集成电路培训资料.ppt

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1、第2章集成门电路授课计划教学内容教学小结一、授课计划1、教学目标1、掌握半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性；2、掌握基本TTL与非门电路的工作原理，了解TTL数字集成电路的电路特性及其性能参数；3、熟练掌握CMOS集成门电路的工作原理及其性能参数；4、熟悉几种常用的TTL与非门电路、CMOS集成门电路及其逻辑符号的表示方法。2、重点与难点1、重点：集成门电路外部特性及应用。2、难点：TTL、CMOS集成门电路芯片的分类与选用。3、学时分配：共6学时第1、2学时：半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性第3、4学时：TTL集成门电路第5、6学时：CMOS集成门电路二、教学内容2.1.

2、1晶体二极管的开关特性二极管（就是一个PN结）具有单向导电性，理想二极管如同一个开关。但实际二极管与理想的二极管还是有一些区别的，特别是在高频电路中，必须加以注意。（一）、二极管稳态开关特性二极管的伏安特性曲线2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性（第1、2学时）（二）、瞬态开关特性上页退出下页从图中可知：反向恢复时间是影响二极管开关特性的主要因素、正向恢复时间往往可以忽略。出现反向恢复时间的原因是电荷存储效应（外加正向电压时，非平衡少子的积累）2.1.2晶体三极管开关特性在数字电路中，三极管是作为开关使用的。三极管截止相当于开关断开；三极管饱和相当于开关闭合。一、稳态开关特性

3、理想稳态开关特性：关态：输入低电平，三极管截止，C、E极间无电流。IC等于0，输出为VCC。开态：输入高电平，三极管导通，C、E极电压为零。IC等于VCC/RC，输出为0V。实际稳态开关特性：关态：基极接负电压，集电结、发射结均反偏，IC=ICBO输出约等于VCC。C、E之间无导通电流。上页下页退出开态：希望（即输出电压）接近于0V，应工作在饱和区，C、E结电压最小。二、瞬态开关特性当晶体三极管发生由截止到饱和，或由饱和到截止的状态翻转时，其工作特性称为瞬态特性。三、晶体三极管反相器反相器的作用是将输入信号极性求反，高电平变低电平，低电平变高电平。1工作原理当输入电压VI为低电平VL时

4、，输出VO应为高电平VH；此时三极管应可靠截止。当输入电压为高电平时，输出应为低电平，此时三极管应可靠饱和。上页下页退出2反相器的带负载能力负载能力是指当负载发生变化时，输出电路能够保证其输出指标不变的能力。灌电流：流入反相器的负载电流，叫灌电流Ioi。产生灌电流的负载叫灌流负载。拉电流：流出反相器的负载电流，叫拉电流Iop。产生拉电流的负载叫拉流负载。负载能力可用保证反相器正常工作条件下的最大灌流IOIM和最大拉流IOPM表示。上页下页退出(1)带灌流负载的能力三极管饱和时的灌流负载Ic=IRC+IOI灌电流加大，IC加大，饱和深度减小，过大则退出饱和。因此应满足：IC=IRC+IOI

5、IB即IOIMIB—VCC/RC三极管饱和程度越深，IOI加大使IC加大后，退出饱和的可能性越小，负载能力越强。还要满足：IC=IRC+IOIMICM以免损坏三极管。ICM为集电极最大额定电流。上页下页退出(2)带拉流负载的能力三极管饱和时拉流负载IOP=IRC-IC，IRC不变，IOP越大，IC越小，有利于饱和，负载能力强，IOPMVCC/RC三极管截止时拉流负载IRC=IDC1+IOP，IRC一定，IOP越大，IDC1越小，应保证钳位二极管的正向导通电流，使其起到钳位作用。其中：VCC-VC1VCC-VC1IRC=——————即：IOPM—————RCRC上页下页退出2.2

6、分立元器件门电路2.2.1二极管与门和或门一、二极管与门电路二、二极管或门电路二极管可实现“与门”、“或门”，但不利于串联使用。与门串联使用高低电平升高，或门串联使用高低电平降低。上页下页退出二、MOS三极管非门TL是负载管，栅极接漏极，同为VDD，该管恒导通，且处于饱和区，因为：VGS—VGS（th）〈VDS当输入VI为低电平时，因小于开启电压，T0不导通，则V0=VDD—VGS（th）高当输入VI为高电平时，T0导通，输出低电平。2.2.2三极管非门一、晶体三极管非门退出下页上页2.3TTL集成门电路（第3、4学时）2.3.1TTL与非门TTL与非门电路图及逻辑符号。它是输入级、中间级

7、和输出级三部分组成的。如图:上页下页退出一、工作原理(1)输入全部为高电平。当输入A、B、C均为高电平，即UIH=3.6V时，T1基极电位升高，使T1的集电结和T2、T5的发射结导通，T5由T2提供足够的基极电流而处于饱和状态，输出低电平：UO=UOL=UCE5≈0.3V(2)输入至少有一个为低电平。输出为高电平：UO=UOH≈Ucc－UBE3－UBE4=5－0.7－0.7=3.6V电路的输出与输入之间满足与非逻辑关系，