首页 第三章_清华数字电子技术第五版阎石课件

第三章_清华数字电子技术第五版阎石课件

举报
开通vip

第三章_清华数字电子技术第五版阎石课件null《数字电子技术基础》(第五版)教学课件 清华大学 阎石 王红《数字电子技术基础》(第五版)教学课件 清华大学 阎石 王红联系地址:清华大学 自动化系 邮政编码:100084 电子信箱:wang_hong@tsinghua.edu.cn 联系电话:(010)62792973补:半导体基础知识补:半导体基础知识半导体基础知识(1)半导体基础知识(1)本征半导体:纯净的具有晶体结构的半导体。 常用:硅Si,锗Ge 两种载流子半导体基础知识(2)半导体基础知识(2)杂质半导体 N型半导体...

第三章_清华数字电子技术第五版阎石课件
null《数字电子技术基础》(第五版)教学课件 清华大学 阎石 王红《数字电子技术基础》(第五版)教学课件 清华大学 阎石 王红联系地址:清华大学 自动化系 邮政编码:100084 电子信箱:wang_hong@tsinghua.edu.cn 联系电话:(010)62792973补:半导体基础知识补:半导体基础知识半导体基础知识(1)半导体基础知识(1)本征半导体:纯净的具有晶体结构的半导体。 常用:硅Si,锗Ge 两种载流子半导体基础知识(2)半导体基础知识(2)杂质半导体 N型半导体 多子:自由电子 少子:空穴半导体基础知识(2)半导体基础知识(2)杂质半导体 P型半导体 多子:空穴 少子:自由电子半导体基础知识(3)半导体基础知识(3)PN结的形成 空间电荷区(耗尽层) 扩散和漂移半导体基础知识(4)半导体基础知识(4)PN结的单向导电性 外加正向电压半导体基础知识(4)半导体基础知识(4)PN结的单向导电性 外加反向电压半导体基础知识(5)半导体基础知识(5)PN结的伏安特性正向导通区反向截止区反向击穿区K:波耳兹曼常数 T:热力学温度 q: 电子电荷第三章 门电路第三章 门电路3.1 概述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、与非门、或门 ······ 门电路中以高/低电平 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示逻辑状态的1/0获得高、低电平的基本原理获得高、低电平的基本原理高/低电平都允许有一定的变化范围正逻辑: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 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 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)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)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:3.2.1二极管的开关特性:高电平:VIH=VCC 低电平:VIL=0 VI=VIH D截止,VO=VOH=VCC VI=VIL D导通,VO=VOL=0.7V 二极管的开关等效电路:二极管的开关等效电路:二极管的动态电流波形:二极管的动态电流波形:null3.2.2 二极管与门 设VCC = 5V 加到A,B的 VIH=3V VIL=0V 二极管导通时 VDF=0.7V 规定3V以上为10.7V以下为03.2.3 二极管或门3.2.3 二极管或门 设VCC = 5V 加到A,B的 VIH=3V VIL=0V 二极管导通时 VDF=0.7V 规定2.3V以上为10V以下为0二极管构成的门电路的缺点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3.3 CMOS门电路 3.3.1MOS管的开关特性3.3 CMOS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N沟道增强型为例:以N沟道增强型为例:null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、输入特性和输出特性二、输入特性和输出特性输入特性:直流电流为0,看进去有一个输入电容CI,对动态有影响。 输出特性: 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)漏极特性曲线(分三个区域)截止区 恒流区 可变电阻区漏极特性曲线(分三个区域)漏极特性曲线(分三个区域)截止区:VGS 109Ω漏极特性曲线(分三个区域)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(分三个区域)漏极特性曲线(分三个区域) 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管的基本开关电路三、MOS管的基本开关电路四、等效电路四、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3.3.2 CMOS反相器的电路结构和 工作原理 数字放映机工作原理变压器基本工作原理叉车的结构和工作原理袋收尘器工作原理主动脉球囊反搏护理 3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理一、电路结构二、电压、电流传输特性二、电压、电流传输特性三、输入噪声容限三、输入噪声容限null结论:可以通过提高VDD来提高噪声容限3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性3.3.3 CMOS 反相器的静态输入和输出特性一、输入特性二、输出特性二、输出特性二、输出特性二、输出特性3.3.4 CMOS反相器的动态特性3.3.4 CMOS反相器的动态特性一、传输延迟时间 null二、交流噪声容限 三、动态功耗三、动态功耗 三、动态功耗 3.3.5 其他类型的CMOS门电路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.或非门 带缓冲极的CMOS门带缓冲极的CMOS门1、与非门 带缓冲极的CMOS门带缓冲极的CMOS门2.