数电第二章门电路

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1、第二章门电路2.1基本逻辑门电路2.2TTL逻辑门电路2.3CMOS逻辑门电路2.4逻辑门的接口电路2.5逻辑门电路的比较2.1基本逻辑门电路2.1.1三级管的开关特性三极管开关的通断是受基极b控制。BBCECE特性曲线三极管输出特性曲线IC=f(Uce)Ib=C饱和区:(1)IC受Uce显著控制的区域，该区域内Uce的数值较小，一般Uce＜0.7V(硅管)。发射结正偏，集电结正偏(2)Uces=0.3V左右截止区：——Ib=0的曲线的下方的区域Ib=0Ic=IceoNPN：Ube0.5V,管子就处于截止态通

2、常该区：发射结反偏，集电结反偏。输出特性曲线可以分为三个区域:特性曲线三极管输出特性曲线放大区—IC平行于Uce轴的区域，曲线基本平行等距。(1)发射结正偏，集电结反偏，电压Ube大于0.7V左右(硅管)。(2)Ic=Ib,即Ic主要受Ib的控制。判断三极管工作状态的依据：饱和区:发射结正偏，集电结正偏截止区：发射结电压小于开启电压,集电结反偏放大区:发射结正偏，集电结反偏2.1.2三极管的开关特性及反相器下面以NPN硅管为例进行分析三极管是电流控制的电流源，在模拟电路中，工作在放大区。在数字电路中工作在饱和区

3、或截止区——开关状态。TRcRBUCCiCiBuiuCEuOuCEiC0ICS负载线放大区截止区IBSIB=0UCC三极管CE之间相当于一个开关：在饱和区“闭合”，截止区“断开”一、三极管开关特性1.三极管的截止条件和等效电路当输入信号uI=UIL=0.3V时（UBE=0.3V<0.5V）三极管截止，iB=0，iC≈0，uO=UOH=UCC输入特性0uBE/ViB0.50.7BCE等效电路可靠截止条件为:UBE<0V截止时，iB、iC都很小，三个极均可看作开路TRCRBUCCui=0.3ViCiBuCE饱和区截止区

4、ICSIBSIB=0UCCuCEiC0uO输出特性2.三极管的饱和条件和等效电路在模拟电路中，为了不产生失真，通常规定饱和时UCES=1V。由于三极管的输入特性很陡，通常认为饱和时的UBES和导通时的UBE相等（硅管：0.7V，锗管0.3V）在数字电路中，为了更接近理想开关，规定饱和时UCES=0.3V。输入特性0uBE/ViB/μAUBES饱和区截止区ICSIBSIB=0UCCuCEiC0输出特性UCES临界饱和电压UCES=0.6-0.7将三极管刚刚从放大进入饱和时的状态称为：临界饱和状态。当输入信号uI=UI

5、H=3.2V时iCuCEuOui=3.2ViBTRcRBUCCIB=0UCCuCEiC0输出特性ICSIBSUCES临界饱和集电极电流：定义饱和深度：临界饱和基极电流：可靠饱和条件为：iB≥IBSUCESBCEUBES等效电路3.三极管三极管的动态开关特性当基极施加一矩形电压uI时截止到饱和所需的时间称为开启时间ton，它基本上由三极管自身决定。iC、uO波形不够陡峭，iC、uO滞后于uI，即三极管在截止与饱和状态转换需要一定的时间。这是由三极管的结电容引起的，内部载流子的运动过程比较复杂。uIiCuOUILUIL

6、ICS0UccUCEStontoff饱和到截止所需的时间称为关闭时间toff，它与饱和深度S有直接关系，S越大toff越长。三极管非门①uA＝0V时，三极管截止，iB＝0，iC＝0，输出电压uY＝VCC＝5V②uA＝5V时，三极管导通。基极电流为：iB＞IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压uY＝UCES＝0.3V。三极管临界饱和时的基极电流为：2.1.3二极管门电路1、二极管与门Y=AB2、二极管或门Y=A+BRAABCFRBRCTP1D4D5D1D2D3D1D2D3和RA构成二极管与门。D4D5为电平移位二极管

7、。T、RC、RB构成反相器。当ABC输入中只要有一个为0.3V时：VP1=0.3+0.7=1V,二极管正向导通压降＝0.7VT截止，F=VCC当ABC输入全为3.6V时:VP1=2.1VT饱和F=Vces2=0.3V全高为低，一低出高。是与非门。DTL逻辑门电路电路组成工作原理：稳态0.3V3.6V5V2.1.4正负逻辑在数字系统中，逻辑值是用逻辑电平表示的。若用逻辑高电平UOH表示逻辑“真”，用逻辑低电平UOL表示逻辑“假”，则称为正逻辑；反之，则称为负逻辑。本教材采用正逻辑。当规定“真”记作“1”，“假”记

8、作“0”时，正逻辑可描述为：若UOH代表“1”，UOL代表“0”，则为正逻辑；反之，则为负逻辑。UOH和UOL统称为逻辑电平，其值因逻辑器件内部结构不同而异(后述)。UOH和UOL的差值(叫逻辑摆幅)愈大，则“１”和“0”的区别越明显，电路可靠性越高。TTL—晶体管-晶体管逻辑集成电路2.2TTL逻辑门电路集成门电路双极型TTL(Transistor-