数字电路第二章

截止时等效电路
饱和时等效电路
三极管的开关特性
• １．三极管饱和、截止特性 三极管饱和、 • ２．开关参数
(1)饱和压降 饱和压降UCES，(输出导通压降 , 硅管约为 输出导通压降) 饱和压降 ， 输出导通压降 硅管约为0.3V, 锗管为0.1V； UBES (输入导通电压 ,硅管 0.7V锗管 输入导通电压) 锗管为 ； 输入导通电压 硅管 锗管 0.1V (2) 开启时间 开启时间ton = td 延迟时间 + tr 上升时间 (3) 关闭时间 关闭时间toff =ts+tf(存储，下降） 开关速度 存储， 存储 下降） 电荷的建立与消散过程
C
此电压小于前述2.1V，不足 ， 此电压小于前述 以使V1集电结正偏，从而也不 以使 集电结正偏， 满足V2、V5的正向偏置，此时V2、V5截止。由于V2截 满足 的正向偏置，此时 截止。由于 管导通，则输出端F 止，接近电源电压5V，使V3、V4管导通，则输出端 接近电源电压 ， 的电位,5-0.7-0.7=3.6v,输出高电平，即逻辑“1”。 输出高电平，即逻辑“ 。 的电位 输出高电平
• 2.1.2 三级管的开关特性
IC /mA 4
截止
饱和 放大
3 2 截止区 1 0 3
饱和区 100μA 80μA 放 60μA 大 40μA 区 6 9 20μA IB =0 12 U CE /V
三极管作为开关电路时， 两种状态， 三极管作为开关电路时，主要工作在截止和饱和两种状态， 断开” 闭合” 截止相当于开关的“断开”，饱和相当于开关“闭合”。
10-40nS <50mw
• 功耗 功耗P
N = I L / I is
3.3.4 TTL与非门的主要参数 与非门的主要参数
平均传输延迟时间
导通延迟时间t 导通延迟时间 P1——从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中 从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中 点所经历的时间。 点所经历的时间。 截止延迟时间t 截止延迟时间 P2——从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中 从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中 点所经历的时间。 点所经历的时间。 与非门的传输延迟时间t 的平均值。 与非门的传输延迟时间 pd是tP1和tP2的平均值。即
第一节
晶体管的开关特性
• 2.1.1 二极管的开关特性
半导体基本知识
PN结 特性 单向导电性 二极管的结构 正向导通 反向截止 PN结
晶体三极管结构、 晶体三极管结构、特点 结构 一般硅管导通压降约为0.7V,锗管导通压降约为 锗管导通压降约为0.2V 一般硅管导通压降约为 锗管导通压降约为
阳极
阴极
第二章
逻辑门电路
要点： 要点：１．分立元件逻辑门电路 ．ＴＴＬ集成与非门 ２．ＴＴＬ集成与非门 ．ＣＭＯＳ门 ３．ＣＭＯＳ门
能够实现各种基本逻辑关系的电子电路称为门电路。使 能够实现各种基本逻辑关系的电子电路称为门电路。 门电路 逻辑代数应用于实际的途径。 逻辑代数应用于实际的途径。
与基本逻辑运算“ 与基本逻辑运算“与”逻辑，或逻辑，非逻辑相应的逻 逻辑，或逻辑， 与门，或门和非门三种基本的逻辑门。 辑门也有与门，或门和非门三种基本的逻辑门。
1
F A
F A
F
三极管非门电路
非门符号
2.2.4 复合门电路
DTL与非门 与非门
由二极管与门和三极管非门构成与非门电路,实现”与非” 二极管与门和三极管非门构成与非门电路 实现 与非” 构成与非门电路 实现” F 逻辑功能
EC A A F B UO B A B A B
= A⋅ B
F
&
F
F
与非门电路符号
1 1 2 5
V4管处于截止
3.3.2 工作原理
• 2．关门状态 ．
R1 R2 V3 V4 V1 A B V2 R5 F V5 R3 R4 EC= +5V
当输入端有一个（ 当输入端有一个（或几 处于低电平时（ 个）处于低电平时（约=0.3V） ） 极导通， ，则V1管基 极导通，基极电压
U B1 = 0.7 + 0.3 = 1V
共发射极开关电路
三极管的开关时间
2.2
基本逻辑门电路
• 2.2.1 二极管与门电路 • 2.2.2 二极管或门电路 • 2.2.3 三极管非门电路 • 2.3 复合门
2.2.1 二极管与门电路
实现“ 实现“与”逻辑功能的电路称为与门
+VCC （+5V） R 3kΩ D1 A D2 B L F
A B & L=A¡¤B
第4节 节
