电子技术基础第9章

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1、9.1半导体二极管、三极管和场效应管的开关特性9.2分立元件门电路9.3CMOS门电路9.4TTL集成门电路9.5TTL门电路和CMOS门电路的使用本章小结习题第9章逻辑门电路获得高、低电平的基本开关电路原理如图9.1.1所示。　　高、低电平是两个不同的可以截然区别开来的电压范围，如图9.1.2所示。9.1半导体二极管、三极管和场效应管的开关特性图9.1.1高、低电平的基本开关电路图9.1.2正逻辑与负逻辑的表示方法9.1.1二极管的开关特性在如图9.1.3所示的电路中，由于二极管有单向导电性，我们可以将二极管看成一个开关。9.1.2三极管的开关特性在如图9.1.4

2、所示的电路中，只要电路参数设置合理，就能使得ui=UIL=0时，三极管工作在截止状态，IC=0，uo=UOH=UCC，晶体管相当于开关断开；当ui=UIH=UCC时，三极管工作在深度饱和状态，uo=UOL=UCES≈0，晶体管相当于开关闭合。　　三极管的等效电路如图9.1.5所示。图9.1.3二极管的开关电路图9.1.4三极管的开关电路图9.1.5三极管开关特性的等效电路(a)截止状态；(b)、(c)饱和状态9.1.3绝缘栅场效应管的开关特性在数字电路中，MOS场效应管也可以作为开关元件使用。在图9.1.6所示的电路中，如果电路参数设置合适，使得ui=UGS

3、GS(th)时，MOS管工作在截止区，相当于开关断开，uo=UOH=UDD；当ui>UGS(th)时，MOS管导通，相当于开关闭合，uo=UOL=0。　　图9.1.7是MOS管的等效电路图。图9.1.6MOS管的开关电路图9.1.7MOS管开关特性的等效电路(a)截止状态；(b)导通状态9.2.1二极管与门图9.2.1所示就是由二极管构成的二输入与门电路以及与门逻辑符号。9.2分立元件门电路图9.2.1二极管与门(a)电路图；(b)逻辑符号将输入和输出的逻辑电平的关系列表,得到如表9.2.1所示的二极管与门电压关系表。　　若规定3V以上为高电平，用逻辑1表

4、示；0.7V以下为低电平，用逻辑0表示，则由此可以得到如表9.2.2所示的真值表。表9.2.1二极管与门电压关系表表9.2.2二极管与门真值表9.2.2二极管或门图9.2.2所示就是由二极管构成的二输入或门电路以及或门逻辑符号。图9.2.2二极管或门(a)电路图；(b)逻辑符号将输入和输出的逻辑电平的关系列表，得到如表9.2.3所示的二极管或门电压关系表。　　若规定2.3V以上为高电平，用逻辑1表示；0.7V以下为低电平，用逻辑0表示，则由此可以得到如表9.2.4所示的真值表，由该真值表可以看出Y与A、B的逻辑关系为Y=A+B,即图9.2.2(a)电路实现了逻辑

5、或的功能，是一个二极管或门。表9.2.3二极管或门电压关系表表9.2.4二极管或门真值表9.2.3三极管非门三极管的基本开关电路就是非门，如图9.2.3所示就是由三极管构成的非门电路以及非门逻辑符号。图9.2.3三极管非门(a)电路图；(b)逻辑符号1.A为低电平此时ui=UIL=0，三极管显然是截止的，因此iB=iC=0，uo=UOH=UCC=5V。2.A为高电平此时ui=UIH=5V而若深度饱和，则其深度饱和电流为输入和输出的逻辑电平的关系列表，得到如表9.2.5所示的三极管非门电压关系表。　　若规定5V以上为高电平，用逻辑1表示；0.7V以下为低电平，

6、用逻辑0表示，则由此可以得到如表9.2.6所示的真值表。表9.2.5三极管非门电压关系表表9.2.6三极管非门真值表9.3.1CMOS反相器1.电路结构和工作原理图9.3.1所示为CMOS反相器的电路结构图。9.3CMOS门电路图9.3.1CMOS反相器的电路结构图2.电压传输特性图9.3.2所示为CMOS反相器电路的电压传输特性。图9.3.2CMOS反相器电路的电压传输特性9.3.2CMOS逻辑门电路1.CMOS与非门电路图9.3.3所示为CMOS与非门的基本结构形式，它由两个并联的P沟道增强型MOS管V1、V3和两个串联的N沟道增强型MOS管V2、V4组成

7、。　　当A、B两个输入端全为“1”时，V2和V4都导通，V1和V3都截止，输出端Y为“0”；当输入端有一个或全为“0”时，V2或V4(或都)截止，V1或V3(或都)导通，输出端Y为“1”。由此列出真值表，如表9.3.1所示。图9.3.3CMOS与非门电路表9.3.1CMOS与非门的真值表2.CMOS或非门电路图9.3.4所示为CMOS或非门的基本结构形式，它由两个串联的P沟道增强型MOS管V1、V3和两个并联的N沟道增强型MOS管V2、V4组成。　　当A、B两个输入端全为“0”时，V1和V3都导通，V2和V4都截止，输出端Y为“