数字电子技术之门电路概要.ppt

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1、第二章门电路2.1概述门电路中以高/低电平表示逻辑状态的1/0门电路：实现基本运算、复合运算的单元电路，如与门、与非门、或门······获得高、低电平的基本原理高/低电平都允许有一定的变化范围正逻辑：高电平表示为1，低电平表示为0高电平表示为0，低电平表示为1负逻辑：3V（1.8V以上）0.3V（0.8V以下）2.2二极管、三极管的开关特性数字电路中，二极管、三极管工作在开关状态：正向导通时：导通电阻很小，两端相当于短路；反向截止时：等效电阻很大，两端相当于开路。当脉冲信号的频率很高时，开关状态的变化速度很快

2、，每秒可达百万次，这就要求器件的开关转换速度要在微秒甚至纳秒内完成。管子开关特性表现在正向导通和反向截止状态之间的转换过程（即动态特性）：2.2.1半导体二极管开关特性二极管的结构：PN结+引线+封装构成PN半导体二极管的结构和外特性（Diode）2.2.1二极管的开关特性：VI=VIHD截止，VO=VOH=VCCVI=VILD导通，VO=VOL=0.7V高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0R导通截止相当于开关断开相当于开关闭合S3V0VSRRD3V0V2.2.1二极管的开关特性：2.2.2BJT的开关特

3、性1.三极管的基本开关电路只要参数合理：VI=VIL时，T截止，VO=VOH;VI=VIH时，T导通，VO=VOL.3、三极管的开关等效电路截止状态饱和导通状态简化等效电路饱和导通等效电路截止状态等效电路4、动态开关特性从二极管已知，PN结存在电容效应。在饱和与截止两个状态之间转换时，iC的变化将滞后于VI，则VO的变化也滞后于VI。ABYABY000010100111规定3V左右为10V左右为02.3.1二极管与门0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V0V0V0.7V设VCC=5V加到A,B的VI

4、H=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY=A·B&2.3.2.二极管或门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111规定2.3V以上为10V左右为0Y=A+B二极管构成的门电路的缺点电平有偏移只用于IC内部电路带负载能力差ABYVLVLVLVLVHVL111ABY1001000000ABY01001011111VLVHVHVLVHVH电平关系正逻辑负逻辑正与=负或正或

5、=负与正与非=负或非正或非=负与非（与门）（或门）正逻辑与负逻辑高电平VH用逻辑1表示，低电平VL用逻辑0表示高电平VH用逻辑0表示，低电平VL用逻辑1表示当输入为逻辑0时:0vcc1输入A输出Y非逻辑真值表012.3.3三极管反相器当输入为逻辑1时:10.3v0输入A输出Y非逻辑真值表2.3.3非门电路─三极管反相器01102.3.3、三极管反相器实际应用中，为保证VI=VIL时T可靠截止，常在输入接入负压。非逻辑符号只要电路参数合理，VI=VIL时，T截止，VO=VOH。VI=VIH时，T饱和，VO=VO

6、L2.4TTL门电路TTL:双极型三极管输入－双极型三极管输出的逻辑电路。（Transister-Transister-Logic的缩写）一、电路组成及工作原理1.电路组成输入级中间级输出级2.4.1TTL反相器2.TTL反相器的工作原理0.2V0.9V3.6V（1）当输入为低电平vI低电平(0.2V)T1导通T2截止T3截止T4导通vO高电平（3.6V）2.TTL反相器的工作原理当输入为高电平（vI=3.6V）3.6V2.1V4.3V1.4V0.2VvI全为高电平(3.6V)T1倒置放大T2导通T3导通T4

7、截止vO低电平0.2V）<0.7V0.7V⑴⑵⑶需要说明的几个问题：二、电压传输特性vo=f(vi)三、输入噪声容限一、输入特性：iI＝f(vI)2.4.2TTL反相器的静态输入特性和输出特性1、高电平输出特性规定：IoHmax0.4mA二、输出特性：vo＝f(iL)2、低电平输出特性结论：TTL门电路带灌、拉电流负载能力不一样，带灌电流负载能力较强。作出电路输入负载的特性模型当我们连续改变RI时就可以获得连续的uI曲线。(见后面特性曲线图所示)三、输入负载特性因为输入电流流过RI，就会在RI产生压降而形成

8、输入电压uI门电路能驱动多少个同样的门电路负载称扇出系数Ni四、扇出系数（Fan-out）例2.4.1查得基本的TTL与非门的参数如下：IOL＝16mA，IIL＝－1.0mA，IOH＝0.4mA，IIH＝0.04mA.试计算其带同类非门时的扇出数。(2)高电平输出时的扇出数例题：扇出系数计算举例解：若NOL≠NOH，则取较小的作为电路的扇出数。(1)低电平输出时的扇出数2.4.3TTL反相器的动态特