三、数字集成电路.pptx

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1、电子控制技术数字集成电路开课人叶春数字集成电路是基于数字逻辑设计和运行的，用于处理数字信号的集成电路。根据集成电路的定义，可以将数字集成电路定义为：将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。根据数字集成电路中包含的门电路或元器件数量的多少，可将数字集成电路分为小规模集成（SSI）电路、中规模集成MSI电路、大规模集成（LSI）电路、超大规模集成VLSI电路、特大规模集成（ULSI）电路和巨大规模集成电路（GSI，GigaScaleIntegration）。在数字电路中，用电平的高和低来代表逻辑1和逻辑0。不同类型的逻辑电路，其高、

2、低电子的电压值有不同的界定规则。如图所示用电阻和开关构成的电路中，开关闭合，开关所呈现的电阻为0，使得开关两端的电压也就是输出电压为0，输出低电平；反之，若开关断开，因为电阻R上没有电流流过，R上的电压为0，所以输出电压等于电源电压，即输出高电平。因此，用开关可以实现高、低电平，这是构成门电路的基础。门电路中的开关不能使用机械开关，因为机械开关不仅体积大、寿命短、操作不方便，而且开关的速度低。在现代高速电子控制系统中，开关每秒可能要开合上亿次，机械开关是绝对无法胜任的，必须使用电子开关，即用晶体管、晶闸管、继电器或MOS管(金属氧化物半导体场效应管)做

3、成的开关。如图就是用晶体三极管代替上图中的机械开关得到的电路。以NPN型晶体管为例。晶体三极管T的基极b起到控制的作用，集电极c及发射极e形成开关两个端点，由b极来控制其开闭。c、e两端的电压即为开关电路的输出电压V0。当输入电压V1为高电平时，发射结和集电结都处于正向偏置状态，三极管处于饱和状态，相当于开关闭合，这时集电极发射极之间的电压Vce≈0，即输出低电平，而集电极电流ic≈VCC/RC。当输入电压V1为低电平时，晶体管截止，相当于开关断开，这时集电极电流iC≈0，而集电极发射极电压Vce≈VCC，即输出为高电平。这就是晶体三极管的理想稳态开关

4、特性。小试验试验目的：观察晶体三极管的开关特性。试验准备：晶体三极管3DK4C1只，10kΩ、2.2kΩ电阻各1只，3V(或5V)电源1只，多用电表。试验过程：在电路试验板上按图搭接电路，并在下列各空格处填入试验结果。(1)将输入端接地，用多用电表测量电阻Rc两端的电压Ur=V，此时晶体三极管集电极的电流Ice(填“很大”或“很小”)，三极管处于（填“导通”或“截止”)状态；三极管集电极c与发射极e之间的电压Uce=V，属于(填“高”或“低”)电平。(2)将输入端接3V电压，用多用电表测量电阻Rc两端的电压Ur=V，此时晶体三级管集电极的电流Ice(填

5、“很大”或“很小”)，三极管处于(填“导通”或“截止”)状态；二极管集电极c与发射极e之间的电压Uce=V，应属于(填“高”或“低”)电平。(3)用发光二极管高、低电平检测器检测(1)、(2)两种情况下电路的输入端和输出端，判断该电路的逻辑功能。试验总结：晶体三极管是否可以当做开关使用？为什么？0很小截止3高2.8很大导通0.2低晶体三极管的开关效应晶体三极管存在截止和饱和两种状态。截止状态相当于开关断开，饱和状态相当于开关闭合，因而可以当作开关使用，其条件与现象是：饱和：条件——输入信号足够大（高电平）；现象——三极管流过的电流较大，而集电极与发射极

6、之间的电压只有0.2V左右（低电平）。截止：条件——输人信号足够小（低电平）；现象——三极管没有电流流过，集电极与发射极之间的电压几乎等于电源电压（高电平）。由于加到三极管基极的信号不是高电平，就是低电平，因此晶体三极管工作于开关状态，即不是工作于饱和状态，就是工作于截止状态。我们通常称这种信号为开关信号（即数字信号）。晶体三极管的开关特性（开or关）课堂小结