数字电子技术 第3讲ppt课件.ppt

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1、第三章逻辑门电路0概述二极管逻辑门电路TTL逻辑门电路CMOS逻辑门电路教学基本要求1、了解半导体器件的开关特性。2、掌握基本逻辑门、三态门、集电极开路门的逻辑功能。3、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。0概述1.逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。本章重点介绍逻辑运算的物理实现电路。2.逻辑0和逻辑1：0和1在逻辑代数中代表的两种不同的状态。在电子电路中用高、低电平来表示。正逻辑：1表示高电平，0表示低电平负逻辑：0表示高电平，1表示低电平高/低电平都允许有一定的变化范围

2、3.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。获得高、低电平的基本原理高/低电平都允许有一定的变化范围正逻辑：高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示11二极管逻辑门电路1.1二极管的开关特性1.2二极管与门1.3二极管或门1.4二极管门电路的优、缺点半导体基础知识（1）本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体。常用：硅Si，锗Ge两种载流子杂质半导体N型半导体多子：自由电子少子：空穴杂质半导体P型半导体多子：空穴少子：自由电子PN结的形成空间电荷区（耗尽层）扩散和漂移PN结的单向导电性外加正向电压PN结的单向导电性外

3、加反向电压PN结的伏安特性正向导通区反向截止区反向击穿区K:波尔兹曼常数T:热力学温度q:电子电荷1.1二极管的开关特性1.二极管符号：2.二极管的伏安特性：※当电压ui>0.7V二极管导通后，uD=0.7ViD=（ui-0.7）/R※当电压ui<0.7V二极管截止，处于断开状态iD=0V正极负极＋uDiD限流电阻二极管的开关特性：高电平：VIH=VCC低电平：VIL=0VI=VIH,D截止，VO=VOH=VCCVI=VIL,D导通，VO=VOL=0.7V3.二极管的开关电路的等效电路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

4、电压源，uo＝5-0.7=4.3V。当ui为低电平时D截止，uo为低电平当ui为高电平时D导通，uo为高电平二极管的动态电流波形：1.2二极管与门大于3V为高电平逻辑1表示小于0.7V为低电平逻辑0表示思考：Y如何和A、B构成与逻辑关系？ABY0V0V?5V0.7V0.7VABY0V0V0.7V5V0V？5V0.7V0.7V0V5V？0.7VABY0V0V0.7V5V0V0.7V0V5V0.7V5V5V?5V5V二极管与门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABY0

5、00010100111规定3V以上为10.7V以下为0Y=AB大于3V为高电平逻辑1表示小于0.7V为低电平逻辑0表示根据真值表，可以判断该电路为与门二极管或门设VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二极管导通时VDF=0.7VABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111规定2.3V以上为10V以下为0Y=A+B1.3二极管或门ABD1D2Y0V0V0V5V5V0V5V5V截止截止0V导通截止4.3V截止导通4.3V导通导通4.3V1.4二极管门电路的缺点电平有偏移，带负载能力差因此，二极管门电路通常只用于集成电路

6、内部电路2TTL逻辑门电路2.1三极管的开关特性2.2三极管非门2.3TTL反相器、与非门、或非门2.4其他类型的TTL逻辑门（三态门、集电极开路门）2.5TTL电路常识2.6小结由三极管和若干电阻构成的逻辑门Transistor-TransistorLogic它有两种类型:NPN型和PNP型。在半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，可形成N型半导体在半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、铟等形成P型半导体NPN型和PNP型三极管e-b间的PN结称为发射结(Je)c-b间的PN结称为集电结(Jc)中间部分称为基区，连上电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，电极称为

7、发射极，用E或e表示（Emitter）；另一侧称为集电区和集电极，用C或c表示（Collector）。1.三极管的结构2.1三极管的开关特性双极型三极管的结构管芯+三个引出电极+外壳基区薄低参杂发射区高参杂集电区低参杂发射结集电结BECNNP基极发射极集电极+++++++++++++__________________________+++++++++++++N型自由电子为多数载流子二、电流放大原理BECNNPEBRBEc发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。IE进入P区的电子少部分