逻辑门符号及电路
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2013年8月12日星期一4时57分 56秒
截
止
放
大
饱
和
iB=0 发射结反偏 集电结反偏 uBE<0,uBC<0 iC=0 uCE=VCC 很大, 相当开关断开
0<iB<IBS 发射结正偏 集电结反偏 uBE>0,uBC<0 iC=β iB uCE=VCC- iC Rc 可变
iB>IBS 发射结正偏 集电结正偏 uBE>0,uBC>0 iC=ICS uCE=UCES= 0.3V 很小, 相当开关闭合
5V A D1 0V B D2 R Y
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y=A+B
Y
0 1 1 1
3kΩ
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
uY
0V 4.3V 4.3V 4.3V
D1 D2 截止 截止 截止 导通 A 导通 截止 B 导通 导通
≥1
Y
74LS04 4 5 6 7
1A 1Y TTL 反相器电路
2A 2Y 3A 3Y GND
6 反相器 74LS04 的引脚排列图
①A=0时,T2、T5截止,T3、T4导通,Y=1。 ②A=1时,T2、T5导通,T3、T4截止,Y=0。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
YA
20
TTL或非门
ui =5V 时的等效电路
ui = 5V 时 , 二 极 管 导 通 , 如 同 0.7V的电压源,uo=4.3V。
二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
6
2.三极管的开关特性
NPN 型三极管截止、放大、饱和 3 种工作状态的特点 工作状态 条 件 偏置情况 工 作 特 点 集电极电流 ce 间电压 ce 间等效电阻
Y A B
21
TTL与或非门
+VCC R1 T1 R'1 T '1 T '2 R2 T3 A B T2 R3 R5 T4 T5 Y 1 2 3 R4 VCC 2B 2C 2D 2E 2F 2Y 14 13 12 11 10 9 8
74LS51 4 5 6 7
C D
2A 1A
1B 1C 1D 1Y GND
图2-1 获得高、低电平的方法
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
图2-2 高、低电平的逻辑赋值 a) 正逻辑 b) 负逻辑
4
一、二极管、三极管的开关特性
1.二极管的开关特性
二极管符号: Ui<0.5V时,二极 管截止,iD=0。
IF UBR
+ uD
-
正极
iD(mA)
负极
D
uD(V)
0
0.5 0.7
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
2
任务基础知识
学习要点:
二极管、三极管的开关特性 分立元件门电路 集成门电路及其功能和使用方法
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
3
任务基础知识一——分立元件门电路
逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路,简称 门电路。 基本和常用门电路有与门、或门、非门(反相器)、与非门、 或非门、与或非门和异或门等。 逻辑0和1: 电子电路中用高、低电平来表示。 获得高、低电平的基本方法:利用半导体开关元件的导通、截 止(即开、关)两种工作状态,如下图。
12
5V 5V
3.三极管非门
+5V
1kΩ 4.3kΩ
Y
β =40
A
A
1
Y
三极管临界饱和时 的基极电流为: 5 0.3 I BS 0.16 mA 30 1 iB>IBS,三极管工作在 饱和状态。输出电压uY =UCES=0.3V。
电路图
逻辑符号
A
Y 1 0
①uA=0V时,三极管截止,iB=0,iC=0,输 0 出电压uY=VCC=5V ②uA=5V时,三极管导通。基极电流为:
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
Y A
14
任务基础知识二——TTL集成门电路
1.TTL与非门
R1 3kΩ A B T1 R2 750Ω T3 T2 R3 360Ω R5 3kΩ R4 100Ω
+VCC(+5V)
+VCC(+5V)
T4 T5
Y
A
D1 D2
R1 3kΩ b1 D3 c1
B
TTL 与非门电路
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
T 1 的等效电路
15
+VCC(+5V) R1 1V 3kΩ
0.3V A 3.6V B
R2 750Ω + T 2 0.7V R3 360Ω
R4 100Ω T3 T4 + 0.7VT5
T1
Y
R5 3kΩ
①输入信号不全为1:如uA=0.3V, uB=3.6V
uY
3.6V 3.6V 3.6V 0.3V
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
1 1 1 0
输入有低,输出为高; 输入全高,输出为低。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
逻辑表达式
观看TTL与非门原理动画
Y A B
18
VCC 3A 14 13
3B 3Y 4A 4B 4Y
VCC 2A 2B NC 2C 2D 2Y 14 13 12 11 10 9 8
uo=VCC=5V ③ui=3V时,三极管导通,基 极电流:
i 10kΩ B e
①ui=1V时,三极管导通,基极电流:
3 0.7 ui uBE 1 0.7 mA 0.23mA iB mA 0.03mA iB 10 Rb 10
