数字电子技术应用基础 教学课件1 作者 赵景波第2章.ppt

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1、掌握基本逻辑门电路的构成、逻辑功能和相应的逻辑符号掌握集成TTL门电路的特点及参数掌握集成CMOS门电路的特点及参数本章学习要求第2章逻辑门电路2.1二极管和三极管的开关特性2.2基本逻辑门电路2.3TTL集成门电路2.4CMOS集成门电路2.5知识拓展2.6实验门电路逻辑功能及测试2.7实训TTL与非门参数测试小结习题本章大纲2.1.1二极管的开关特性2.1二极管和三极管的开关特性在数字电路，二极管工作在开关状态。1．二极管开关的动态特性当二极管两端加正向电压时，二极管导通，如果管压降可忽略，二极管相当于一个闭合的开关；当二极管两端加反向电压时，二极管截止，如果反向电

2、流可忽略，二极管相当于一个断开的开关。可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压控制的开关，当外加电压为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换过程就是二极管开关的动态特性。2．二极管开关的静态特性二极管开关的特性2.1.2三极管的开关特性在不同电压条件下，三极管可进入三种工作状态：截止状态、放大状态和饱和状态。可见，如果给三极管加上脉冲信号，它就会时而截止，时而饱和导通。三极管在两种状态之间相互转换时，其内部电荷也有一个“消散”和“建立”的过程，也需要一定的时间。三极管开关的输入电压波形、理想的集电极电流波形和实际的集电极电流波分别

3、如图（a）、（b）和（c）所示。三极管开关动态过程的参数见表。2.1.2三极管的开关特性三极管开关的动态特性三极管开关动态过程的参数名称符号意义延迟时间td从输入信号vI正跳变的瞬间开始，到集电极电流iC上升到0.1ICS所需的时间。是给发射结的结电容充电，使空间电荷区逐渐由宽变窄所需要的时间上升时间tr集电极电流从0.1ICS上升到0.9ICS所需的时间。是给发射结的扩散电容充电，即在基区逐渐积累电子，形成一定的浓度梯度所需的时间存储时间ts从输入信号vI下跳变的瞬间开始，到集电极电流iC下降到0.9ICS所需的时间。是消散超量存储电荷所需的时间下降时间tf集电极电流

4、从0.9ICS下降到0.1ICS所需的时间。是继续消散临界饱和状态时为建立浓度梯度而在基区中积累的电荷，即给发射结的扩散电容放电所需的时间开通时间tonton=td+tr。开通时间反映了三极管从截止到饱和所需要的时间，这是建立基区电荷的时间关闭时间tofftoff=ts+tf。关闭时间反映了三极管从饱和到截止所需要的时间，是存储电荷消散的时间能够实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路。在用分立元件电路实现逻辑运算时，用输入端的电压或电平表示自变量，用输出端的电压或电平表示因变量。基本逻辑门电路包括与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、异或门和同或门等门电路。这里我们只讨

5、论常用的与门、或门、非门（反相器）、与非门四种逻辑门电路。2.2基本逻辑门电路2.2.1二极管与门电路二极管与门电路2.2.2二极管或门电路二极管或门电路2.2.3三极管非门电路三极管非门电路2.2.4DTL与非门电路为了消除二极管门电路在串接时产生的电平偏离问题，并提高其带负载能力，常将二极管与门和或门与三极管非门组合起来组成与非门和或非门电路，如图6-6所示，即为DTL与非门电路DTL与非门电路以双极型半导体管为基本元件，集成在一块硅片上，实现一定逻辑功能的电路称为双极型数字集成电路。双极型数字集成电路中应用最多的一种是TTL电路，即三极管－三极管逻辑电路。2.3集

6、成TTL门电路1．TTL与非门的基本结构图是一个典型的TTL与非门电路。电路由输入级、倒相级、输出级三部分组成。2.3.1TTL与非门的基本知识TTL与非门电路2．TTL与非门的工作原理输入全为高电平时的工作情况输入有低电平时的工作情况3．TTL与非门的电压传输特性TTL与非门的电压传输特性曲线是指TTL与非门的输出电压与输入电压之间的对应关系曲线，即Vo=f（Vi），它反映了电路的静态特性。2.3.1TTL与非门的基本知识TTL与非门的电压传输特性曲线4．TTL与非门的传输时间TTL与非门的传输时间2.3.1TTL与非门的基本知识参　　数说　　明输出高电平电压VOHV

7、OH的理论值为3.6V，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4V，即大于2.4V的输出电压就可称为输出高电压VOH输出低电平电压VOLVOL的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4V，即小于0.4V的输出电压就可称为输出低电压VOL关门电平电压VOFF关门电平电压是指输出电压下降到VOH（min）时对应的输入电压。显然只要Vi＜VOff，Vo就是高电压，所以VOFF就是输入低电压的最大值，在产品手册中常称为输入低电平电压，用VIL（max）表示。从电压传输特性曲线上看VIL（max）（VOFF）≈