数字电路逻辑设计第三章集成逻辑门ppt课件.ppt

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1、F1=ABF2=A+BABF=1F=AB？内部电路是什么样的，如何实现相应的逻辑功能？内部电路不同，逻辑功能相同，如何正确使用？？知识回顾在数字集成电路的发展过程中,同时存在着两种器件的发展。一种是由三极管组成的双极型集成电路,例如晶体管—晶体管逻辑电路(简称TTL电路)。另一种是由MOS管组成的单极型集成电路,例如N—MOS逻辑电路和互补MOS(简称CMOS)逻辑电路。第3章　集成逻辑门第3章　集成逻辑门TTL系列逻辑电路出现在19世纪60年代,它在此之前占据了数字集成电路的主导地位.随着计算技术和半导体技术的发展,

2、19世纪80年代中期出现了CMOS电路。虽然它出现晚一些,但因为它有效地克服了TTL和ECL集成电路中存在的单元电路结构复杂,器件之间需要外加电隔离,以及功耗大,影响电路集成密度提高的严重缺点,因而在向大规模和超大规模集成电路的发展中,CMOS集成电路已占有统治地位,而且这一优势将继续延伸。内容概述集成逻辑门双极型集成逻辑门MOS集成逻辑门按器件类型分PMOSNMOSCMOS按集成度分SSI（100以下个等效门）MSI（〈103个等效门）LSI（〈104个等效门）VLSI（>104个以上等效门）本章内容基本逻辑门的基本结

3、构、工作原理以及外部特性TTL、ECLI2L、HTL第3章　集成逻辑门§3.1晶体管的开关特性§3.2基本逻辑门电路§3.3TTL集成逻辑门§3.4MOS逻辑门电路§3.5集成逻辑门电路的应用§3.1晶体管的开关特性晶体二极管开关特性:晶体二极管是由PN结构成，具有单向导电的特性。在近似的开关电路分析中，晶体二极管可以作为一个理想开关来分析；在严格的电路分析中或者在高速开关电路中，晶体二极管则不能当作一个理想开关。注意数字电路中的二极管与三极管一、二极管伏安特性§3.1晶体管的开关特性(a)二极管电路表示(b)二极管伏安

4、特性(1)加正向电压VF时，二极管导通，管压降VD可忽略。二极管相当于一个闭合的开关。二、二极管的开关特性1．二极管的静态特性§3.1晶体管的开关特性可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压vi控制的开关。当外加电压vi为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换过程就是二极管开关的动态特性。(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二极管相当于一个断开的开关。2．二极管开关的动态特性给二极管电路加入一个方波信号，电流的波形怎样呢？ts为存储时间，tt称为渡越时间，tre

5、＝ts十tt称为反向恢复时间。反向恢复时间：tre＝ts十tt产生反向恢复过程的原因：反向恢复时间tre就是存储电荷消散所需要的时间。同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多，一般可以忽略不计。三、晶体三极管的开关特性基本单管共射电路单管共射电路传输特性1.三极管稳态开关特性三、三极管的开关特性三极管的三种工作状态（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图1.4.5（b）中的A点

6、。三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压此时，若调节Rb↓，则IB↑，IC↑，VCE↓，工作点沿着负载线由A点→B点→C点→D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，其特点为IC＝βIB。三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏（2）放大状态：当VI为正值且大于死区电压时，三极管导通。有若再减小Rb，IB会继续增加，但IC已接近于最大值VCC/RC，不会再增加，三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES，其典型值为：VCES≈0.3V。三极管工作在饱和状态的电流条件为：IB＞

7、IBS电压条件为：集电结和发射结均正偏（3）饱和状态：保持VI不变，继续减小Rb，当VCE＝0.7V时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的集电极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极临界饱和电流，用IBS表示，有:解：根据饱和条件IB＞IBS解题。例1.4.1电路及参数如图1.4.6所示，设输入电压VI=3V，三极管的VBE=0.7V。（1）若β＝60，试判断三极管是否饱和，并求出IC和VO的值。（2）将RC改为6.8kW，重复以上计算。∵IB＞IBS∴三极管饱和。IB不变，仍

8、为0.023mA∵IB＜IBS∴三极管处在放大状态。（3）将RC改为6.8kW，再将Rb改为60kW，重复以上计算。由上例可见，Rb、RC、β等参数都能决定三极管是否饱和。则该电路的饱和条件可写为：即在VI一定（要保证发射结正偏）和VCC一定的条件下，Rb越小，β越大，RC越大，三极管越容易饱和。在数字电路中总是合理