[管理]集成逻辑门电路

《[管理]集成逻辑门电路》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第十一章集成逻辑门电路27011.1半导体二极管和三极管的开关特性27011.1.1品体二极管的开关特性27011.1.2晶体三极管的开关特性27511.1.3由二极管与三极管纽•成的基木逻辑门电路.27811.2TTL“与非”门电路28111.2.1典型TTL“打非”门电路28111.2.2TTL”与非“门的电压传输特性28311.2.3TTL“与非”门的主要参数28411.2.4TTL门电路的改进28611.2.5集电极开路TTLfj(OCI'J)28711.2.6三态TTL门(TSLI'J)28911.3场效应管与MOS逻辑门291

2、11.3.1N沟道增强型MOS管的开关特性29211.3.2NMOS反相器29511.3.3CMOS逻辑门电路29611.4正逻辑与负逻辑30011.4.1正负逻辑的基本概念30011.4.2正负逻辑变换规则300习题302第十一章集成逻辑门电路门电路circuit）是构成数字电路的基木单元。所谓“门”就是一种条件开关，在—•定的条件下，它能允许信号通过，条件不满足时，信号无法通过。在数字电路中，实际使用的开关都是晶体二极管、三极管以及场效应管Z类的电子器件。这种器件具有可以区分的两种工作状态，可以起到断开和闭合的开关作用。而且门电路的输

3、出与输入Z间存在着一定的逻辑关系，这种逻辑关系乂称逻辑门电路。最基本的逻辑门电路有：“与”门、“或”门和“非”门。在实际使用中，常用的是具有复合逻辑功能的门电路，如“与非”门、“或非”门、“与或非”门、“异或”门等电路。逻辑门电路可以是由分立元件构成，但目而大量使用的是集成逻辑门电路，它按品体管的导迫类型分为双极性（呦0/"）和单极性两类。双极性有：品体管逻辑门电路（简称为TTL电路）、射极耦合逻辑门电路（简称为ECL电路）、集成注入逻辑门电路（简称为I2L电路）等；单极性冇：金属一氧化物一半导体互补对称逻辑门电路（简称CMOS电路）等。

4、木章在分析品体二极管、三极管的开关特性（switchingcharacteristic）^础上，以分立元件构成的基本门电路入手，分析其工作原理，重点介绍冃前应用最广泛的集成化TTL电路和MOS电路。11.1半导体二极管和三极管的开关特性一个理想的开关元件应具备三个主要特点：①在接通状态吋，其接通电阻为零，使流过开关的电流完全由外电路决定：②在断开状态下，阻抗为无穷大，流过开关的电流为零；③断开和接通之间的转换能在瞬间完成，即开关时间为零。尽管实际使用的半导体电子开关特性与理想开关有所差别，但是只要设直条件适当，就可以认为在一定程度上接近理

5、想开关。11.1.1晶体二极管的开关特性晶体二极管是由PN结构成，具有单向导电特性。在近似的开关电路分析中，晶体二极管可以当作一个理想开关來分析；但在严格的电路分析中或者在高速开关电路中，晶体二极管则不能当作一个理想开关。一、晶体二极管开关的静态特性曲线第六章对二极管的工作原理和特性进行了描述，为了说明它的开关特性，将二极管的特性曲线重画于此，见图11-1所示。当外加正向电压时，正向电流〃随正向电压"D的增加而增加，但当正向电压较小时，流过二极管的电流很小，当外加正向电压超过门限电压口川后，二极管的电流明显增人。并按指数规律上升，硅二极管

6、的门限电压为0.6V〜0.7V,错二极管的门限电压为0.2~0.3V。图11・1二极管静态特性曲线当二极管外加反向电压吋，若在一定范围内，仅有较小的反向饱和电流心，它儿乎与反向电压的增加无关。对于错管，反向饱和电流心大约是儿十微安，对于硅管，反向饱和电流极小，一•般小于1微安。当反向电压很高时，反向电流会急剧增加，二极悖被击穿。对于应用在开关状态的二极管来说，应避免工作在反向击穿区。在数字电路中，二极管作为开关管使用主要应用在大信号工作状态，即山导通状态到截止状态。当“>血时，二极管处于导通状态，当uR

7、状态。因此，采用线性化的方法，将二极管的特性曲线用几段折线來近似，便可以直观说明二极管的开关特性。图11-2所示为二极管伏安特性曲线分段线性化的曲线，它将二极管的工作状态分成三个区。IIX：导通区是一条斜率为1/6交于横轴“如的直线。力为二极管止向导通时的内阻，其值约为数十欧至数百欧，在此区二极管端电压与电流的关系为：■UD=^DrD+S”IIIX：截止区近似是一条斜率为1/“，与纵轴相交于-/s的直线，枷为二极管截止时的反向电阻，通常为数百千欧。此区二极管电压与电流的关系可写为：II【区：击穿区近似为一条斜率是1/々向上延伸并交于横轴-

8、的直线。吃为二极管反向击穿吋的内阻，通常为儿欧姆，其电压与电流的关系为：un=~~Ur+iDr7实际使用时，外加电压通常比门限电压血大的多，外接负载电阻心通常也是在数百欧至数千欧，远远人于二极