种开关器件，

2、用外高低电平控制该器件的开与关。采用正逻辑，且有一定高低电平宽容度（如3.0V以上都是“1”，0.7伏以下都是“0”。）思考与讨论：电平与电压的区别是什么？VccVccVcc(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UON=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：客观世界中，没有理想开关。继电器、接触器等开关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MOS管

3、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。数字电路中正是采用了二极管、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。静态特性正向导通时VON≈0.7V（硅）0.3V（锗）rD≈几Ω～几十Ω相当于开关闭合二极管的伏安特性曲线二、二极管的开关特性（重点）rDVON正向等效电路一，Vcc和RL都很小时。正向等效电路二，rD与RL比可以忽略。正向等效电路三，rD和VON都忽略。VON大电阻反向截止时反向饱和电流极小反向电阻很大（约几百kΩ）相当于开关断开二极管的伏安特性曲线反向理想开关动态特性：理解与记忆：若输入信号频率过高，二极管会

4、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：是指反向电流从它的峰值衰减到峰值的十分之一所经过的时间。一般为纳秒数量级（通常tre≤5ns）。PN三、二极管与门SVccRAVccRSA单个二极管构成的开关电路Vcc=5V当A=5V时，Y为高电平，当A=0V时，Y=0.7V。YVccY=A.B缺点：1、多级电平偏移；2、负载电阻的改变会影响输出高电平四、二极管或门VccY=A+B缺点：1、多级电平偏移；2、负载电阻的改变会影响输出高电平静态特性及开关等效电路在数字电路

5、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。五、三极管的开关特性（双极型）(1)截止状态Vi为低电平时，满足VBEIBS三极管的动态特性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ts六、三极管非门VccVccRSA书上有关计算例题自学七、MOS管的开关特性（重点）静态特性：说明：VDS不是为0，而是很小。K为常数，与沟道载流子迁移率、绝缘层介电常数、栅层厚度、沟道宽度、沟道长度有关。MOS管的开关等效电路动态特性：与双极型三极管基本相同。其它类型的MOS

6、管八、MOS管非门VccVccRSAAY总结：以上非门用的都是单开关，主要缺点是功耗比较大，为了克服这个缺点，将单开关中的电阻用另一个开关来代替，就形成了如右图的互补开关电路。下一节介绍的CMOS门电路就是互补的形式。在数字集成电路中得到了广泛应用。