第三章逻辑门电路课件

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 逻辑门电路,第一节 晶体二极管的开关特性,第二节 晶体三极管的开关特性,第三节 TTL集成逻辑门,第四节 其他类型的双极型数字集成电路,第五节 CMOS门电路,返回,1,第三章 逻辑门电路第一节 晶体二极管的开关特性返回1,复习,请回忆实现与、或、非逻辑的开关电路形式？,它们有何共同特点？,开关电路与逻辑电路是如何联系起来的？,2,复习请回忆实现与、或、非逻辑的开关电路形式？2,第一节 晶体二极管的开关特性,数字电路中的晶体二极管工作在开关状态。,导通状态：相当于开关闭合,截止状态：相当于开关断开。,逻辑变量两状态开关：,在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：0和1；,电子开关有两种状态：闭合、断开。,半导体二极管、三极管和MOS管，则是构成这种电子开关的基本开关元件。,3,第一节 晶体二极管的开关特性 数字电路中的晶体二极,(1)静态特性：,断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻R,OFF,=无穷，电流I,OFF,=0。,闭合时，流过其中的电流不管多大，等效电阻R,ON,=0，电压U,AK,=0。,(2)动态特性：开通时间 t,on,=0,关断时间 t,off,=0,理想开关的开关特性,：,4,(1)静态特性：闭合时，流过其中的电流不管,客观世界中，没有理想开关,。,乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。,半导体二极管、三极管和MOS管做为开关使用时，其静态特性不如机械开关，但动态特性很好,。,5,客观世界中，没有理想开关。5,一、二极管的静态开关特性,返回,1.,静态特性及开关等效电路,正向导通时，U,D(ON),0.7（硅）,、0.3V（锗）,R,D,几 几十,相当于开关闭合,图311 二极管的伏安特性曲线,6,一、二极管的静态开关特性 返回1.静态特性及开关等效,二极管的开关等效电路,(a)导通时 (b)截止时,图,2-1,二极管的伏安特性曲线,开启电压,理想化伏安特性曲线,7,二极管的开关等效电路图2-1 二极管的伏安特性曲线开启电,反向截止时,反向饱和电流极小,反向电阻很大（约几百k）,相当于开关断开,图311 二极管的伏安特性曲线,8,反向截止时图311 二极管的伏安特性曲线8,若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去单向导电作用。因此,高频应用时,需考虑此参数。,二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间。通常后者所需的时间长得多。,反向恢复时间t,re,：二极管从导通到截止所需的时间。,一般为纳秒数量级（通常t,re,5ns）。,二、二极管的动态开关特性,9,若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去单向导电作用。,三、晶体二极管的开关参数,最大正向电流：二极管正向导通电流的最大允许值。在使用时不得超过这一数值。,最高反向工作电压：二极管反向工作电压的最大允许值。在使用时不得超过这一数值。,反向击穿电压：二极管在一定反向电流（例如100uA）下的反向电压。在此电压下认为二极管已被击穿。,二极管主要稳态及瞬态开关参数如下：,10,三、晶体二极管的开关参数最大正向电流：二极管正向导通电流的最,反向电流：二极管在最高反向工作电压下的电流。,零偏压电容：二极管在零偏压下的结电容。,反向恢复时间：在一定负载条件下，二极管从正向电流（例如10mA）变化到反向电流一定值（例如10mA的10%）时所需时间。,11,反向电流：二极管在最高反向工作电压下的电流。11,第二节 晶体三极管的开关特性,一、静态开关特性,二、动态开关特性,三、晶体三极管开关参数,四、晶体三极管反向器,12,第二节 晶体三极管的开关特性一、静态开关特性12,一、静态开关特性,在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在,饱和,和,截止,两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。,图321 三极管开关电路及其静态输出特性,（a）电路 （b）输出特性曲线,返回,13,一、静态开关特性在数字电路中，三极管作为开关元,开关等效电路,(1)截止状态,条件：发射结反偏,特点：电流约为,0,14,开关等效电路(1)截止状态 条件：发射结反偏14,(2)饱和状态,条件：发射结正偏，集电结正偏,特点：,U,BES,=0.7V，U,CES,=0.3V/硅,15,(2)饱和状态条件：发射结正偏，集电结正偏15,三极管开关等效电路,(a)截止时(b)饱和时,16,三极管开关等效电路16,二、动态开关特性,图324 三极管的开关时间,开启时间,t,on,上升时间,t,r,延迟时间,t,d,关闭时间,t,off,下降时间,t,f,存储时间,t,s,17,二、动态开关特性图324 三极管的开关时间 开启时间t,(1)开启时间,t,on,三极管从截止到饱和所需的时间。,t,on,=t,d,+t,r,t,d：,延迟时间,t,r：,上升时间,(2)关闭时间,t,off,三极管从饱和到截止所需的时间。,t,off,=t,s,+t,f,t,s,：存储时间（几个参数中最长的；饱和越深越长）,t,f,：下降时间,t,off,t,on,。,开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。,18,(1)开启时间ton(2)关闭时间toff toff,三、晶体三极管的开关参数,1、稳态开关参数,2、瞬态开关参数,19,三、晶体三极管的开关参数1、稳态开关参数19,四、晶体三极管反向器,1、晶体三极管反相器工作原理,2、负载的影响,3、反相器的带负载能力,20,四、晶体三极管反向器1、晶体三极管反相器工作原理20,作业题,3-1,返回,21,作业题3-1返回21,