[讲稿]用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路

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1、用以实现基木逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路。•逻辑门电路是构成数字电路的基础。•数字屯路特点：(1)输入、输出信号的大小非高屯平就是低屯平高电平和低电平是两个不同的可以截然区分开来的电压范围，可表示两种不同的状态。例如TTL,2・4〜5V——高电平，用弘表示;而0〜0.4V——低电平,用伉表示。(2)数字电路中电子器件的工作状态对应丁•逻辑1和逻辑0两种不同的状态，即工作在开关状态。半导体二极管、三极管和M0S管则是构成这种电子开关的基本开关器件。•关于正、负逻辑如果用逻辑1表示高电平，用逻辑0表示低电平，叫做正逻辑赋值，简称为正逻辑"如果用逻辑0表示高电平，

2、用逻辑1表示低电平，叫做负逻辑赋值，简称为负逻辑。在以后的章节中，如果没有特别说明，一律采用正逻辑。•数字1C分类按集成度：小规模IC、中规模IC、大规模IC和超大规模IC按器件：双极型TC、单极型TC。2.1半导体器件的开关特性一理想开关的开关特性1.静态特性(1)断开时,电阻屜=8,电流厶軒=0。(2)闭合时，电阻他=0,不论屯流多大。2.动态特性（1）开通时间心=0⑵关断时间如=0实际开关：机械开关一一静态特性好，但动态特性很差（在一定的电压和电流范围内）••1/*!.电子开关一一静态特性差，但其动态特性较好。“L在开关速度很高的情况下，开关状态的转换时间（开通时间&和

3、关断吋间显的尤为重要。数字电路屮，常常要求器件的导通和截止两种状态的转换，在微秒甚至纳秒数量级的时间内完成。二、二极管的开关特性理想二极管：导通时，导通压降仏=ov,电流由外电路决定；反偏时，电流=0,压降由外电路决定。状态转换吋间=0。实际二极管：从正向导通到反向截止需要经历一个反向恢复过程。反向恢复时间乩=九+乙，纳秒数量级，限制了二极管开关状态转换。:称为存储时间，乙称为渡越时间，原因：PN结正偏时，两边区域存储有载流了；偏置电压跳变后，存储电荷不能瞬间消失。PN结仍处于正偏状态，存储电荷返回原处，数量由5、R.决定。电流维持5,之后存储电荷显著减少，势垒区乂逐渐变宽，

4、S是变宽的时间。二极管从反向截止转换到正向导通所需的吋间称为二极管的开通时间如。但它比反向恢复时间乩要小的多，可忽略不计。三、三极管的开关特性1.三极管的截止、放大和饱和状态表现：Ic~O,Uce~@,对应于开关的断开状态。•BJT处于放大条件：Je正偏、Jc反偏当人增大时，L按Tc=^7b的规律增大，而BJT管压降遍减小，Q点向饱和区靠近。•临界饱和：当1B增大使％降至询汙％时，Jc零偏，称为临界饱和状态，此时的Ic称为集电极饱和电流，用厶s表示，Ib称为基极临界饱和电流，用厶s表示，则有V8-%T.=fl呎•深度饱和：Ib继续増加，但Ic已接近于最人值Ucc/Rc，受Uc

5、c和Rc的限制，不会再随Ib成比例地増加,BJT进入饱和状态。所以BJTZ作在饱和状态的条件为Ib>/bs进入饱和状态后，/c会随/b的増加略冇増加，UCe<0.7V,集电结变为正向偏置。所以也常把集电结和发射结均正偏作为三极管工作在饱和状态的条件。饱和时的Uce电压称为饱和压降，用Uces农示，典型值Uces=0・3V（硅管）。由于Uces很小，集电极到发射极之间相当于短路，对应于开关的闭合状态。•Rb、Rc、6等参数都能决定三极管是否饱和。甩越小，8越大，Rc越大，三极管越容易饱和。在数字电路屮总是合理地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。1.三极管开关的过渡过程

6、三极管工作在开关状态时，不是截止就是饱和，放大只是中间过渡状态。开通时间ton-tA+trtd延迟时间，tv上升时间。关闭时间切二ts+fris存储时间延迟时间一一Je由宽变窄所需时间上升时间一一基区非平衡少子建立浓度分布的时间存储时间一一基区存贮电荷消散的时间，鸟的长短取决于存储电荷数量下降时间一一Je由窄变宽所需时间，Ib由耳减到0的时间开通时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，一般在儿十到儿百纳秒的范围，从器件手册中可以查到。2.2.4MOSFET的开关特性MOS型场效应管有四种类型，作为开关器件使用的主要是增强型MOS管。•当UKUt时，工作在截止区，Id"O,Uf对

7、应于开关的断开状态。•当Ui>Ut时,NMOS管导通,ID>0o工作在恒流区，随着U］的升高Uds减小,•当匕较大，使NMOS管进入可变电阻区，其导通电阻他很小（约百欧姆），只要凡远大于島，则Uo^OV,对应于开关的闭合状态。MOS管三个电极之间均有等效电容，它们分别是Gs、点和Gs,Gs和心一般约为1〜3pF,Gs—般约为0.1〜lpF,以及负载电容所以，当输入电压突变时，MOS管受上述电容充、放电过程的制约，由截止到导通或由导通到截止的转换并不能立刻完成。开通时间：仏=禹+tr导通延迟吋间加和上升吋