而
三极管临界饱和时的基极电流: VCC U CES 5 0.3 I BS mA 0.094mA Rc 501 因为0<iB<IBS,三极管工作在放大状 态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA,输出电 压:
伏安特性
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
Ui>0.5V时, 二极管导通。
+ ui - 开关电路
RL
+ uo -
5
D + ui =0V - RL + uoo u -
D + + - 0.7V ui =5V RL - + uoo u -
ui =0V 时的等效电路
ui=0V时,二极管截止,如 同开关断开,uo=0V。
TTL 与或非门电路
74LS51 的引脚排列图
①A和B都为高电平(T2导通)、或C和D都为高电平(T‘2导通) 时,T5饱和导通、T4截止,输出Y=0。 ②A和B不全为高电平、并且C和D也不全为高电平(T2和T‘2同时截 止)时,T5截止、T4饱和导通,输出Y=1。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
①A、B中只要有一个为1,即高电平,如A=1,则iB1就会经过T1 集电结流入T2基极,使T2、T5饱和导通,输出为低电平,即Y= 0。 ②A=B=0时,iB1、i'B1均分别流入T1、T'1发射极,使T2、T'2、T5 均截止,T3、T4导通,输出为高电平,即Y=1。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
饱和状态
+VCC Rc
+ ui=UIL<0.5V -
Rb
+
+
Rb iB≥IBS
0.7 V
b c + +
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
e
- 观看讲解动画
ui=UIH -
- - e
0.3V
+ uo=0.3V
-
8
Rc
ui
Rb
1kΩ b
+V CC=+5V iC uo c β =40
②ui=0.3V时,因为uBE<0.5V, iB=0,三极管工作在截止状态, ic=0。因为ic=0,所以输出电压:
则uB1=0.3+0.7=1V,T2、T5截止,T3、T4导通
忽略iB3,输出端的电位为:
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
uY≈5―0.7―0.7=3.6V
16
Байду номын сангаас
输出Y为高电平。
+VCC(+5V) R1 3kΩ 2.1V R2 750Ω + T2 0.3V R5 3kΩ T3 T4 +T 5 + 0.3V 0.7V - R4 100Ω
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y=AB
Y
0 0 0 1
5V
D1 A D2 B
Y
0V
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
uY
0.7V 0.7V 0.7V 5V
D1 D2 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止
A B
&
Y
11
5V 5V
2.二极管或门
D
G ui S
ui
4V 2V 0 UT uGS(V) 0 uDS(V)
工作原理电路 截止状态
转移特性曲线
输出特性曲线
+VDD RD D uo=+VDD S
导通状态
+VDD RD D
uo≈0
G ui<UT
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
G
ui>UT
S
10
二、三种基本门电路
1、二极管与门
+VCC(+5V) R 3kΩ
12
11
10
9
8
74LS00 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
74LS20 4 5 6 7
1A
1B 1Y
2A
2B 2Y GND
1A 1B
NC 1C 1D 1Y GND
74LS00 的引脚排列图
74LS20 的引脚排列图
74LS00内含4个2输入与非门,74LS20内含2个4输 入与非门。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
74LS00管脚介绍动画演示
19
2.TTL非门、或非门、与或非门、与门、或门及异或门
TTL非门
+VCC R1 3kΩ A T1 R2 750Ω T3 T2 R3 360Ω R5 3kΩ T4 T5 R4 100Ω VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 14 13 12 11 10 9 8
Y
1 2 3
Y A B C D
22
与 门 或 门
A B
& AB
1
Y=AB=AB
1
A B
A B
&
Y
A B
A B
≥1 A+B
&
Y=A+B=A+B
≥1
Y
异 或 门
≥1 ≥1
Y
A B
=1
Y
Y A B A B A B( A B) ( A B )( A B) A B AB
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
A B
23
3.OC门及TSL门
OC门
+VCC
A B uB1 T1 T2 T3 R Y A B Y C D OC 与非门的电路结构 & Y2 OC 门线与图 & Y1
3.6V
3.6V
A B
T1 + 0.7V R3 360Ω
Y
②输入信号全为1:如uA=uB=3.6V 则uB1=2.1V,T2、T5导通,T3、T4截止 输出端的电位为:
