集成门电路教学资料模版(PPT29张)

CD段：转折区
VI>1.3v以后，T5开始导通，V0加速下降。 DE段：饱和区
VI增大，T5饱和，T4截止，输出低电平。
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2 . 主要参数
(1) 输出逻辑高电平VOH： 截止区对应的输出电平。 输出逻辑低电平VOL： 饱和区对应的输出电平。
(2) 额定逻辑高电平VSH=3v 额定逻辑低电平VSL=0.35V
理想稳态开关特性：
关态：输入低电平，三极管截止，C、E极间无电流。 IC等于0，输出为VCC。
开态：输入高电平，三极管导通，C、E极电压为零。 IC等于 VCC / RC，输出为0V。
实际稳态开关特性：
关态：基极接负电压，集电结、发射结均反偏，IC=ICBO 输出约等于 VCC。C、E之间无导通电流。
IC = IRC + IOI IB 即 IOIM IB — VCC / RC
三极管饱和程度越深，IOI加大使IC加大后， 退出饱和的可能性越小，负载能力越强。
还要满足 ：
IC = IRC + IOIM ICM 以免损坏三极管。 ICM为集电极最大额定电流 。
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(2)带拉流负载的能力
当输入电压VI为低电平VL时，输出VO应为高电 平VH；此时三极管应可靠截止。 当输入电压为高电 平时，输出应为低电平，此时三极管应可靠饱和。
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2 反相器的带负载能力 负载能力是指当负载发生变化时，输出电路能
够保证其输出指标不变的能力。
灌电流：流入反相器的负载电流，叫灌电流 Ioi。 产生灌电流的负载叫灌流负载。
第2章 集成门电路
授课计划 教学内容 教学小结
一、授课计划 1、教学目标
1、掌握半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性； 2、掌握基本TTL与非门电路的工作原理，了解TTL数字
集成电路的电路特性及其性能参数； 3、熟练掌握CMOS集成门电路的工作原理及其性能参数； 4、熟悉几种常用的TTL与非门电路、CMOS集成门电路
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2 .3 TTL集成门电路（第3、4学时）
2 .3 .1 TTL与非门
TTL与非门电路图及逻辑符号。它是输入级、 中间级和输出级三部分组成的。如图:
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一、工作原理
(1) 输入全部为高电平。当输入A、B、C均为高电平，
即UIH=3.6V时，T1基极电位升高，使T1的集电结和T2、 T5的发射结导通，T5由T2提供足够的基极电流而处于
(3) 开门电平Von : 在保证输出为VSL的条件下，允
许输入高电平的最小值。 一般Von 1.8v
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开饱态和：区，希C、望EV结C（电即压输最出小电。压 V 0 ）接近于0V，应工作 在
二、瞬态开关特性 当晶体三极管发生由截止到饱和，或由饱和到截止
的状态翻转时，其工作特性称为瞬态特性。
三、晶体三极管反相器
反相器的作用是将输入信号极性求反，高电 平变低电平，低电平变高电平。
1 工作原理
饱和状态，输出低电平：UO=UOL=UCE5≈0.3V (2) 输入至少有一个为低电平。输出为高电平：
UO=UOH≈Ucc－UBE3－UBE4=5－0.7－0.7=3.6V
电路的输出与输入之间满足与非逻辑关系， 上页
即: YABC
二、TTL与非门的外特性与参数
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1.电压传输特性
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V0 随 Vi 变化的规律 AB段：截止区 Vi<0.6v T1饱和 ，T2、 T5截止，T3、 T4导通。V0=VH BC段：线性区 VI =0.6~1.3V T5截止，其他导通，V0随VI增加线 性下降。
VCC - VC1
IRC
=
—————— RC
即：
VCC - VC1
IOPM
————— RC
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2.2 分立元器件门电路 2 .2 .1 二极管与门和或门 一、二极管与门电路
二、二极管或门电路
二极管可实现“与门”、“或门” ，但不利于 串联使用。与门串联使用高低电平升高，或门 串联使用高低电平降低。
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从图中可知：反向恢复时间是影响二极管开关特性的主要
因素、正向恢复时间往往可以忽略。出现反向恢复时间的原因 是电荷存储效应（外加正向电压时，非平衡少子的积累）
2.1.2 晶体三极管开关特性
在数字电路中，三极管是作为开关使用的。 三极管 截止相当于开关断开；三极管饱和相当于开关闭合。
一、稳态开关特性
三极管饱和时拉流负载
IOP = IRC - IC ， IRC不变， IOP越大，IC越小，有利于饱
和，负载能力强， IOPM VCC / RC 三极管截止时拉流负载
IRC = IDC1 + IOP ，IRC一定，IOP越大，IDC1越小，应保证 钳位二极管的正向导通电流，使其起到钳位作用。 其中：
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2 .2 .2 三极管非门 一、晶体三极管非门
二、MOS三极管非门
TL是负载管，栅极接漏极，同为VDD，该管恒 导通，且处于饱和wk.baidu.com，因为：
VGS — VGS（th）〈 VDS 当输入VI 为低电平时，因小于开启电压，T0
不导通，则V0 = VDD — VGS（th） 高 当输入VI为高电平时，T0导通，输出低电平。
及其逻辑符号的表示方法。
2、重点与难点
1、重点：集成门电路外部特性及应用。 2、难点：TTL、CMOS集成门电路芯片的分类与选用。
3、学时分配：共6学时
第1、2学时：半导体二极管、三极管和MOS管 的开关特性
第3、4学时： TTL集成门电路 第5、6学时： CMOS集成门电路
二、教学内容
拉电流：流出反相器的负载电流，叫拉电流 Iop。 产生拉电流的负载叫拉流负载。
负载能力可用保证反相器正常工作条件下的最 大灌流IOIM和最大拉流IOPM表示。
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(1)带灌流负载的能力
三极管饱和时的灌流负载
Ic = IRC + IOI 灌电流加大，IC 加大，饱和 深度减小，过大则退出饱和。因此应满足：
2.1 半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性（第1、2学时）
2.1 .1 晶体二极管的开关特性 二极管（就是一个PN结）具有单向导电性，理想二极
管如同一个开关。但实际二极管与理想的二极管还是有一 些区别的，特别是在高频电路中，必须加以注意。
（一）、二极管稳态开关特性
二极管的伏安特性曲线
（二）、瞬态开关特性