电子控制系统的信号处理培训课件.ppt

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1、三极管的基本特性三极管的工作原理普通高中课程标准实验教科书通用技术选修１第三章电子控制系统的信号处理晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用常用数字集成电路的类型第三节数字集成电路晶体三极管的开关特性cbeNPNRbIcIsRc第三节数字集成电路NPN型晶体管。电阻Rb为基极电阻，电阻Rc为集电极电阻，晶体三极管T的基极b起控制的作用，通过它来控制开关开闭动作，集电极c及发射极e形成开关两个端点，由b极来控制其开闭，c、e两端的电压即为开关电路的输出电压V0。当输入电压V1为高电平时，晶体管导通，相当于开关闭合，所以集电极电压Vc≈0，即输出低电平

2、，而集电极电流ic≈VCC/RC。当输入电压Vc为低电平时，由图可见，晶体管截止，相当于开关断开，所以得集电极电流iC≈0，而集电极电压Vc≈VCC，即输出为高电平。这就是晶体三极管的理想稳态开关特性。第三节数字集成电路数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。根据数字集成电路中包含的门电路或元、器件数量，可将数字集成电路分为小规模集成（SSI）电路、中规模集成MSI电路、大规模集成（LSI）电路、超大规模集成VLSI电路和特大规模集成（ULSI）电路。晶体三极管的开关特性及其数字电路中的应用第三节数字集成电路在数

3、字电路中，用电平的高和低来代表逻辑1和逻辑0。不同类型的逻辑电路，其高、低电子的电压值有不同的界定规则。晶体三极管的开关特性及其数字电路中的应用第三节数字集成电路在右图所示用电阻和开关构成的电路中，开关闭合，开关所呈现的电阻为0，使得开关两端的电压也就是输出电压为0，输出低电平；反之，若开关断开，因为电阻R上没有电流流过，R上的电压为0，所以输出电压等于电源电压，即输出高电平。因此，用开关可以实现高、低电平，这是构成门电路的基础。第三节数字集成电路门电路中的开关不能使用机械开关，因为机械开关不仅体积大、寿命短、操作不方便，而且开关的速度低。在现代高速

4、电子控制系统中，开关每秒可能要开合上亿次，机械开关是绝对无法胜任的，必须使用电子开关，即用晶体管或MOS管(金属氧化物半导体场效应管)做成的开关。例如，用晶体三极管代替图中开关得到的电路如右图所示。第三节数字集成电路试验目的：观察晶体三极管的开关特性。试验准备：晶体三极管3DK4C1只，10kΩ、2.2kΩ电阻各1只，3V(或5V)电源1只，多用电表。小试验第三节数字集成电路试验过程：在电路试验板上按图搭接电路，并在下列各空格处填入试验结果。(1)将输入端接地，用多用电表测量电阻Rc两端的电压Ur=V，此时晶体三极管集电极的电流Ice(填“很大”或“

5、很小”)，三极管处于（填“导通”或“截止”)状态；三极管集电极c与发射极e之间的电压Uce=V，属于(填“高”或“低”)电平。(2)将输入端接3V电压，用多用电表测量电阻Rc两端的电压Ur=V，此时晶体三级管集电极的电流Ice(填“很大”或“很小”)，三极管处于(填“导通”或“截止”)状态；二极管集电极c与发射极e之间的电压Uce=V，应属于(填“高”或“低”)电平。(3)用发光二极管高、低电平检测器检测(1)、(2)两种情况下电路的输入端和输出端，判断该电路的逻辑功能。试验总结：晶体三极管是否可以当做开关使用？为什么？0很小截止3高2.8很大导通0

6、.2低第三节数字集成电路晶体三极管存在截止和饱和两种状态。截止状态相当于开关断开，饱和状态相当于开关闭合，因而可以当作开关使用，其条件与现象是：饱和：条件——输入信号足够大（高电平）；现象——三极管流过的电流较大，而集电极与发射极之间的电压只有0.2V左右（低电平）。截止：条件——输人信号足够小（低电平）；现象——三极管没有电流流过，集电极与发射极之间的电压与电源电压相近（高电子）。由于加到三极管基极的信号不是高电平，就是低电平，因此晶体三极管工作于开关状态，即不是工作于饱和状态，就是工作于截止状态。我们通常称这种信号为开关信号（即数字信号）。晶体三

7、极管的开关效应第三节数字集成电路另一种常作为门电路中开关使用的器件是金属氧化物半导体场效应晶体三极管，即MOS管，它和双极型晶体三极管一样也有三个极：源极S、栅极G和漏极D。这三个极和双极型晶体三极管的各电极的对应关系是：源极相当于发射极，通常接地；漏极相当于集电极，通常通过电阻接电源；栅极相当于基极，用来控制漏极电流的大小。普通晶体三极管是电流控制的器件，即基极必须注入电流方能使三极管导通，而MOS管属于电压控制器件，在其栅极与源极之间加适当的电压就能使MOS管导通，MOS管在开关信号的作用下，也有导通和截止两种状态，因而也可做开关使用。场效应晶体

8、三极管的开关效应第三节数字集成电路数字集成电路的类型数字集成电路有多种类型，最常用的有TTL和CMOS两种。