MOS门电路 门电路
场效应管只有一种载流子（电子或空穴）导电，故称单极型， 场效应管只有一种载流子（电子或空穴）导电，故称单极型， 单极型 而三极管是空穴、电子都参与导电， 双极型。 而三极管是空穴、电子都参与导电，称双极型。场效应管是用 MOSFET 电场效应来控制导电能力，故称场效应管。 电场效应来控制导电能力，故称场效应管。
与门符号
二极管与门电路 三种情况
2.2.2 二极管或门电路
实现或逻辑功能的电路称为或门
A B Va Vb
A ≥1 A
F
B
B
L=A+B F A = 1 B
&符号
R
VA=4 VB=0 二极管或门电路
2.2.3 三极管非门电路
实现非逻辑功能的电路称为非门
E C R C U O F A R A
DTL与非门电路
与非真值表
2.3 复合门电路
或非门
由二极管或门和三极管非门构成或非门电路
+VCC（+5V）
A
F = A+ B
+
F A B F
RC
3 1 2
B
=1
F
A B
或非门电路符号
D1 A D2 B R 3kΩ
A
Rb
L
L
T
或非门
或非真值表
内容回顾： 一、逻辑函数的卡诺图化简法 二、第二章，晶体二极管、三极管 的开关特性 三、基本逻辑门电路的实现 作业：
TTL门的命名 门的命名 国产T1253， T表示 表示TTL， 第一位数字表示性能 后三位为品种代号 ， 如 后三位为品种代号， 国产 ， 表示 ， 第一位数字表示性能,后三位为品种代号 T1000系列等 系列等 国外54/74系列，如74LS00是四个二输入集成与非门 系列， 是四个二输入集成与非门. 国外 系列 是四个二输入集成与非门
CC CC c4 b1 b1 4 3 2 1 1
I is
10-40nS <50mw
截止 D 截止
1
3
1
3
• 功耗 功耗P
输出低电平
3 2
I IL
I IL
T3 V5
I OL= I C3
饱和
3.3.4 TTL与非门的主要参数 与非门的主要参数
• • • • • • • •
•
I is
输出高电平U 输出高电平 OH >3.0V 3.6V 某一输入端接地，其它输入端悬空时（ 某一输入端接地，其它输入端悬空时（或接高 输出低电平U 输出低电平 OL <0.35V 电平）， ），流出该输入端的电流为输入短路电流 电平），流出该输入端的电流为输入短路电流 开门电平U 开门电平 ON <1.8V 额定灌电流为I 额定灌电流为 L 测法 关门电平U 关门电平 OFF >0.8V 输入短路电流I 输入短路电流Iis <2.2mA EC 输入交叉漏电流I 输入交叉漏电流 ih A 扇出系数N >8 扇出系数 平均传输延迟时间t 平均传输延迟时间 pd
二极管的结构 与符号
二极管的静态伏安特性曲线
二极管的开关特性
• 利用二极管的单向导通特性，可以把它作为开关使用。当 利用二极管的单向导通特性，可以把它作为开关使用。 加正向电压时， 二极管两端加正向电压时 二极管导通， 二极管两端加正向电压时，二极管导通，导通的状态相当 开关接通。 于开关接通。 • 当二极管两端加反向电压，二极管截止，呈现的反向电阻 当二极管两端加反向电压，二极管截止， 加反向电压 很大，只有很小的反向电流I 流过二极管，若忽略I 很大，只有很小的反向电流IS流过二极管，若忽略IS，相 当于开关的断开状态 断开状态。 当于开关的断开状态。 • 注意：二极管导通时，正向电阻并不为零，正向压降也不 注意：二极管导通时，正向电阻并不为零， 为零；二极管反向·截止时 他的反向电阻也并非无穷大； 截止时， 为零；二极管反向 截止时，他的反向电阻也并非无穷大； 因此二极管座位开关使用时有一定的局限性， 因此二极管座位开关使用时有一定的局限性，但是只要它 的正向电阻和反向电阻有较大差别，就可以作为开关使用。 的正向电阻和反向电阻有较大差别，就可以作为开关使用。
2.4
TTL集成与非门电路 集成与非门电路
• 2.4.1 电路的组成 (TTL——晶体管-晶体管组成与非门 ) • 2.4.2 工作原理 • 2.4.3 TTL与非门的传输特性 与非门的传输特性 • 2.4.4 TTL与非门的主要参数 与非门的主要参数
3.3.1 电路的组成 部分） 电路的组成 (3部分） 部分
• 输入级： 输入级：
– 由多发射极 由多发射极NPN硅晶体 硅晶体 和电阻R1组成 管V1和电阻 组成 和电阻
A B C R3
TTL与非门电原理图 与非门电原理图
R2 R1 V3 V4 V1 V2 R5 F V5 R4 EC = +5V
• 中间级： 中间级：
– 由晶体管 和电阻R2、 由晶体管V2和电阻 、 和电阻 R3组成 组成
•功耗 功耗P 功耗
<50mw
t pd =