数字电子技术基础第3章.ppt

《数字电子技术基础第3章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、门电路第三章本章总的要求：熟练掌握TTL和CMOS集成门电路输出与输入间的逻辑关系、外部电气特性，包括电压传输特性、输入特性、输出特性和动态特性等；掌握各类集成电子器件正确的使用方法。重点：TTL电路与CMOS电路的结构与特点.3.1概述门电路是用以实现逻辑运算的电子电路，与已经讲过的逻辑运算相对应。常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。正逻辑：高电平表示逻辑1、低电平表示逻辑0。负逻辑：高电平表示逻辑0、低电平表示逻辑1。获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。3.2半导体二极管门

2、电路§3.2.1半导体二极管的开关特性Ui>0.5V时，二极管导通。Ui<0.5V时，二极管截止，iD=0。ui＝0V时，二极管截止，如同开关断开，uo＝0V。ui＝5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo＝4.3V。当外加电压突然由正向变为反向时，存储电荷反向电场的作用下，形成较大的反向电流。经过ts后，存储电荷显著减少，反向电流迅速衰减并趋于稳态时的反向饱和电流。当外加电压由反向突然变为正向时，要等到PN结内部建立起足够的电荷梯度后才开始有扩散电流形成，因而正向电流的建立稍微滞后一点。反向恢复时间（几纳秒内）反向恢复时间即存储电荷消失所需要的时间，它远大于

3、正向导通所需要的时间。这就是说，二极管的开通时间是很短的，它对开关速度的影响很小，以致可以忽略不计。因此，影响二极管的开关时间主要是反向恢复时间，而不是开通时间。§3.2.2二极管与门Y=A·BABY§3.2.3二极管或门Y=A+B,G4输出高电平，G5输出低电平，T1、T2同时截止，输出呈高阻态；四、三态门AYEN′逻辑符号10110AYEN′逻辑符号0101110若A=1，则G4、G5输出均为高电平，T1截止、T2导通，Y=0；若A=0，则G4、G5输出均为低电平，T1导通、T2截止，Y=1；0001AYEN′AYEN低电平有效高电平有效三态门有三种状态:高电平

4、、低电平、高阻态。3.5TTL门电路§3.5.1双极型三极管的开关特性一、双极型三极管的结构BECNNP基极发射极集电极BECNPN型三极管PNP集电极基极发射极BCEBECPNP型三极管二、双极型三极管的输入特性和输出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AIB(A)UBE(V)204060800.40.8输入特性曲线输出特性曲线开启电压饱和区截止区放大区三、双极型三极管的基本开关电路在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在饱和和截止两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。三极管临界饱和时的基极电流：

5、①ui=1V时，三极管导通，基极电流：uo=uCE=VCC-iCRc=5-0.03×50×1=3.5V②ui=0.3V时，因为uBE<0.5V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压：uo=VCC=5V截止状态ui=UIL<0.5Vuo=+VCC+VCC＋－RbRcbce＋－③ui＝3V时，三极管导通，基极电流：uo＝UCES＝0.3V三极管饱和饱和状态iB≥IBSui=UIHuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3V四、双极型三极管的开关等效电路开关等效电路(1)截止状态条件：发射结反偏特点：电流约为0(2)

6、饱和状态条件：发射结正偏，集电结正偏特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅三极管开关等效电路(a)截止时(b)饱和时uituot+Vcc0.3V五、双极型三极管的动态开关特性BJT的开关时间：是指BJT管由截止到饱和导通或者由饱和导通到截止所需要的时间。延迟时间td—从+VB2加到集电极电流ic上升到0.1ICS所需要的时间；上升时间tr—ic从0.1ICS到0.9ICS所需要的时间；开通时间ton=td+tr就是建立基区电荷时间存储时间ts—从输入信号降到-VB1到ic降到0.9ICS所需要的时间；下降时间tf—ic从0.9ICS降到0.1ICS所需要的

7、时间。关闭时间toff=ts+tf就是存储电荷消散的时间加入－VEE的目的是确保即使输入低电平信号稍大于零时，也能使三极管基极为负电位，从而使三极管可靠截止，输出为高电平。六、三极管反相器AY集成门电路双极型TTL(Transistor-TransistorLogicIntegratedCircuit,TTL)ECLNMOSCMOSPMOSMOS型（Metal-Oxide-Semiconductor，MOS）TTL—晶体管-晶体管逻辑集成电路MOS—金属氧化物半导体场效应管集成电路§3.5.2TTL反相器输入级倒相级输出级称为推拉式电路或图腾柱输出电路一、TTL