数字电路逻辑门

数字电路逻辑门数字电路逻辑门第三章逻辑门电路基本要求 1、了解几种基本逻辑门电路的组成和工作原理 2、掌握典型逻辑门的功能、外特性和实际使用中的一些问题 * P1 ?3.1 二极管的开关特性在数字电路中，器件反映二值逻辑，因此要求器件具有开通和关断两种状态。即:在数字电路中，二极管和BJT工作在开关状态，在脉冲信号作用下，时而截止，时而导通。因此，有必要首先研究它们的开关特性。所谓开关特性指的是器件在开通和关断两种状态转换过程中的电压、电流特性。理想的开关特性:器件从导通?截止，或从截止?导通在瞬...

数字电路逻辑门第三章逻辑门电路基本要求 1、了解几种基本逻辑门电路的组成和工作原理 2、掌握典型逻辑门的功能、外特性和实际使用中的一些问题 * P1 ?3.1 二极管的开关特性在数字电路中，器件反映二值逻辑，因此要求器件具有开通和关断两种状态。即:在数字电路中，二极管和BJT工作在开关状态，在脉冲信号作用下，时而截止，时而导通。因此，有必要首先研究它们的开关特性。所谓开关特性指的是器件在开通和关断两种状态转换过程中的电压、电流特性。理想的开关特性:器件从导通?截止，或从截止?导通在瞬间完成。实际情况如何呢, * P2 第1章 1.2 二极管的等效电路一、理想二极管等效电路符号: 正偏时压降为零; 反偏时电流为零。 i/ mA u/V i/ mA 二、开关等效电路符号: Uon u/ V 加正偏时考虑Uon; 反偏时电流仍为零。 Uon 第1章 1.2 三、折线等效电路 Uon rd 符号: 正偏时，小于Uon，电流为0; 大于Uon，电流曲线一斜线。 ?I Uon ?U u/ V i/ mA 斜率的倒数为等效电阻 rd ? ?U / ?I 一、二极管的动态开关特性: + D 1)二极管从正向导通到截止的过程: VF O -VR IF O IF -IO R vI - vI i RL t i i 0.1IR 静态特性反向电流 IR=VR/RL 存储时间 ts t 渡越时间 tt 反向恢复时间 tre=ts+tt ts 理想情况 t tt 实际情况如何呢, 反向恢复过程 * P5 产生的原因:电荷存储效应外加正电压时―― 载流子不断扩散并存储，势垒区变薄，形成非平衡少数载流子的积累现象，称为“电荷存储效应”。 * P6 结论: 二极管由导通到截止有一个反向恢复过程，产生的原因是电荷存储效应。反向恢复时间即为存储电荷消散所需的时间。 2)二极管从反向截止到正向导通二极管从反向截止到正向导通所需的时间称为开通时间。由于PN结在正向电压的作用下，势垒区迅速变窄，正向电阻很小，所以开通时间很短，与反向恢复时间相比，对开关速度的影响很小，一般忽略不计。 ※二极管的开关速度主要由其反向恢复时间决定。 * P7 ?2.2 BJT的开关特性一、BJT的开关作用: NPN管共射接法输出特性曲线: BJT 有三种工作状态: 放大、截止、饱和。 * P8 P33 表 2.2.1 集电极饱和电流: I CS VCC ? VCES VCC ? ? RC RC * P9 基极临界饱和电流: I BS ? I CS ? VCC ? ? RC BJT的基本开关电路: BJT在截止和饱和状态时，对应开关的 “断开” 和“闭合” ，其等效电路为: * P10 BJT的动态开关特性 vI +VB2 O -VB1 iC ICS 0.9ICS 0.1ICS 当施加如图的激励时，输出电流的响应如图所示: 上升沿和下降沿变得缓慢。延迟时间 td t 上升时间 tr 存储时间 ts 下降时间 tf 开通时间ton 关闭时间toff 产生的原因: 基区电荷存储效应 ton对应基区电荷建立所需 t 要的时间; tf O toff对应存储电荷消散所需 td ton和toff影响BJT的开关速度。