数电PPT课件 康华光版 第三章 ppt

截 止 14 放 大
饱和
Leabharlann BaiduiB≈0
0 < iB <
IC S
iB >
I CS
发射结和集 发射结正偏， 发射结和集电
电结均为反偏 集电结反偏 结均为正偏
集电极电
工
流
作
特
点 管压降
iC ≈ 0
ic ≈ iB
iC＝ICS≈
VCC Rc
且不随iB增加而
增加
VCEO ≈ VCC VCE＝VCC－iCRc VCES ≈ 0.2~0.3 V
t
ts tt
-
二、二极管的动态特性
1.二极管从正向导通到反8向截止的过程
D •：
vi
＋i
VF
v －i
RL
t1
t
-ViR
•在t1 时，突然I ＝ －VR时，电路中电
IF
流i=?
- 通常将二极管从导通转为截止所需的时间称
IR
0.1IR
t
为反向恢复时间: tre= ts+tt
ts tt
存储时间
渡越时间
-
-
19
真值表
输
入
输出
VAA L0 L0 L0 L0 +5H1V +5H1V +5H1V +5H1V
VBB L0 L0 +5H1V +5H1V L0 L0 +5H1V +5H1V
3
TTL-- 三极管-三极管 HTL– 高阈值 ECL– 射极耦合
I2L– 集成注入
NMOS门 PMOS门 CMOS门
概述
3 高、低电平产生的原理
理想的开关应具有两个工作状态： 接通状态：要求阻抗越小越好， 相当于短路（导通） 断开状态： 要求阻抗越大越好， 相当于开路（截止） v I
当S闭合，vO= 0 V (低电平) 当S断开，vO=+ 5 V(高电平)
异或门）、三态门、OC门的逻辑功能。 3、学会逻辑电路逻辑功能分析。 4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的
接口问题。
-
2
概述
1 逻辑门电路：－构成数字逻辑电路的基本元件
实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。
2 逻辑门电路的分类：
逻辑门 电路
-
分立 集成
二极管门电路 三极管门电路 TTL门电路
MOS门电路
c、e间等 效内阻
很大，约为 数百千欧，相 当于开关断开
可变
很小，约为数百 欧，相当于开关 闭合
-
3. BJT的开关时间
v1 +VB2
O –VB2
iC ICS 0.9ICS
0.1ICS O
tr td
-
ts tf
15
开通时间 ton= td+tr td –延迟时间 tr –上升时间
关闭时间 toFF= ts+ tf ts–存储时间 tf-下降时间
当脉冲信号的频率很高时，开关状态的变化速 度很快，每秒可达百万次，这就要求器件的开关转 换速度要在微秒甚至纳秒内完成。
-
二、二极管的动态特性
1.二极管从正向导通到反7向截止的过程
D
vi
＋i
VF
v －i
RL
-ViR
•在0～t1期间，vi ＝ VF时，D导通，电
IF
路中有电流流过：
-IR
t1
t
0.1IR
t
开关时间随管子类型的不同而不同， 一般为几十～几百纳秒。开关时间越短， 开关速度越高。一般可用改进管子内部 构造和外电路的方法来提高三极管的开 关速度。
t
end
2.3 基本逻辑门电路
16
2.3.1 二极管与门电路 2.3.2 二极管或门电路 2.3.3 非门电路 ─ 三极管反相器
-
2.3.1 二极管与门电路
-
end
2.2 BJT的开关特性
11
1. BJT的开关作用 2. BJT的开关时间
-
2.2 BJT的开关特性
12
1. BJT的开关作用
IBS=VCC/Rc ICS= VCC/Rc CE＝VCES≈0.2V
+-VVBB11 RRbb
++ v–v–11
iibb
VV
CC CC
RRCC iiCC
TT
iC
二、二极管的动态特性
1.二极管从反向截止到正向10导通的过程
•二极管从截止转为正向导通所需的时间称为开通 时间。 •原因是：PN结加正偏电压时，其正向压降很小， 比VF小得多，故电路中的正向电流IF VF / RL 。 主要由外电路参数决定。
结论：二极管的开通时间与反向恢复时间相比很小， 可以忽略不计。二极管的动态特性主要考虑反向恢 复时间。
2 逻辑门电路
2.1 二极管的开关特性
2.2 BJT的开关特性
2.3 基本逻辑门电路
2.4 TTL逻辑门电路
*2.5 射极耦合逻辑门电路
2.6 CMOS逻辑门电路
2.7 NMOS逻辑门电路
2.8 正负逻辑问题
2.9 逻辑门电路使用中的几个实际问题
-
1
2 逻辑门电路
教学基本要求
1、了解半导体器件的开关特性。 2、掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、
VCC /Rc
C
ICS
O VCES
IB5
IBS=IB4 IB3
IB2
IB1
iB=0
A vCE
VCC
-
2.2 BJT的开关特性
1. BJT的开关作用
13
c b
c b
e
截止状态
-
e
饱和状态 Vb=0.7v, Vc=0.3v
2. NPN 型 BJT 截止、放大、饱和三种工作状态的特点
工作状态 条件 偏置情况
-
4
+5 V R
vo
S
概述
iC iD
VCC Rc
V BR
O
D
阳极 a
k阴极
Rb vI
VCC vCE
V CC
Rc vo
-
5
end
2.1 二极管的开关特性
一、数字电路中，二极管工作在开关状态：
• 二极管正向导通时：导通电阻很小，两端相
当于短路；
6
• 二极管反向截止时：等效电阻很大，两端相
当于开路。
• 二极管的开关特性表现在正向导通和反向截止 状态之间的转换过程（即动态特性）：
VB 0 0 +5 V +5 V 0 0 +5 V +5 V
VC 0 +5 V 0 +5 V +5 V +5 V 0 +5 V
VL 0 0 0 0 0 0 0 +5 V
2.3.1 二极管与门电路
A、B、C三个都输入高电平+5V
VCC+(5V)
5V D1
A
5V D2
B
5V D3
C
R 3kW
＋5 v L
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VCC+(5V)
D1 A
D2 B
D3 C
R 3kW
L
二极管与门电路
-
A
&
B
L=A· B· C
C
与逻辑符号
2.3.1 二极管与门电路
若输入端中有任意一个 为0V,另两个为+5V
VCC+(5V)
0V D1
A
5V D2
B
5V D3
C
R 3kW
0v L
-
18 输入与输出电压关系
输
入
输出
VA 0 0 0 0 +5 V +5 V +5 V +5 V
二、二极管的动态特性
P区 势垒区
N区
1.二极管从正向导通到反 9
向截止的过程
+
-
•正向（饱和）电流愈大，电荷的浓度 分布梯度愈大，存储的电荷愈多，电荷 消散所需的时间也愈长。
•产生反向恢复的过程的原因：存储电荷 消散需要时间
•反向恢复时间一般在纳秒数量 级。
-
P区的电子 浓度分布
N区的空穴 浓度分布