数字电路第三章门电路

若Ui=5 V，
VE
1.95(V ), iB

1.950.7 4.1

0.3( mA )
则UE=1.95 V， 而临界饱和基极电流
IBS

ICS

EC RC

10 302
0.167mA
可见，IB>IBS，三极管处于饱和导通状态，
U0=UCES=0.3 V。
§3 TTL集成逻辑门 一、 TTL与非门：
2、限幅电路（限幅器）
A、电路功能：
限幅电路的功能是将输入波形的一部分传送到输出 端，其余部分抑制掉，可以对脉冲波形进行整形或 变 换 。常用的有二极管串联上限限幅器、串联下限限幅 器、串联双向限幅器；二极管并联上限限幅器、并联下 限限幅器、并联双向限幅器。
B、电路分析：
限幅电路如图所示，设D工作在理想的开关状态。
§１ 数字集成电路的分类 数字集成电路按其内部有源器件的不同可分为两类。 1、双极型晶体管集成电路 晶体管—晶体管逻辑(TTL） 射极耦合逻辑(ECL) 集成注入逻辑(I2L） 2、MOS(Metal Oxide Semiconductor)集成电路 有源器件采用金属—氧化物—半导体场效应管，它 又可分为NMOS、PMOS和CMOS等几种类型。 3、TTL和CMOS集成电路特点。 A、TTL集成电路工作速度快、驱动能力强，但功耗 大、集成度低；
当输入端接Ui时，可利用戴维宁定理将接至基极与
发射极间的外电路化简为由等效电压UE和等效电阻
RE串联的单回路，如图所示。
其中：VE
Ui

Ui 10 20 5.1

5.1,
RE

205.1 20 5.1
4.1(K)
若Ui=0 V，则UE= -2.03 V，故三极管处于截止状态， U0=10 V。
c
B e2 C e3
V2 V3
R1 b V4 c
P1
1）当输入信号A、B、C 中至少有一个以上为低电平 (0.3V)时， Ub1=1V， UC =0.3V；
2）当A、B、C 全部为高电平(3.6V)时，
B、MOS集成电路集成度高、功耗低。超大规模集成电 路基本上都是MOS集成电路，其缺点是工作速度略 低。、中、小规模集成电路 A、小规模集成电路(SSI），每片组件内包含10~100个
元件(或10~20个等效门)。 B、中规模集成电路(MSI)，每片组件内含100~1000个
1） VI>VREF 时，D导通，VO≈ VI 2） VI<VREF 时，D截止，VO＝ VREF 它将输入波形中瞬时电位低于VREF的部分波形抑制掉， 而将瞬时波形高于VREF的部分波形传送到输出端。
限幅电平为VREF的串联下限限幅器及工作波形图 注意：在限幅器中，D截止时，D上反向电压不能超过D的
§2 半导体二极管和三极管的开关特性
一、 半导体二极管的开关特性 1、开关特性 半导体二极管具有单向导电性，即外加正向电压
（大于阈值电压）时导通，反之截止。所以相当于一个 受外加电压极性控制的开关。
二极管开关电路
二极管的伏安特性
A、电路分析： 设：输入信号的高电平 VIH =VCC ，低电平VIL=0 二极管D为理性器件，即正向导通
1、电路构成：
输入级
倒相级
输出级
NNN
A、 输入级：
P
输入设输变二入量极级A管、由VB1多~、V4发C实的射现正极逻向N管P型 辑管T1与压衬和，降底 电它为阻相0R.1当7组于V成。一，个其与作门用。是对
输入级等效电路如下图(a所) 示。
UCC
UCC
R1
b
A e1 V1
e1 e2 e3 A BC
反向击穿电压。
二、半导体三极管的开关特性
在脉冲与数字电路中，在大幅度脉冲信号作用下， 半导体三极管交替工作在截止区与饱和区，作为开 关元 件来使用。
1、三极管的基本开关电路及电路传输特性：
三极管的基本开关电路及电路传输特性如图示：
2、电路分析： A、当输入电压VI<VON时，工作在截止状态，此时三 极管T相当于开关断开。 B、当输入电压VI>VON而小于某一数值时，三极管T工 作在放大区。当输入电压有一较小变化时，会引 起输出电压较大的变化。 C、当输入电压大于某一数值时，三极管T工作在饱和 区，相当于开关闭合。
电阻为0，反向电阻为∞。 1） VI=VIH 时，D 截止，VO=VOH=VCC 2） VI=VIL 时，D 导通， VO=VOL= 0 可以通过输入高、低电平控制二极管的开关状态， 并在输出端得到相应的高、低电平。 B、门限电压（阈值电压）： 通常把电压VTH称为门限电压或阈值电压。 硅管的阈值电压为0.6 — 0.7 V， 锗管的阈值电压为0.2 — 0.3 V。
第三章 集成逻辑门电路
教学要求 ：
1、在重点理解原理的基础上，熟练掌握各种门电路的外
特性；对各种常用门电路的使用方法有深刻的了解；知
道选用器件进行组合，实现实际系统的设计要求。
2、各种器件的内部工作原理和结构只需了解，以能“理
解”为原则。
3、本章分析方法： 电路图＋电路分析 约定逻辑定义
实现的逻辑功能
硅管的阈值电压为0.6 — 0.7V，
锗管的阈值电压为0.2 — 0.3V。
3、举例： 在图示电路中，试计算当输入端分别接0 V、5 V和 悬空时输出电压U0的数值，并指出三极管工作在什么 状态。假定三极管导通以后UBE=0.7 V，电路参数如 图中所注。
解：当输入端悬空时，UBE= -10 V，三极管处于截 止状态，U0=10 V。
元件(或20~100个等效门)。 C、大规模集成电路(LSI)， 每片组件内含
1000~100000个元件(或100~1000个等效门)。 D、超大规模集成电路(VLSI)，每片组件内含100000
个元件(或1000个以上等效门)。
目前常用的逻辑门和触发器属于SSI，常用的译码器、 数据选择器、加法器、计数器、移位寄存器等组件属于 MSI。常见的LSI、VLSI有只读存储器、随机存取存储器、 微处理器、单片微处理机、位片式微处理器、 高速乘 法累加器、通用和专用数字信号处理器等。此外还有专 用集成电路，它分标准单元、门阵列和可编程逻辑器件 PLD。PLD是近十几年来迅速发展的新型数字器件，目前 应用十分广泛。