第3章 逻辑门电路ppt课件.ppt

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1、1第3章逻辑门电路12第3章目录内容介绍3.1分立元件逻辑门电路3.1.1晶体管的开关特性3.1.2分立元件基本逻辑门电路3.1.3分立元件复合逻辑门电路3.2集成逻辑门电路3.2.1数字集成电路概述3.2.2三极管-三极管逻辑门电路(TTL)3.2.3金属-氧化物-半导体互补对称逻辑门电路(CMOS)23.3正负逻辑3.3.1正逻辑和负逻辑的规定3.3.2负逻辑符号表示法3.4逻辑门电路使用中的几个问题3.4.1TTL与CMOS逻辑门电路之间的接口技术3.4.2门电路外接负载问题3.4.3多余输入端的处理措施3基本的逻辑门电路有与门、或门和非门，实际中使用的门电路是由这三种门电路的组合。本章

2、将揭开集成逻辑门电路的内部奥秘。首先介绍分立元件逻辑门电路，然后讲述几种常用的集成逻辑门电路。包括三极管-三极管逻辑门电路(TTL)、射极耦合逻辑门电路(ECL)、高阀值逻辑门电路(HTL)、集成注入逻辑门电路(IIL)和金属-氧化物-半导体互补对称逻辑门电路(CMOS)。内容介绍45本章要点：分立元件逻辑门电路。TTL集成逻辑门电路的结构、工作原理和特性。CMOS集成逻辑门电路的结构、工作原理和特性。逻辑门电路使用中的几个问题。3.1分立元件逻辑门电路利用二极管、三极管等电子元件组成用以实现一定逻辑功能的电路称为分立元件逻辑门电路。在实际电路设计中，应用分立元件逻辑门电路完成简单的逻辑功能，

3、可以使电56路精简并降低电路成本。3.1.1晶体管的开关特性1.二极管的开关特性(1)二极管等效电路在数字电路中二极管通常是作为开关来使用，或充分导通，或截止，即工作在开关状态。图3.1.1(a)所示的是硅二极管的伏安特性。由图可见，当二极管的正向电压为0.7V左右时，特性曲线和斜率很陡，电阻很小。这时二极管可以等效为一个0.7V的恒压源；如图3.1.1(b)所示。当二极管两端67加反向电压时，二极管截止，反向漏电流很小，一般在1μA以下，呈现出很大的电阻，这时可以等效为一个断开的开关，如图3.1.1(c）所示。图3.1.1硅二极管的伏安特性与等效电路78在理论分析中，常把二极管等效为理想的开

4、关，即截止时开路，导通时短路，忽略正向导通电压和反向漏电流。(2)二极管反向恢复时间二极管由导通变为截止是不能瞬间完成的，而需要经过一段时间之后才转为截止。称为二极管反向恢复时间。下面来讨论形成的原因。在图3.1.2(a)所示的电路中，当输入电压等于时，二极管导通，正向电流为(3.1.1)8与正向电流相对应的PN结扩散区有一定浓度电荷分布，即在扩散区存储一定量的电荷，电流越大，存储电荷就越多。当外加电压由下降到时，这些存储电荷不可能瞬间消失，由于这些存储电荷的存在，使PN结仍维持正向偏置，仍表现为低阻；但是，在反向电压的作用下，这些存储电荷形成漂移电流，即反向电流，其值约等于，如图3.1.2(

5、b)所示。这个电流维持(存储时间)。之后，由于反向电流使存储电荷逐渐减少，最终存储电荷基本消失，反向电流也基本趋于(反向漏电流)。这段时间为下降时间。二极管由导通转为截止的反向恢复时间为99和管子本身特性、运用情况有关。显然，正向电流越大，存储电荷超多，反向恢复时间越长。反向电压越大(绝对值大)，存储电荷消失得越快，反向恢复时间越短。10(3.1.2)1011图3.1.2硅二极管反向恢复过程2.三极管的开关特性(1)晶体三极管的三种工作状态11三极管在共发射极组态(如图3.1.3(a)所示)下的输出伏安特性如图3.1.3(b)所示，它有三个工作区域：截止区、放大区和饱和区。这三个工作区域对应晶

6、体管的三种工作状态，它们的特点如下：截止状态从输出特性曲线上看，截止区位于的曲线以下，三极管处于截，，。发射结与集电结均反向偏置(或者是零偏)，这时晶体管三极管的集电极和发射极相当于开路。1212放大状态三极管处于放大状态时，，，有电流放大作用，发射结正向偏置，集电结反向偏置。饱和状态在图3.1.3(a)所示电路中，若三极管处于饱和状态。此时，很小。饱和的越深，越小。集电结和发射结均为正向偏置，饱和区特性曲线很陡，电阻很小。三极管的集电极到发射极如同短路。在数字电路中晶体管工作在饱和与截止状态，通过改变基极信号来控制集电极与发射极之间的接通与断开，因1313此三极管是一个可控的电子开关。14图

7、3.1.3三极管共发射极电路和输出特性曲线14(2)晶体三极管的开关时间与晶体二极管一样，晶体三极管作为开关使用时，饱和与截止两种工作状态的转换也不可能在瞬间完成，管子内部也存在着电荷的建立与消失过程。因此，开通与关闭都需要一定的时间。图3.1.4所示的是图3.1.3(a)所示电路的工作波形。151516图3.1.4晶体三极管开关工作波形163.1.2分立元件基本逻辑门电路1.晶体二极管与门电路晶