数字逻辑电路第3章ppt课件.ppt

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1、第三章门电路3.1概述门电路：实现基本运算、复合运算的单元电路。如与门、或门、非门、或非门······门电路中以高/低电平表示逻辑状态的1/0。获得高、低电平的基本原理：获得高、低电平的基本原理：单开关电路互补开关电路电路区别：功耗大小逻辑电平的定义方法：-正逻辑：高电平表示1，低电平表示0-负逻辑：高电平表示0，低电平表示1高、低电平都允许有一定的变化范围数字集成电路的分类从制造工艺上将数字集成电路分为双极型、单极型和混合型三种；从集成度上可分为：SSI、MSI、LSI、VLSI等类型；双极型TTL电路与CMOS电路。3.2半导体二极管门电路半导体二极管的结构和外特性（Diode）

2、二极管的结构：PN结+引线+封装构成PN3.2.1二极管的开关特性：高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0VI=VIHD截止，VO=VOH=VCCVI=VILD导通，VO=VOL=0.7V单向导电性：二极管的开关等效电路：a)当外电路的等效电源和等效电阻都很小时，二极管的正向导通压降和正向电阻都不可忽略；b)二极管的正向导通压降不可忽略而正向电阻可忽略；c)二极管的正向导通压降和正向电阻都可忽略；二极管的动态电流波形：正向导通电流的建立存在滞后；存在较大的瞬态反向电流；3.2.2二极管与门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0.7

3、V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABY000010100111规定3V以上为10.7V以下为0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以下为03.2.3二极管或门二极管构成的门电路的缺点电平有偏移带负载能力差只用于IC内部电路3.3CMOS门电路3.3.1MOS管的开关特性一、MOS管的结构S(Source)：源极G(Gate)：栅极D(Drain)：漏极B(Substrate):衬底金属层氧化物层半导体层PN结以

4、N沟道增强型为例：以N沟道增强型为例：当加+VDS时，VGS=0时，D-S间是两个背向PN结串联，iD=0加上+VGS，且足够大至VGS>VGS(th),D-S间形成导电沟道（N型层）开启电压二、MOS管的输入特性和输出特性输入特性：栅极电流为0，看进去有一个输入电容CI，对动态有影响。输出特性（漏级特性曲线）：iD=f(VDS)对应不同的VGS下得一族曲线。漏极特性曲线（分三个区域）截止区恒流区可变电阻区①②③漏极特性曲线（分三个区域）截止区：VGS109Ω漏极特性曲线（分三个区域）恒流区：iD基本上由VGS决定，与VDS关系不大漏极特性曲线（分三

5、个区域）可变电阻区：当VDS较低（近似为0），VGS一定时，这个电阻受VGS控制、可变。三、MOS管的基本开关电路四、等效电路OFF，截止状态ON，导通状态五、MOS管的四种类型增强型耗尽型大量正离子导电沟道3.3.2CMOS反相器的电路结构和工作原理一、电路结构设：PN二、电压、电流传输特性三、输入噪声容限结论：可以通过提高VDD来提高噪声容限3.3.3CMOS反相器的静态输入和输出特性一、输入特性二、输出特性二、输出特性3.3.4CMOS反相器的动态特性一、传输延迟时间二、交流噪声容限三、动态功耗三、动态功耗3.3.5其他类型的CMOS门电路一、其他逻辑功能的门电路1.与非门2.或非

6、门带缓冲极的CMOS门1、与非门带缓冲极的CMOS门解决方法二、漏极开路的门电路（OD门）三、CMOS传输门及双向模拟开关1.传输门2.双向模拟开关四、三态输出门三态门的用途双极型三极管的开关特性（BJT,BipolarJunctionTransistor）3.5TTL门电路3.5.1半导体三极管的开关特性一、双极型三极管的结构管芯+三个引出电极+外壳基区薄低掺杂发射区高掺杂集电区低掺杂以NPN为例说明工作原理：当VCC>>VBBbe结正偏,bc结反偏e区发射大量的电子b区薄，只有少量的空穴bc反偏，大量电子形成IC二、三极管的输入特性和输出特性三极管的输入特性曲线（NPN）VON：开

7、启电压硅管，0.5~0.7V锗管，0.2~0.3V近似认为:VBE0.7V以后，基本为水平直线特性曲线分三个部分放大区：条件VCE>0.7V,iB>0,iC随iB成正比变化，ΔiC=βΔiB。饱和区：条件VCE<0.7V,iB>0,VCE很低，ΔiC随ΔiB增加变缓，趋于“饱和”。截止区：条件VBE=0V,iB=0,