第3章逻辑门电路ppt课件.ppt

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1、第3章逻辑门电路§3.1概述本章介绍与基本逻辑运算和复合逻辑运算相对应的单元电路称为门电路。常用的门电路有“与”门、“或”门、“非”门、“与非”门、“或非”门、“与或非”门和“异或”门等。构成门电路的器件主要有两种：TTL(Transistor-TransistorLogic)双极型晶体管数字集成电路。CMOS(ComplementMetal-Oxide-Semiconductor)MOS晶体管数字集成电路。10/3/20211北京理工大学信息科学学院§3.2晶体管的开关作用3.2.1二极管的开关作用10/3/20212北京理工大学信息科学学院3.2.2三极管

2、的开关特性晶体管的工作区分为3部分：截止区、放大区、饱和区。如下图所示：10/3/20213北京理工大学信息科学学院(1)截止状态截止状态的特点：iB0，iC0，uCE=UCC。uBE<0v（反偏），uBC<0v（反偏）。10/3/20214北京理工大学信息科学学院(2)放大状态放大状态的特点：uCE=UCC-iCRC。iCiB。uBE0.7v(正偏)，uBC<0v(反偏)。RCUCC++--RBIuOuiBiC双极型三极管基本开关电路10/3/20215北京理工大学信息科学学院(3)饱和状态1.临界饱和状态：iCiB=IC(sat)uBE0.

3、7v(正偏)，uBC=0v(零偏)。0.7v0.7v三极管饱和状态等效电路RCUCC++--RBIu)(satCEOuuBSBIi=iCIC(sat)=10/3/20216北京理工大学信息科学学院2.过饱和状态：uBE0.7v(正偏)，uBC0v(正偏)。0.7v<0.3v三极管饱和状态等效电路RCUCC++--RBIu)(satCEOuuBSBIi>iC在过饱和时，uCE之所以变成小于0.3v，是由于如下的原因：10/3/20217北京理工大学信息科学学院负载线方程为：uCE=uO=UCC−iCRC10/3/20218北京理工大学信息科学学院在数字电

4、路中，晶体管只工作在截止与饱和导通这两种状态。双极型三极管的开关等效电路(a)截止状态(b)饱和导通状态10/3/20219北京理工大学信息科学学院在数字电路中，晶体管只工作在截止与饱和导通这两种状态。今后一般采用正逻辑。10/3/202110北京理工大学信息科学学院当三极管在截止与饱和导通之间迅速转换时，三极管内部基区存储电荷的积累和消散都需要一定的时间。集电极电流ic的变化总是滞后于基极电压uBE的变化，故输出电压uO的变化也必然滞后于输入电压uI的变化。通常把uO的下降沿滞后于uI上升沿的时间称为开通时间ton，它反映了三极管从截止到饱和导通所需要的时间

5、；而把uO上升沿滞后于uI下降沿的时间称为关断时间toff，它反映了三极管从饱和导通到截止所需要的时间。10/3/202111北京理工大学信息科学学院§3.3基本逻辑门电路1.二极管“与”门对输入端A、B、C的输入电平和输出端Y的输出电平做如下规定：0~0.3v为逻辑“0”；3v以上为逻辑“1”；输入端A、B、C中只要有一个（或两个、或全部）输入为0v（逻辑“0”）则输出端Y的电平就是0.3v（逻辑“0”）。二极管均为锗管，正向导通压降为0.2~0.3v。10/3/202112北京理工大学信息科学学院§3.3基本逻辑门电路1.二极管“与”门输入端A、B、C全部

6、输入为3v（逻辑“1”）则输出端Y的电平为3.3v（逻辑“1”）。这是一个“与”门：Y=A·B·C。10/3/202113北京理工大学信息科学学院2.二极管“或”门输入端A、B、C中只要有一个（或两个、或全部）输入为3.3v（逻辑“1”）则输出端Y的电平就是3v（逻辑“1”）。输入端A、B、C全部输入为0.3v（逻辑“0”）则输出端Y的电平为0v（逻辑“0”）。这是一个“或”门：Y=A+B+C。10/3/202114北京理工大学信息科学学院10/3/202115北京理工大学信息科学学院3.三极管“非”门输入端A为0v（逻辑“0”）三极管截止，则输出端Y的电平约

7、为3.0v（逻辑“1”）。输入端A为3v（逻辑“1”）三极管饱和导通，则输出端Y的电平约为0.3v（逻辑“0”）。这是一个“非”门：Y=A。10/3/202116北京理工大学信息科学学院§3.4TTL集成门电路3.4.1TTL与非门的基本原理A、B为输入端，Y为输出端。T1为多发射极晶体管。D1、D1为输入保护钳位二极管。T2为助推晶体管。T4为上拉晶体管。T5为输出晶体管。D3为输出二极管。10/3/202117北京理工大学信息科学学院多发射极三极管符号及等效电路10/3/202118北京理工大学信息科学学院UB1=0.7+0.3=1v,T1饱和,UCE1=

8、0.1v。0.3vUB2=0.1+0.