《数字电路课件》第二章门电路

YAB
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二极管与门
二极管与门——能实现与逻辑功能的电路称为与门 二极管与门电路
分析 逻辑真值表、逻辑符号与表达式
真值表
逻辑表达式
逻辑符号
AB Y
00 0 01 0 10 0 11 1
YAB
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二极管与门_原理分析
二极管与门电路
分析：设输入高电平为3V，输入低电平为0V。VCC=5V
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二极管或门_原理分析
二极管或门电路
分析：设输入高电平为3V，输入低电平为0V
*当VA、VB均为高电平，二极管DA、DB均导通， VY= VA-VDA =3-0.7=2.3V
*当VA、VB均为低电平，二极管DA、DB均导通， VY =VA-VDA =0-0.7=-0.7V
导通状态：若VGS大于NMOS管的开启电压VT，则NMOS管工作 在导通状态，iDS= VDD /（RD+rDS），输出电压VDS=rDS VDD /（RD+rDS） （当rDS ＜＜ RD ，则VDS≈0V） 称“开态”
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正负逻辑及其它
数字电路中的高电平与低电平
电路中能区分高、低电平既可——使门电路导通或截止。 一般地，其取值有允许的范围——由电路特性决定。
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MOS管开关特性
MOS管结构图及逻辑符号
NMOS管工作原理分析 MOS管工作在截止与导通状态
结论: VGS ＜ VTH时，NMOS管截止，V0=VDD （R很大）
VGS ＞ VTH 时，NMOS管导通，V0≈0V （R较小）
（ VTH ——《数开字启电路电课件压》或第二阈章门值电电路 压）
I VE VD
R
二极管加反向电压
如图b所示：若VE＜0V 二极管截止 I=0
结论——二极管具有单向导电性
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三极管开关特性
三极管符号
三极管的工作状态 三极管有三个工作状态：截止状态、放大状态和饱和状态 分析
结论——在数字电路中三极管作为开关元件主要工作在饱 和状态（“开”态）和截止状态（“关”态）
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NMOS管工作原理
MOS管的工作原理
分析
1.在栅_源极间加正向电压VGS ,衬底感应出电子,当VGS较小时,感 应的电子被衬底空穴中和, iDS =0( iDS :漏_源极电流)。
称高阻区(截止区)
2.当VGS 电子 ，产生电子层N沟道.当VGS>VTH,在外电场VDS作用 下, iDS>0。称电阻区。NMOS为导通状态。
逻辑门电路的性能和特点——逻辑特性、电气特性
本章讨论：内部结构、工作原理、外部特性
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2.2 分立元件门电路
分立元件的开关特性：
• 理想开关特性: 开关K断开时，开关两端的电压为外部电压， 通过开关的电流为0，开关等效电阻为∞。开关闭合时，开 关两端电压为0，开关等效电阻为0
*当VA、VB均为高电平，二极管DA、DB均导通，
VY =VA +VDA =3+0.7=3.7V
*当VA、VB均为低电平，二极管DA、DB均导通，
VY =VA +VDA =0+0.7=0.7V
*当VA为低电平、 VB为高电平，二极管DA导通，
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VY =VA +VDA =0+0.7=0.7V
*当VA为高电平、 VB为低电平，二极管DB导通，
VY =VA +VDA =0+0.7=0.7V
结论：实现与关系
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二极管或门
二极管或门——能实现或逻辑功能的电路称为或门 二极管或门电路
分析 逻辑真值表、逻辑符号与表达式
真值表
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
逻辑表达式
YAB
逻辑符号
《数字电路课件》第二章门电路
当Vi= ViL（＜ VBE）时，T截止 VO = EC 当Vi= ViH时（且iB ＞ iBS），T饱和导通 VO = VCES≈0.2V
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三极管工作状态——分析
三极管的工作状态
截止状态：当输入电压Vi较小时，VBE＜0， iB 、iE、iC≈0， RC上无压降。输出电压VCE等于VCC
3.由于iDS,沿沟道D S有压降,当VDS VGD ，使VGD < VTH 导电 沟道处于断开临界状态, iDS 恒定。称:恒流区.
工作状态
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NMOS管工作状态
MOS管的工作状态
截止状态：若VGS小于NMOS管的开启电压VT，则NMOS管工作 在截止状态，iDS≈0，输出电压VDS≈VDD 称“关态”
概述
第二章 门电路
分立元件门电路
TTL
MOS
TTLCMOS
小结
《数字电路课件》第二章门电路
2.1 概述
门电路——实现基本逻辑关系的电子电路
主要构成
双极性逻辑门电路
单极性逻辑门电路 （场效应管）
DTL——二极管、三极管逻辑门电路 TTL——晶体管、晶体管逻辑门电路 ECL——发射极耦合逻辑门电路 HTL——高阈值逻辑门电路 I2L——高集成度逻辑门电路 NMOS PMOS CMOS——互补对称型
数字电路中的正负逻辑问题
正负逻辑的定义：
设定：VL为0，VH为1——正逻辑 VL为1，VH为0——负逻辑
正负逻辑的描述:
正与逻辑
负或逻辑
*真值表： *表达式： *真值表： *表达式：
AB
00 01 10 11
Y
*0逻辑图
0 0 1
YAB
*逻辑1图1 1
10 1 01 1 00 0
《数字电路课件》第二章门电路
放大状态：当输入电压Vi上升（＞0.7V），三极管导通，有 iC=ßiB 、 iE = iC + iB ，在放大状态下（ iB ＜ iBS），输出电 压VCE = VCC - iC RC
饱和状态：随着输入电压Vi继续上升， iB 、iE、iC增加， VCE = VCC - iC RC减小，三极管集电极正偏。 iB ＞ iBS，输出电压 VCE = VCES （ ≈0.3V 硅管）
• 二极管开关特性
• 三极管开关特性
• MOS管开关特性 • 正负逻辑及其它
分立元件门电路
二极管与门 二极管或门 三极管反相器 DTL门电路
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二极管开关特性
二极管符号
二极管加正向电压
如图a所示：若VE＞V0,二极管导通,二极管导通电压
VD=0.7V 硅管 （VD=0.2V 锗管）