第2章门电路ppt课件.ppt

《第2章门电路ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、肖合九教授2009年7月数字逻辑电路1第2章门电路2第2章门电路概述2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性2.2分立元器件门电路2.3CMOS集成门电路2.4TTL集成门电路31、什么是门电路：实现基本和常用逻辑运算的电子电路，称为逻辑门电路。它是数字电路中最基本的单元。2、门电路的主要类型：门电路的主要类型有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。概述一、门电路的概念二、逻辑变量与两状态开关在二值逻辑中，逻辑变量的取值不是0就是1，是一种二值量。在数字电路中，与之对应的是电子开关的两种状态。半导体二极管、三极管和MOS管是构成这种

2、电子开关的基本开关元件。41、高电平和低电平：高电平和低电平是两种状态，是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。右图2.4～5V范围内的电压，都称为高电平，用UH表示。0～0.8V范围内的电压，都称为低电平，用UL表示。2、正逻辑和负逻辑：用1表示高电平，用0表示低电平，称为正逻辑赋值，简称正逻辑。用1表示低电平，用0表示高电平，称为负逻辑赋值，简称负逻辑。三、高、低电平与正、负逻辑5四、分立元件门电路和集成门电路1、用分立的元器件和导线连接起来构成的门电路，称为分立元件门电路。2、把构成门电路的元器件和连线都制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了集

3、成门电路。2、数字集成电路按照集成度分类小规模集成电路(SSI)：＜100个元器件/片中规模集成电路(MSI)：100～999个元器件/片大规模集成电路(LSI)：1000～99999个元器件/片超大规模集成电路(VLSI)：＞100000个元器件/片五、数字集成电路的集成度1、集成度：一般把在一块芯片中含有等效逻辑门的个数或元器件的个数，定义为集成度。62.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性2.1.1理想开关的开关特性一、静态特性1、断开时，其等效电阻ROFF＝∞，通过其中的电流IOFF＝0。2、闭合时，其等效电阻RON＝0，其两端电压UAK＝0

4、。二、动态特性1、开通时间ton＝0，即开关由断开状态转换到闭合状态不需要时间，可以瞬间完成。2、关断时间toff＝0，即开关由闭合状态转换到断开状态不需要时间，可以瞬间完成。AKS理想开关7半导体二极管最显著的特点是具有单向导电性能。2.1.2半导体二极管的开关特性R导通截止相当于开关断开相当于开关闭合S3V0VSRRD3V0V8一、静态特性1、半导体二极管的结构示意图、符号和伏安特性半导体二极管的结构示意图、符号和伏安特性如下图所示。92、半导体二极管的开关作用硅半导体二极管具有下列静态开关特性：⑴导通条件及导通时的特点：当外加正向电压UD＞0.7V时

5、，二极管导通，硅半导体二极管如同一个具有0.7V压降、闭合了的开关。⑵截止条件及截止时的特点：当外加正向电压UD＜0.7V时，二极管截止，硅半导体二极管如同一个断开了的开关。10二、动态特性1、二极管的电容效应二极管存在结电容Cj和扩散电容CD，Cj和CD的存在极大地影响了二极管的动态特性，无论是开通还是关断，伴随着Cj、CD的充、放电过程，都要经过一段延迟时间才能完成。2、二极管的开关时间下图所示是一个简单的二极管开关电路及相应的uI和iD的波形。11⑴开通时间当输入电压uI由UIL跳变到UIH时，二极管D要经过延迟时间td、上升时间tr之后，才能由截止

6、状态转换到导通状态。半导体二极管的开通时间为：ton=td＋tr⑵关断时间当输入电压uI由UIH跳变到UIL时，二极管D要经过存储时间ts、下降时间（也称为渡越时间）tf之后，才能由导通状态转换到截止状态。半导体二极管的关断时间为：toff=ts＋tf122.1.3半导体三极管的开关特性饱和截止3V0VuO0相当于开关断开相当于开关闭合uOUCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V13一、静态特性1、结构示意图、符号和输入、输出特性半导体三极管的结构示意图、符号如下图所示。14半导体三极管的输入、输出特性如下图所示

7、。输入特性指的是基极电流iB和基极-发射极间电压uBE之间的关系曲线。输出特性指的是基极电流iC和集电极-发射极间电压uCE之间的关系曲线。在数字电路中，半导体三极管不是工作在截止区，就是工作在饱和区，而放大区仅仅是一种瞬间即逝的工作状态。152、半导体三极管的静态开关特性⑴饱和导通条件及饱和时的特点饱和导通条件：三极管基极电流iB大于其临界饱和时的数值IBS时，饱和导通。饱和导通时的特点：对于硅三极管，饱和导通后uBE≈0.7V，uCE＝UCES≤0.3V如同闭合的开关。16⑵截止条件及截止时的特点截止条件：uBE＜Uo＝0.5V式中，Uo是硅三极管发射

8、结的死区电压。截止时的特点：iB≈0，iC≈0如同断开的开关。17