第三章门电路-10-9PPT课件

互补开关电路无论输出是高电平还是低电平，S1和S2总有一个是 断开的，故流过两开关的电流始终为零，电路的功耗极小。因此得
到广泛应用。
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数字电子技术基础 实际工作时，只要能区分出高/低电平就可知道它所表示的 逻辑状态了，所以高/低电平都允许有一定的变化范围。
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数字集成电路：用来处理数字信号的集成电路
3.2半导体二极管门电路
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3.2.1二极管的开关特性
1. 二极管的开关特性
二极管最重要的特性是单向导电性，即正向导通，反向
截止。所以，二极管相当于一个受电压控制的开关。
假定： 高电平 VIH=VCC 低电平 VIL=0 二极管理想
• VI=VIH D截止，VO=VOH=VCC
• VI=VIL D导通，VO=VOL=0
一般引脚数为：14、16、20等。 西安工程大学
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绝大多数情况下，电源从芯片左上角的引脚接入，地 接右下引脚。
一块芯片中可集成若干个（1、2、4、6等）同样功能但 又各自独立的门电路，每个门电路则具有若干个（1、2、3 等）输入端。
输入端数有时称为扇入（Fan-in）数。 西安工程大学
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2.二极管的开关等效电路
二极管特性并不是理想的开关特 性。近似为 i IS (ev / VT 1)
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二极管伏安特性 的几种近似方法
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3.二极管的动态电流波形
当外加电压由反向突然 变为正向时，要等到PN结 内部建立起足够的电荷梯度 后，才开始有扩散电流形成。 因而正向导通电流的建立要 稍微滞后。
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数字电子技术基础 b. MOS(Metal Oxide Semiconductor)集成电路
主要有：NMOS、 PMOS和CMOS等几种类型。 TTL和CMOS集成电路的特点：
TTL集成电路工作速度高、 驱动能力强，但功耗大、 集成度低；
MOS集成电路集成度高、功耗低，但工作速度略低，超大 规模集成电路基本上都是MOS集成电路。
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3. 数字集成电路的分类：
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(1) 按电路内部有源器件的不同可分为
a. 双极型晶体管集成电路:
主要有: 晶体管—晶体管逻辑(TTL-Transistor Transistor Logic)
射极耦合逻辑(ECL-Emitter Coupled Logic)
集成注入逻辑(I2L-Integrated Injection Logic)
逻辑门和触发器是目前常用的SSI。 b. 中规模集成电路(MSI-Medium Scale Integration)，每片组件 内含100~1000个元件(或20~100个等效门)。
译码器、 数据选择器、 加法器、 计数器、 移位寄存 器等组件是常用的MSI。
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数字电子技术基础 c. 大规模集成电路(LSI-Large Scale Integration)， 每片组件 内含1000~100，000个元件(或100~1000个等效门)。
瞬态反向电流
其大小和持续时间的长 短取决于正向导通时的电流 大小、反向电压和外电路电 阻的阻值，而且与二极管本 身的特性有关。
反向电流持续时间用反 向恢复时间tre来定量描述。tre 指反向电流从它的峰值衰减 到十分之一所经过的时间。 其值很小，在几纳秒以内。
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tre
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3.2.2 二极管与门
目 前 已 生 产 了 Bi-CMOS 器 件 ， 它 由 双 极 型 晶 体 管 电 路 和 CMOS集成电路构成，能够充分发挥两种电路的优势，缺点是 制造工艺复杂。
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数字电子技术基础 (2) 按集成度可分为
a. 小规模集成电路(SSI-Small Scale Integration)， 每片组件 内包含10~100个元件(或10~20个等效门)。
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《数字电子技术基础》教学课件
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3.1 概述
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• 门电路：实现基本逻辑运算、复合逻辑运算的单元 电路，如与门、与非门、或门 ······
门电路中以高/低电平表 示二值逻辑状态的1/0
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获得高、低电平的基本原理
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单开关电路
互补开关电路
单开关电路的缺点是功耗较大。表现在输出低电平时，电源电 压全部加在电阻R上，使消耗在R上的功耗为 VC2C / R 。
1. 集成电路(Integrated Circuit，简称IC) 集成电路就是把电路中的半导体器件、电阻、电容及导
线制作在一块半导体基片(芯片)上，并封装在一个壳体内 所构成的完整电路。
2. 集成电路的特点 与分立元件电路相比，集成电路具有重量轻、体积小、
功耗低、成本低、可靠性高和工作速度高等优点。
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4. 集成逻辑门
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集成逻辑门是最基本的数字集成电路，是组成数字逻辑 的基础。
常用的集成门电路，大多采用双列直插式封装（DualIn-line Package ，缩写成DIP）。
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集成芯片表面有一个缺口（引脚编号的参考标志）， 如果将芯片插在实验板上且缺口朝左边，则引脚的排列规 律为：左下管脚为1引脚，其余以逆时针方向从小到大顺序 排列。
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当外加电压由正向突然变为反向时，因为PN结内尚 有一定数量的存储电荷，所以有较大的瞬态反向电流流 过(该电流是PN正偏时的多子被反向电压驱使而向相反方 向运动，即形成较大的瞬态反向电流)。随着存储电荷消 散，反向电流迅速衰减并趋于稳态时的反向饱和电Leabharlann Baidu。
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d. 超大规模集成电路(VLSI-Very Large Scale Integration)， 每片组件内含100，000个元件以上(或1000个以上等效门)。
常见的LSI、 VLSI有只读存储器、 随机存取存储器、 微 处理器、 单片微处理机、 位片式微处理器、 高速乘法累加器、 通用和专用数字信号处理器等。 此外还有专用集成电路ASIC， 如可编程逻辑器件PLD。 PLD是近十几年来迅速发展的新型 数字器件， 目前应用十分广泛，