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
uY=UCES=0.3V
17
输出Y为低电平。
功能表
真值表
uA uB
0.3V 0.3V 0.3V 3.6V 3.6V 0.3V 3.6V 3.6V
1
5 0.7 iB mA 1mA 4.3 2013年8月12日星期一4时57分
56秒
YA
13
RD 20kΩ
+VDD +10V Y D B A 1 Y
A
G S
电路图
逻辑符号
①当uA=0V时,由于uGS=uA=0V,小于开启电压UT,所以MOS管 截止。输出电压为uY=VDD=10V。 ②当uA=10V时,由于uGS=uA=10V,大于开启电压UT,所以 MOS管导通,且工作在可变电阻区,导通电阻很小,只有几百欧 姆。输出电压为uY≈0V。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
I BS 0.094mA
因为iB>IBS,三极管工作在饱 和状态。输出电压: uo=UCES=0.3V
9
uo=uCE=VCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V
3.MOS管的开关特性 +VDD RD
iD (mA)
iD (mA)
uGS=10V 8V 6V
+VCC R1 T1 R'1 B T '1 T '2 TTL 或非门电路 R2 T3 A T2 R3 R5 T4 T5 R4 VCC 3Y 3B 3A 4Y 4B 4A 14 13 12 11 10 9 8
Y
1 2 3
74LS02 4 5 6 7
1Y 1B
1A 2Y 2B 3A
GND
74LS02 的引脚排列图
逻辑门符号及电路
仪表自动化应用常识 马德红
2012.12.12
2013年8月12日星期一4时57分 56秒 1
任务目标与要求
1.知道常用集成逻辑门电路的符号、逻辑功能。 2.用仪器仪表测试常用集成逻辑门电路的逻辑功能。 3.用仪器仪表测试常用集成逻辑门电路的应用电路。 4.分析和仿真常用集成逻辑门电路及其应用电路。 5.编写文档记录常用集成逻辑门电路的学习过程和测试结 果。(一组交一份) 6.相互交流和学习。
7
Rc Rb
+VCC iC
c
iB(μ A)
iC (mA)
直流负载线
80μ A 60μ A
b iB
uo
VCC Q2 Rc 饱
放
ui
和 区
Q
大 40μ A 区20μ
Q1 i =0 B VCC A
e
0 工作原理电路 0.5
uBE (V)
0 UCES
uCE (V)
输入特性曲线
输出特性曲线
截止区
截止状态
+VCC b c Rc uo=+VCC
截
止
放
大
饱
和
iB=0 发射结反偏 集电结反偏 uBE<0,uBC<0 iC=0 uCE=VCC 很大, 相当开关断开
0<iB<IBS 发射结正偏 集电结反偏 uBE>0,uBC<0 iC=β iB uCE=VCC- iC Rc 可变
iB>IBS 发射结正偏 集电结正偏 uBE>0,uBC>0 iC=ICS uCE=UCES= 0.3V 很小, 相当开关闭合
5V A D1 0V B D2 R Y
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y=A+B
Y
0 1 1 1
3kΩ
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
uY
0V 4.3V 4.3V 4.3V
D1 D2 截止 截止 截止 导通 A 导通 截止 B 导通 导通
≥1
Y
74LS04 4 5 6 7
1A 1Y TTL 反相器电路
2A 2Y 3A 3Y GND
6 反相器 74LS04 的引脚排列图
①A=0时,T2、T5截止,T3、T4导通,Y=1。 ②A=1时,T2、T5导通,T3、T4截止,Y=0。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
YA
20
TTL或非门
ui =5V 时的等效电路
ui = 5V 时 , 二 极 管 导 通 , 如 同 0.7V的电压源,uo=4.3V。
二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
6
2.三极管的开关特性
NPN 型三极管截止、放大、饱和 3 种工作状态的特点 工作状态 条 件 偏置情况 工 作 特 点 集电极电流 ce 间电压 ce 间等效电阻
Y A B
21
TTL与或非门
+VCC R1 T1 R'1 T '1 T '2 R2 T3 A B T2 R3 R5 T4 T5 Y 1 2 3 R4 VCC 2B 2C 2D 2E 2F 2Y 14 13 12 11 10 9 8
74LS51 4 5 6 7
C D
2A 1A
1B 1C 1D 1Y GND
图2-1 获得高、低电平的方法
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
图2-2 高、低电平的逻辑赋值 a) 正逻辑 b) 负逻辑
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一、二极管、三极管的开关特性
1.二极管的开关特性
二极管符号: Ui<0.5V时,二极 管截止,iD=0。
IF UBR
+ uD
-
正极
iD(mA)
负极
D
uD(V)
0
0.5 0.7
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
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任务基础知识
学习要点:
二极管、三极管的开关特性 分立元件门电路 集成门电路及其功能和使用方法
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