要的时间。 P11 * tr ts 4.补充几个概念 (1) 二极管的箝位作用 ? VD ? Vth D导通后 I I V Vth V 理想D: Vth ? 0 即D导通相当于短路 D加反压，I很小且趋向于IS ?D 截止;理想D时，IS ?0 ?相当于开路或开关断开。即D具有开关作用。 (2) 如何判断D导通或截止将D断开，测量V阳―V阴 ? Vth > 是:D导通否:D截止对于理想D，只要V阳> V阴?导通(且导通后即箝位), 否则截止 (3)关于优先导通例: D2 V2 D1 R3 V1 3V (V阳―V阴)大的二极管优先导通且箝位 D1:V阳1―V阴1=0v-(-3v)=3v A 6V D2:V阳2―V阴2=6v-(-3v)=9v D2优先导通且优先箝位(短路) ?VAO = 6v，D1受反压截止 0v ? ?2.3 基本逻辑门电路一、二极管“与”门及“或”门电路 1、与门电路: A、B、C三个输入;L输出 (设3V以上为高电平，0.7V以下为低电平) (1)输入均为高电平: VCC (5V) 限流电阻 3V 5V 输入导通，0.7V电压降截止 A B R L 输出注意:有+0.7V 的电平移动 * P14 3+0.7=3.7V 5V 全1出1 C (2)输入有低电平: VCC (5V) 优先导通并箝位导通 R 0V 5V 3V 5V 3V A 注意:有+0.7V 的电平移动箝制在0.7V L =0+0.7V=0.7V 有0出0 B C 截止只有所有输入都是高电平时，输出才是高电平; 否则输出就是低电平――有0出0，全1出1 ――“与”门 A B C & L=A? C B? * P15 2、二极管或门电路 0V 0V 0V A B C 截止 5V A 0V B 0V C 导通钳制0.7V L =0V L =5-0.7=4.3V 有1出1 截止注意:有-0.7V 的电平移动 A B C ?1 L=A+B+C 全0出0 只要有一个输入为高电平，输出就是高电平。只有输入均为低电平时，输出才为低电平。 ――“或”门 * P16 二极管门电路的优缺点优点:结构简单，易于实现。缺点:有输出电压偏移。与门引起电压的升高，或门引起电压下降若连续经过几个二极管门电路，则累积影响可能造成逻辑错误。所以二极管逻辑门电路一般只用于集成电路的内部逻辑。 * P17 二、非门电路――BJT反相器 Vcc Rc A Rb L T vO 截止放大饱和 _ A 1 L=A O vI V1 逻辑0 V2 逻辑1 * P18 VCC 当vI=VCC时，输入为高电平 BJT的e结正向偏置，BJT处于饱 vO=0.3 和状态 vCE=0.3V CL Rc Rb vI=VCC 则，vO=0.3V，输出低电平。 VCC Rc 当vI=0时，输入是低电平 vO=VCC BJT处于截止状态所以vO=VCC，输出高电平。 vI=0 Rb CL * P19 VCC (5V) R A Y Vcc Rc Rb L B C T 把一个与门与一个非门串联，即可构成一个与非门电路称为DTL电路。 L?Y ? ABC DTL电路也存在输出电平偏移的问题。 * P20 IC(integrate circuit) 双极型逻辑系列 MOS逻辑系列 TTL(晶体管―晶体管逻辑电路) ECL(射极耦合逻辑门电路) IIL(集成注入逻辑门电路) PMOS(P沟道MOSFET) NMOS(N沟道MOSFET) CMOS(互补型MOSFET) TTL 逻辑门电路一、基本BJT反相器存在的问题: 看接容性负载的情况: 输出电压由低向变高时，通过 RC对CL充电，其时间常数

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