晶体管的开关特性+32基本逻辑门电路.ppt

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1、1,第3章 集成逻辑门电路,3.1 概述3.2 半导体二极管逻辑门电路3.4 TTL集成逻辑门电路3.3 MOS集成逻辑门电路*3.5 TTL与CMOS电路的接口,2,门电路,分立元件门电路,集成门电路,双极型集成门（TTL集成门）,单极型集成门（MOS集成门）,集成逻辑门中使用的开关器件是：,晶体管 场效应管,门电路是数字系统最基本的单元电路。,与门、,或门、,与非门、,或非门、,异或门等。,3.1 概述,3,K断开-K闭合-,可用二极管、三极管、场效应管代替,Vo=,5v,输出高电平,Vo=,0v,输出低电平,获得高低输出电平的原理电路,4,、高、低电平的概念,电平就是电位，在数字电路中，

2、人们习惯于高、低电平一词来描述电位的高低。它们表示的都是一定的电压范围，而不是一个固定不变的数值。,高电平的电压范围：1.8-5V,低电平的电压范围：0-0.8V,正逻辑,负逻辑,5,3.2.1 晶体二极管的开关特性,二极管正偏与等效电路,3.2 半导体二极管逻辑门电路,6,0mA,二极管反偏与等效电路,7,t,i,0,(b),tre,二极管动态电流波形,8,A B C,F,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0,0,0,0,0,0,0,1,IIL=(VCC-0.7)/R,II L,=(5-0.7)/2.8K,=1.5mA,3.2.2

3、 二极管与门电路,9,思考如下问题：,（1）试问IIL，IIL1，IIL2，IIL3其值各为多少？它们之间有何关系？（设VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）,&,将几个输入端并联使用时，总的输入低电平电流与使用单个输入端的输入低电平电流基本相等。,IIL=(5-0.7)/2.8（mA）,IIL1=IIL2=IIL3=IIL/3,10,（2）在下图中，（设VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）。,输入高电平电流IIH=二极管反向饱和电流,IIH,+6V,11,在下图中，IIH，IIH1，IIH2，IIH3其值各为多少？它们之间有何关系？（设VCC=5V，UIL=0.3V，UIH

4、=6V）。,将几个输入端并联使用时，总的输入高电平电流将按并联输入端的数目加倍。,12,3.2.3 半导体二极管或门电路,R=2.8K,0,1,1,1,1,1,1,1,13,二极管与门和或门电路的缺点：,（2）负载能力差,（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的情况。,14,3.4 TTL集成逻辑门电路,集成电路（Integrated circuit），简称IC。就是将元器件和连线制作在一个半导体基片上的完整电路。,集成度：一个芯片内含有等效逻辑门的个数。,小规模集成电路SSI 1-10个逻辑门/片,中规模集成电路MSI 10-100个逻辑门/片,大规模集成电路LSI 大于100个

5、逻辑门/片,超大规模IC VLSI 10000以上个逻辑门/片,所用半导体器件的不同,TTL电路,MOS电路,15,3.4.1 晶体三极管的开关特性,1.晶体三极管的工作状态,截止、放大、饱和,16,截止：,发射结、集电结都反偏,vi,0.7v,iB0,iC0,vo,VCC,放大：,发射结正偏、集电结反偏,vo=vce=VCC-iCRC,vi,0.7v,iB 0,iC=iB,饱和：,发射结、集电结都正偏,0.7v,iB 0,vo=vces 0.3v,iB iC,vi,17,饱和判别条件:iB IBS,饱和：ICS(VCC-0.3)/RC,临界饱和：IBS=ICS/,-,18,截止：,vi,0.

6、7v,iB0,iC0,vo,VCC,放大：,vo=vce=VCC-iCRC,vi,0.7v,iB 0,iC=iB,饱和：,vi,0.7v,iB 0,vo=vces 0.3v,iCS=(VCC 0.3)/RC,iB IBS,判断三极管是否饱和的条件,IBS=(VCC 0.3)/RC,19,例1.在所示电路中，若VCC=5V,RC=1k,RB=30k时，试分析计算：(1)b=100，试求vi=0V和vi=3V时的输出 电压vo,解：vi=0V时,VBE=,Vi=0 V,三极管,截止,Vo=,VCC=5V,vi=3V时,1,100,5,=,.,-,=,-,=,b,=,=,-,由于：iBIBS，三极管

7、饱和，所以输出电压vo=0.3V,20,(2)若b=50其余条件不变，再求vi=0V和 vi=3V 时的输出电压vo=?(VCC=5V,RC=1k,RB=30k),解：vi=0V时,Vo=5V,vi=3V时,0.094,1,50,=,.,=,=,b,5,-,-,=,=,由于：iBIBS，所以三极管处于放大状态,-,21,vo=,VCCiCRC,iC=,biB=,500.077=3.85mA,5v,1K,？,三极管处于放大状态时，vo=?,vo=1.15 V,22,(3)分析VCC,vi,RB,RC,b的大小如何变 化才有利于三极管的饱和？,饱和条件？,iB IBS,-,=,b,-,时有利于三极管饱和。,VCC,vi,RB,RC,b,23,2晶体管的动态特性,ton:开通时间,toff:关闭时间,24,嵌位二极管,3.三极管非门,u,A,u,F,3V,0.3V,0V,3.7V,25,与非门,26,同样，我们利用二极管或门和三极管非门串联可构成或非门。即 如果将与门的输出和或非门的输入相连，便构成与或非门，即,27,作 业,3.10,