电子技术 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 作者 王建珍 06.ppt

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1、授课教师：电子技术Chapter6逻辑门电路基础§6.1概述§6.2二极管的开关特性§6.3双极型三极管的开关特性§6.4MOS晶体管的开关特性§6.5基本逻辑门电路§6.6TTL集成门电路§6.7CMOS集成逻辑门电路10/5/20212电子技术§6.1概述逻辑门电路是数字电路最基本的单元电路，实现对信号通过与否的控制。10/5/20213电子技术§6.2二极管的开关特性理想开关应具有特性：①开关S断开时，通过开关的电流i=0，开关两端点呈现电阻为无穷大。②开关S闭合时，开关两端电压u=0，开关两端点呈现电阻为

2、零。③开关S的接通和断开动作瞬间完成。④上述开关特性不受其他因素（如温度等）影响。。6.2.1二极管的理想开关特性图6-2理想开关10/5/20214电子技术§6.2二极管的开关特性电路处于相对稳定状态下晶体管所呈现的开关特性，称为稳态开关特性。6.2.2二极管的实际开关特性图6-3二极管开关电路可以用输入信号uI的高、低电平控制二极管的开关状态，在输出端得到相应的高、低电平输出信号uO。当外加电压uI是一脉冲信号时，二极管将随脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。10/5/20215电子技术§6.2二极管

3、的开关特性图6-4二极管伏安特性的几种近似方法二极管的3种近似伏安特性曲线和对应的等效电路。10/5/20216电子技术§6.3双极型三极管的开关特性图6-5基本单管共射电路法1．三极管稳态开关特性uBE=uI−RBiBuO=uCE=VCC− RCiC10/5/20217电子技术§6.3双极型三极管的开关特性图6-6单管共射电路传输特性传输特性是指电路的输出电压uO与输入电压uI的函数关系。①当输入电压uI使uBE小于三极管阈值电压Uth时，工作于截止区。uB＜uE，uB＜uC，iB≈0，iC≈0，uO≈VCC。

4、三极管VT的集电极C和发射极E间相当于断开的开关。10/5/20218电子技术§6.3双极型三极管的开关特性图6-6单管共射电路传输特性②当输入电压uI大于三极管阈值电压Uth而小于某一数值（如图6-6中约为1V时），这时的三极管发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作于放大区。iC=βiBuO= uCE= VCC−iCRC= VCC− βiBRC10/5/20219电子技术§6.3双极型三极管的开关特性图6-6单管共射电路传输特性③当输入电压uI继续增大时，三极管工作于饱和区，三极管发射结和集电结均处正偏，即uB＞u

5、E，uB＞uC。iB＞IBS=(VCC−VCE(sat))/βRCuO=VCE(sat)≈0iC=(VCC−VCE(sat))/RC≈VCC/RC10/5/202110电子技术§6.3双极型三极管的开关特性图6-6单管共射电路传输特性iB＞IBS=(VCC−VCE(sat))/βRCuO=VCE(sat)≈0iC=(VCC−VCE(sat))/RC≈VCC/RC三极管集电极C、发射极E间相当于开关闭合。硅三极管开始进入临界饱和区的uCE值约为0.6～0.7V。在饱和状态下，集电极和发射极间的饱和压降UCE(sat

6、)在0.3V左右。式中IBS称饱和基极电流。10/5/202111电子技术§6.3双极型三极管的开关特性只要合理选择电路参数，保证当uI为低电平UIL时uBE＜Uth，三极管工作在截止状态，iC为μA级，三极管集电极和发射极间相当于开关断开，输出端uo输出高电平。而uI为高电平UIH，三极管工作在饱和状态，UCE(sat)= 0.3V（硅管），三极管的CE间受uI控制开关闭合，输出端uo输出低电平。。10/5/202112电子技术§6.3双极型三极管的开关特性2．三极管的理想开关特性。当三极管工作在饱和区时，uC

7、E= 0，C和E间如同闭合的开关。当三极管工作在截止区时，uCE≈VCC，C和E间如同断开的开关。10/5/202113电子技术§6.4MOS晶体管的开关特性6.4.1MOS管的基本开关电路①当uI=uGS＜UGS(th)时，MOS管工作在截止区。只要负载电阻RD远远小于MOS管的截止内阻ROFF，在输出端即为高电平UOH，且UOH≈VDD。这时MOS管D-S间相当于一个断开的开关。10/5/202114电子技术§6.4MOS晶体管的开关特性②当uI＞UGS(th)且在uDS较高情况下，MOS管工作在恒流区，随u

8、I升高iD增加，而uO随之下降。由于iD与uI变化量之比不是正比关系，所以uI不同数值下，∆uO与∆uI之比（即电压放大倍数）也不是常数。这时电路工作在放大状态。。10/5/202115电子技术§6.4MOS晶体管的开关特性③当uI继续升高以后，MOS管导通内阻RON变得很小（通常在1kΩ以内），只要RD>>RON，则开关电路输出端将为低电平UOL，且UOL≈0。这时MO