电子技术数字部分ch2.pptx

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1、第二章门电路2021/8/311一、门电路实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的电子电路与或非与非或非异或与或非概述与门或门非门与非门或非门异或门与或非门2021/8/312二、逻辑变量与两状态开关低电平高电平断开闭合高电平3V低电平0V二值逻辑:所有逻辑变量只有两种取值(1或0)。数字电路:通过电子开关S的两种状态(开或关)获得高、低电平，用来表示1或0。3V3V逻辑状态1001S可由二极管、三极管或MOS管实现2021/8/313三、高、低电平与正、负逻辑负逻辑正逻辑0V5V2.4V0.8V高电平和低电平是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。010V5V2.4V0.

2、8V102021/8/314四、分立元件门电路和集成门电路1.分立元件门电路用分立的元器件和导线连接起来构成的门电路。2.集成门电路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。常用：CMOS和TTL集成门电路2021/8/315五、数字集成电路的集成度一块芯片中含有等效逻辑门或元器件的个数小规模集成电路SSI(SmallScaleIntegration)<10门/片或<100元器件/片中规模集成电路MSI(MediumScaleIntegration)10~99门/片或100~999元器件/片大规模集成电路LSI(LargeScaleIntegra

3、tion)100~9999门/片或1000~99999元器件/片超大规模集成电路VLSI(VeryLargeScaleIntegration)>10000门/片或>100000元器件/片2021/8/3162.1.1理想开关的开关特性一、静态特性1.断开2.闭合2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性SAK2021/8/317二、动态特性1.开通时间：2.关断时间：闭合）（断开断开）（闭合普通开关：静态特性好，动态特性差半导体开关：静态特性较差，动态特性好几百万/秒几千万/秒SAK2021/8/3182.1.2半导体二极管的开关特性一、静态特性1.外加正向电压(正

4、偏)二极管导通(相当于开关闭合)2.外加反向电压(反偏)二极管截止(相当于开关断开)硅二极管伏安特性阴极A阳极KPN结-AK+P区N区++++++++--------正向导通区反向截止区反向击穿区0.50.7/mA/V02021/8/319D+-+-二极管的开关作用：[例]uO=0VuO=2.3V电路如图所示，试判别二极管的工作状态及输出电压。二极管截止二极管导通[解]D0.7V+-2021/8/3110二、动态特性1.二极管的电容效应结电容Cj扩散电容CD2.二极管的开关时间电容效应使二极管的通断需要一段延迟时间才能完成tt00(反向恢复时间)≤ton—开通时间tof

5、f—关断时间2021/8/3111一、静态特性NPN2.1.3半导体三极管的开关特性发射结集电结发射极emitter基极base集电极collectorbiBiCec(电流控制型)1.结构、符号和输入、输出特性(2)符号NNP(Transistor)(1)结构2021/8/3112(3)输入特性(4)输出特性iC/mAuCE/V50µA40µA30µA20µA10µAiB=0024684321放大区截止区饱和区0uBE/ViB/µA发射结正偏放大iC=iB集电结反偏饱和iC＜iB两个结正偏ICS=IBS临界截止iB≈0,iC≈0两个结反偏电流关系状态条件2021/

6、8/31132.开关应用举例发射结反偏T截止发射结正偏T导通+RcRb+VCC(12V)+uoiBiCTuI3V-2V2k2.3k放大还是饱和？2021/8/3114饱和导通条件：+RcRb+VCC+12V+uoiBiCTuI3V-2V2k2.3k≤因为所以2021/8/3115二、动态特性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t02021/8/31162.1.4MOS管的开关特性(电压控制型)MOS（Mental–Oxide–Semiconductor）金属–氧化物–半导体场效应管一、静态特性1.结构和特性：(1)N沟道栅极G漏极DB源极S3V

7、4V5VuGS=6ViD/mA42643210uGS/ViD/mA43210246810uDS/V可变电阻区恒流区UTNiD开启电压UTN=2V+-uGS+-uDS衬底漏极特性转移特性uDS=6V截止区2021/8/3117P沟道增强型MOS管与N沟道有对偶关系。(2)P沟道栅极G漏极DB源极SiD+-uGS+-uDS衬底iD/mAiD/mA-2-40-1-2-3-40-10-8-6-4-2-3V-4V-5VuGS=-6V-1-2-3-4-6uGS/VuDS/V可变电阻区恒流区漏极特性转移特性截止区UTPuDS=-6V开启电压UTP=-2