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任务基础知识一——分立元件门电路
逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路,简称 门电路。 基本和常用门电路有与门、或门、非门(反相器)、与非门、 或非门、与或非门和异或门等。 逻辑0和1: 电子电路中用高、低电平来表示。 获得高、低电平的基本方法:利用半导体开关元件的导通、截 止(即开、关)两种工作状态,如下图。
12
5V 5V
3.三极管非门
+5V
1kΩ 4.3kΩ
Y
β =40
A
A
1
Y
三极管临界饱和时 的基极电流为: 5 0.3 I BS 0.16 mA 30 1 iB>IBS,三极管工作在 饱和状态。输出电压uY =UCES=0.3V。
电路图
逻辑符号
A
Y 1 0
①uA=0V时,三极管截止,iB=0,iC=0,输 0 出电压uY=VCC=5V ②uA=5V时,三极管导通。基极电流为:
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
Y A
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任务基础知识二——TTL集成门电路
1.TTL与非门
R1 3kΩ A B T1 R2 750Ω T3 T2 R3 360Ω R5 3kΩ R4 100Ω
+VCC(+5V)
+VCC(+5V)
T4 T5
Y
A
D1 D2
R1 3kΩ b1 D3 c1
B
TTL 与非门电路
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
T 1 的等效电路
15
+VCC(+5V) R1 1V 3kΩ
0.3V A 3.6V B
R2 750Ω + T 2 0.7V R3 360Ω
R4 100Ω T3 T4 + 0.7VT5
T1
Y
R5 3kΩ
①输入信号不全为1:如uA=0.3V, uB=3.6V
uY
3.6V 3.6V 3.6V 0.3V
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
1 1 1 0
输入有低,输出为高; 输入全高,输出为低。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
逻辑表达式
观看TTL与非门原理动画
Y A B
18
VCC 3A 14 13
3B 3Y 4A 4B 4Y
VCC 2A 2B NC 2C 2D 2Y 14 13 12 11 10 9 8
uo=VCC=5V ③ui=3V时,三极管导通,基 极电流:
i 10kΩ B e
①ui=1V时,三极管导通,基极电流:
3 0.7 ui uBE 1 0.7 mA 0.23mA iB mA 0.03mA iB 10 Rb 10
而
三极管临界饱和时的基极电流: VCC U CES 5 0.3 I BS mA 0.094mA Rc 501 因为0<iB<IBS,三极管工作在放大状 态。iC=βiB=50×0.03=1.5mA,输出电 压:
伏安特性
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
Ui>0.5V时, 二极管导通。
+ ui - 开关电路
RL
+ uo -
5
D + ui =0V - RL + uoo u -
D + + - 0.7V ui =5V RL - + uoo u -
ui =0V 时的等效电路
ui=0V时,二极管截止,如 同开关断开,uo=0V。
TTL 与或非门电路
74LS51 的引脚排列图
①A和B都为高电平(T2导通)、或C和D都为高电平(T‘2导通) 时,T5饱和导通、T4截止,输出Y=0。 ②A和B不全为高电平、并且C和D也不全为高电平(T2和T‘2同时截 止)时,T5截止、T4饱和导通,输出Y=1。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
①A、B中只要有一个为1,即高电平,如A=1,则iB1就会经过T1 集电结流入T2基极,使T2、T5饱和导通,输出为低电平,即Y= 0。 ②A=B=0时,iB1、i'B1均分别流入T1、T'1发射极,使T2、T'2、T5 均截止,T3、T4导通,输出为高电平,即Y=1。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
饱和状态
+VCC Rc
+ ui=UIL<0.5V -
Rb
+
+
Rb iB≥IBS
0.7 V
b c + +
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
e
- 观看讲解动画
ui=UIH -
- - e
0.3V
+ uo=0.3V
-
8
Rc
ui
Rb
1kΩ b
+V CC=+5V iC uo c β =40
②ui=0.3V时,因为uBE<0.5V, iB=0,三极管工作在截止状态, ic=0。因为ic=0,所以输出电压:
则uB1=0.3+0.7=1V,T2、T5截止,T3、T4导通
忽略iB3,输出端的电位为:
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
uY≈5―0.7―0.7=3.6V
16
Байду номын сангаас
输出Y为高电平。
+VCC(+5V) R1 3kΩ 2.1V R2 750Ω + T2 0.3V R5 3kΩ T3 T4 +T 5 + 0.3V 0.7V - R4 100Ω
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y=AB
Y
0 0 0 1
5V
