最新第2章-门电路教学讲义PPT课件.ppt

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1、第2章-门电路第二章门电路2.1概述2.2半导体二极管和三极管的开关特性2.3最简单的与、或、非门电路2.4TTL门电路*****2.5其他类型的双极型数字集成电路2.6CMOS门电路2.7其他类型的MOS集成电路2.8TTL电路与CMOS电路的接口2用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路通称为门电路。基本逻辑门电路与门、或门、非门常用门电路与门、或门、非门与非门、或非门、与或非门、异或、同或在电子电路中，用高、低电平分别表示1和0两种逻辑状态。2.1概述3VI控制开关S的断、通情况。S断开，

2、VO为高电平；S接通，VO为低电平。获得高、低输出电平的原理图如下：VISVCCVOVISVIS理想开关：开关闭合时：R=0V=0开关断开时：R=∞I=0开关时间：Δt=0实际使用的开关为晶体二极管、三极管以及场效应管等电子器件。这些电子器件作为开关使用时，也是从这三个方面讨论其开关特性。7一、二极管符号2.2半导体二极管和三极管的开关特性2.2.1半导体二极管开关特性二极管特性：单向导电性在数字电路中，使用二极管的正向导通区（开关闭合）和反向截止区（开关断开）vi反向截止正向导通反向击穿VONSV

3、IVccVoDR开关电路伏安特性8二、二极管等效电路应用于二极管外电路电阻R值与其动态rD电阻等量级场合应用于二极管电路输入电压V正向幅值与VON差别不大，且R>>rD的场合，数字电路属于此类应用于二极管电路输入电压V正向峰值VPP>>VON，且R>>rD的场合9导通条件及特点条件：VD>0.7V特点：相当于0.7V压降的闭合开关二极管开关特性VI=0SVONIS开关时间Δt>0截止条件及特点条件：VD<0.5V特点：ID=0，相当于完全断开的开关二极管相当于一个受外加电压控制的开关。10二极管的动

4、态电流波形：ovtoit原因：二极管的电容效应反向恢复时间11二极管开关电路如下图所示：假定：VIH=VCC=5V,VIL=0V二极管D的正向导通电阻为0，反向电阻为（在数字电路中，为便于分析，VON取值：硅管0.7V，锗管0.3V）VISVccVoDR则:当VI=VIH时，D截止，ID=0,Vo=VCC=5V=VOHVI=VIL时，D导通，VD=VON,VO=VON=0.7V=VOL12一、双极型三极管的开关特性1.双极型三极管的结构和符号：2.2.2、半导体三极管开关特性e发射极集电极c基极b

5、PPNe发射极集电极c基极bNNPbecbecIc=βIbIe=Ic+Ib132.输入特性和输出特性：Vce=0V时，等效为2个正向二极管的并联Vce>0V时，若Vbe一定，则发射电子能力一定，而集电极又有一定的电子收集能力，因此Ib必减小输入特性RCRBVi+VccVo14输出特性饱和区：Vbe>VON，Vbc>VON，发射结、集电结均正向偏置；由于RC的存在，IC越大，VRC也越大，Vce减小，Vce减小到一定值后，IC基本不变。Ic<βIb截止区：一般地，Vbe<0.5V时即认为三极管截止两个

6、PN结反偏，Ib0A，Ic0A放大区：Vbe>VON，Vbc<0；发射结正偏，集电结反偏；Ic=βIb，Ie=Ic+Ib倒置状态（反偏状态）：发射结加反向电压；集电结加正向电压。即c、e互换，Ie=βIb，Ic=Ie+Ib,但是β=0.01～0.02bec15VitVot3.三极管的开关特性：饱和导通条件及特点条件：VBE≥0.7V，IB>Ics/β=IBS特点：VBE=0.7V,VCES=0.3V相当于两个闭合开关截止条件及特点条件：VBE<0.5V特点：Ib=0，Ic=0，相当于完全断开的开

7、关开关时间Δt>0becbec0.7V0.3V16三极管开关电路：+V+£T123cbeRcRbCCVIIBICVO设输入电压VIH=5V，VIL=0V，VCC=5V，RC=1KΩ，Rb=3.3kΩ，三极管的Vbe=0.7V,Vces=0.3V，β=20，试计算输入高低电平时对应的输出电平。IB＞IBS∴三极管饱和导通1.VI=VIH=5V时假设三极管饱和导通，则有：Vbe=0.7V,Vces=0.3V172.VI=VIL=0V时Vbe=0V-0V=0V<0.5V∴三极管截止，IB=0，IC=0VO

8、=VCC-ICRC=VCC=5V+V+£T123cbeRcRbCCVIIBICVOVI=VIH=5V时，三极管饱和导通V0=Vces=0.3VVI=VIL=0V时，三极管截止V0=Vcc=5V这是一个非门电路总结：18解：根据饱和条件IB＞IBS解题。例：电路及参数如图所示，设输入电压VI=3V，三极管的Vbe=0.7V，Vces≈0.1V（1）若β＝60，试判断三极管是否饱和，并求出输出VO的值。IB＞IBS∴三极管饱和。+VCC=12V£++-T123RRbIVC