解决 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 二、漏极开路的门电路(OD门) 二、漏极开路的门电路(OD门) nullnull三、 CMOS传输门及双向模拟开关三、 CMOS传输门及双向模拟开关1. 传输门2. 双向模拟开关2. 双向模拟开关四、三态输出门四、三态输出门三态门的用途三态门的用途3.5 TTL门电路 3.5.1 半导体三极管的开关特性双极型三极管的开关特性 (BJT, Bipolar Junction Transistor) 3.5 TTL门电路 3.5.1 半导体三极管的开关特性null一、双极型三极管的结构 管芯 + 三个引出电极 + 外壳null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:以NPN为例说明工作原理:当VCC >>VBB be 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)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 :开启电压 硅管,0.5 ~ 0.7V 锗管,0.2 ~ 0.3V 近似认为: VBE < VON iB = 0 VBE ≥ VON iB 的大小由外电路电压,电阻决定 三极管的输出特性三极管的输出特性固定一个IB值,即得一条曲线, 在VCE > 0.7V以后,基本为水平直线null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, iC = 0, c—e间“断开” 。三、双极型三极管的基本开关电路三、双极型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 工作状态分析:工作状态分析:图解分析法:图解分析法:四、三极管的开关等效电路四、三极管的开关等效电路截止状态饱和导通状态五、动态开关特性五、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。六 、三极管反相器六 、三极管反相器三极管的基本开关电路就是非门 实际应用中,为保证 VI=VIL时T可靠截止,常在 输入接入负压。 参数合理? VI=VIL时,T截止,VO=VOH VI=VIH时,T截止,VO=VOL 例3.5.1:计算参数设计是否合理例3.5.1:计算参数设计是否合理5V-8V3.3KΩ10KΩ1KΩβ=20 VCE(sat) = 0.1VVIH=5V VIL=0V例3.5.1:计算参数设计是否合理例3.5.1:计算参数设计是否合理将发射极外接电路化为等效的VB与RB电路null当 当 又 因此,参数设计合理null3.5.2 TTL反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构 设 二、电压传输特性二、电压传输特性二、电压传输特性二、电压传输特性二、电压传输特性二、电压传输特性null需要说明的几个问题: 三、输入噪声容限三、输入噪声容限3.5.3 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 3.5.3 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 例:扇出系数(Fan-out), 试计算门G1能驱动多少个同样的门电路负载。null输入null输出3.5.4 TTL反相器的动态特性3.5.4 TTL反相器的动态特性一、传输延迟时间 1、现象二、交流噪声容限二、交流噪声容限 当输入信号为窄脉冲,且接近于tpd时,输出变化跟不上,变化很小,因此交流噪声容限远大于直流噪声容限。(b)负脉冲噪声容限(a)正脉冲噪声容限三、电源的动态尖峰电流三、电源的动态尖峰电流2、动态尖峰电流2、动态尖峰电流null3.5.5其他类型的TTL门电路3.5.5其他类型的TTL门电路一、其他逻辑功能的门电路 1. 与非门2. 或非门2. 或非门3.与或非门4. 异或门4. 异或门二、集电极开路的门电路二、集电极开路的门电路1、推拉式输出电路结构的局限性 ① 输出电平不可调 ② 负载能力不强,尤其是高电平输出 ③ 输出端不能并联使用 OC门2、OC门的结构特点2、OC门的结构特点OC门实现的线与OC门实现的线与3、外接负载电阻RL的计算3、外接负载电阻RL的计算3、外接负载电阻RL的计算3、外接负载电阻RL的计算3、外接负载电阻RL的计算3、外接负载电阻RL的计算三、三态输出门(Three state Output Gate ,TS)三、三态输出门(Three state Output Gate ,TS)三态门的用途三态门的用途2.4.5 TTL电路的改进系列 (改进指标: )一、高速系列74H/54H (High-Speed TTL) 电路的改进 (1)输出级采用复合管(减小输出电阻Ro) (2)减少各电阻值 2. 性能特点 速度提高 的同时功耗也增加 2.4.5 TTL电路的改进系列 (改进指标: )二、肖特基系列74S/54S(Schottky TTL)二、肖特基系列74S/54S(Schottky TTL)电路改进 采用抗饱和三极管 用有源泄放电路代替74H系列中的R3 减小电阻值 2. 性能特点 速度进一步提高,电压传输特性没有线性区,功耗增大 null三、低功耗肖特基系列 74LS/54LS (Low-Power Schottky TTL) 四、74AS,74ALS (Advanced Low-Power Schottky TTL) · · · 2.5 其他类型的双极型数字集成电路* DTL:输入为二极管门电路,速度低,已经不用 HTL:电源电压高,Vth高,抗干扰性好,已被CMOS替代 ECL:非饱和逻辑,速度快,用于高速系统 I2L:属饱和逻辑,电路简单,用于LSI内部电路 · · ·
本文档为【第三章_清华数字电子技术第五版阎石课件】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
下载需要: 免费 已有0 人下载
最新资料
资料动态
专题动态
is_199944
暂无简介~
格式:ppt
大小:5MB
软件:PowerPoint
页数:0
分类:互联网
上传时间:2013-02-21
浏览量:16