D1 A D2 B
Y
0V
uA uB
0V 0V 0V 5V 5V 0V
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
uY
0.7V 0.7V 0.7V 5V
D1 D2 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止
A B
&
Y
11
5V 5V
2.二极管或门
D
G ui S
ui
4V 2V 0 UT uGS(V) 0 uDS(V)
工作原理电路 截止状态
转移特性曲线
输出特性曲线
+VDD RD D uo=+VDD S
导通状态
+VDD RD D
uo≈0
G ui<UT
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
G
ui>UT
S
10
二、三种基本门电路
1、二极管与门
+VCC(+5V) R 3kΩ
12
11
10
9
8
74LS00 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
74LS20 4 5 6 7
1A
1B 1Y
2A
2B 2Y GND
1A 1B
NC 1C 1D 1Y GND
74LS00 的引脚排列图
74LS20 的引脚排列图
74LS00内含4个2输入与非门,74LS20内含2个4输 入与非门。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
74LS00管脚介绍动画演示
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2.TTL非门、或非门、与或非门、与门、或门及异或门
TTL非门
+VCC R1 3kΩ A T1 R2 750Ω T3 T2 R3 360Ω R5 3kΩ T4 T5 R4 100Ω VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 14 13 12 11 10 9 8
Y
1 2 3
Y A B C D
22
与 门 或 门
A B
& AB
1
Y=AB=AB
1
A B
A B
&
Y
A B
A B
≥1 A+B
&
Y=A+B=A+B
≥1
Y
异 或 门
≥1 ≥1
Y
A B
=1
Y
Y A B A B A B( A B) ( A B )( A B) A B AB
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
A B
23
3.OC门及TSL门
OC门
+VCC
A B uB1 T1 T2 T3 R Y A B Y C D OC 与非门的电路结构 & Y2 OC 门线与图 & Y1
3.6V
3.6V
A B
T1 + 0.7V R3 360Ω
Y
②输入信号全为1:如uA=uB=3.6V 则uB1=2.1V,T2、T5导通,T3、T4截止 输出端的电位为:
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
uY=UCES=0.3V
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输出Y为低电平。
功能表
真值表
uA uB
0.3V 0.3V 0.3V 3.6V 3.6V 0.3V 3.6V 3.6V
1
5 0.7 iB mA 1mA 4.3 2013年8月12日星期一4时57分
56秒
YA
13
RD 20kΩ
+VDD +10V Y D B A 1 Y
A
G S
电路图
逻辑符号
①当uA=0V时,由于uGS=uA=0V,小于开启电压UT,所以MOS管 截止。输出电压为uY=VDD=10V。 ②当uA=10V时,由于uGS=uA=10V,大于开启电压UT,所以 MOS管导通,且工作在可变电阻区,导通电阻很小,只有几百欧 姆。输出电压为uY≈0V。
2013年8月12日星期一4时57分 56秒
I BS 0.094mA
因为iB>IBS,三极管工作在饱 和状态。输出电压: uo=UCES=0.3V
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uo=uCE=VCC-iCRc=5-1.5×1=3.5V
3.MOS管的开关特性 +VDD RD
iD (mA)
iD (mA)
uGS=10V 8V 6V
+VCC R1 T1 R'1 B T '1 T '2 TTL 或非门电路 R2 T3 A T2 R3 R5 T4 T5 R4 VCC 3Y 3B 3A 4Y 4B 4A 14 13 12 11 10 9 8
Y
1 2 3
74LS02 4 5 6 7
1Y 1B
1A 2Y 2B 3A
GND
74LS02 的引脚排列图
逻辑门符号及电路
仪表自动化应用常识 马德红
2012.12.12
2013年8月12日星期一4时57分 56秒 1
任务目标与要求
1.知道常用集成逻辑门电路的符号、逻辑功能。 2.用仪器仪表测试常用集成逻辑门电路的逻辑功能。 3.用仪器仪表测试常用集成逻辑门电路的应用电路。 4.分析和仿真常用集成逻辑门电路及其应用电路。 5.编写文档记录常用集成逻辑门电路的学习过程和测试结 果。(一组交一份) 6.相互交流和学习。
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Rc Rb
+VCC iC
c
iB(μ A)
iC (mA)
直流负载线
80μ A 60μ A
b iB
uo
VCC Q2 Rc 饱
放
ui
和 区
Q
大 40μ A 区20μ
Q1 i =0 B VCC A
e
0 工作原理电路 0.5
uBE (V)
0 UCES
uCE (V)
输入特性曲线
输出特性曲线
截止区
截止状态
+VCC b c Rc uo=+VCC