晶体管的开关特性+32基本逻辑门电路课件

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,*,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,*,1,第3章 集成逻辑门电路,3.1 概述,3.2 半导体二极管逻辑门电路,3.4 TTL,集成逻辑门电路,3.3 MOS,集成逻辑门电路,*3.5 TTL,与,CMOS,电路的接口,1第3章 集成逻辑门电路3.1 概述,2,门电路,分立元件门电路,集成门电路,双极型集成门（,TTL,集成门,）,单极型集成门（,MOS,集成门）,集成逻辑门中使用的开关器件是：,晶体管 场效应管,研究它们的,开关,特性,门电路,是数字系统最基本的单元电路。,与门、,或门、,与非门、,或非门、,异或门等。,3.1 概述,2门电路分立元件门电路集成门电路双极型集成门（TTL集成门）,3,V,i,V,o,K,5,V,R,K,断,开-,K,闭,合-,可用,二极管,、,三极管,、,场效应管,代替,V,o,=,5,v,输出,高电平,V,o,=,0,v,输出,低电平,3.1.1,获得高低输出电平的原理电路,3 ViVoK5VRK断开-可用Vo=5v输出高电平V,4,3.1.2,、,高、低电平,的概念,电平就是电位，在数字电路中，人们习惯于高、低电平一词来描述电位的高低。,它们表示的都是,一定的电压范围,，而不是一个固定不变的数值。,高电平的电压范围：1.8-5,V,低电平的电压范围：0-0.8,V,0,V,5,V,0.8,V,1.8,V,正逻辑,1,0,负逻辑,0,1,43.1.2、高、低电平的概念 电平就是电位，,5,3.,2.1,晶体二极管的开关特性,二极管正偏与等效电路,+,1,k,5V,(,a),(,b),R,V,cc,0.7,V,+,+,i,+,0.7,v,3.,2,半导体二极管逻辑门电路,53.2.1 晶体二极管的开关特性 二极管,6,V,cc,R,+,(,b),5V,+,0,mA,5V,+,1,k,(,a),二极管反偏与等效电路,65V+0mA 二极管反偏与等效电路,7,t,V,i,0,(a),t,i,0,(b),t,re,二极管动态电流波形,7tttre 二极管动态电流波形,8,V,CC,=+5V,A,F,R=2.8K,B,C,A B C,F,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0,0,0,0,0,0,0,1,&,A,B,C,F,I,IL,I,IL,=(V,CC,-0.7)/R,I,I L,=(5-0.7)/,2.8,K,=1.5,mA,3.2.,2,二极管与门电路,8VCC=+5VAFR=2.8KBCA B,9,思考如下问题：,（1）试问,I,IL,，,I,IL1，,I,IL2，,I,IL3,其值各为多少？它们之间有何关系？（设,V,CC,=5V，,U,IL,=0.3V，,U,IH,=6V）,I,IL3,I,IL2,F,I,IL,&,I,IL1,V,CC,=+5V,A,F,R=2.8K,B,C,I,IL1,I,IL2,I,IL3,I,IL,&,将几个输入端并联使用时，总的输入低电平电流与使用单个输入端的输入低电平电流基本相等。,I,IL,=(5-0.7)/2.8（mA）,I,IL1,=,I,IL2,=,I,IL3,=,I,IL,/3,9思考如下问题：（1）试问IIL，IIL1，IIL2，IIL,10,（,2,）在下图中，（设,V,CC,=5V,，,U,IL,=0.3V,，,U,IH,=6V,）。,F,+6V,&,I,IH,R 2.8k,V,CC,+5,V,D,3,D,2,A,B,C,D,1,输入高电平电流,I,IH,=,二极管反向饱和电流,I,IH,+6V,10（2）在下图中，（设VCC=5V，UIL=0.3V，UI,11,在下图中，,I,IH,，,I,IH1,，,I,IH2,，,I,IH3,其值各为多少？它们之间有何关系？（设,V,CC,=5V，,U,IL,=0.3V，,U,IH,=6V）。,I,IH3,F,I,IH,I,IH2,+6,V,&,I,IH1,V,CC,=+5V,A,F,R=2.8K,B,C,将几个输入端并联使用时，总的输入高电平电流将按并联输入端的数目加倍。,I,IH1,+6,V,I,IH2,I,IH3,11 在下图中，IIH，IIH1，IIH2，IIH3,12,3.2.3,半导体二极管或门电路,R=2.8K,A,B,C,F,A B C,F,0 1 1,1 0 1,0 0 1,0 0 0,0 1 0,1 0 0,1 1 0,1 1 1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,A,B,C,F,123.2.3 半导体二极管或门电路 R=2.8KABCFA,13,二极管与门和或门电路的缺点：,（,2,）负载能力差,（,1,）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的情况。,13二极管与门和或门电路的缺点：（2）负载能力差（1）在多个,14,3.,4 TTL,集成逻辑门电路,集成电路（,Integrated circuit），,简称,IC。,就是将元器件和连线制作在一个半导体基片上的完整电路。,集成度,：一个芯片内含有等效逻辑门的个数。,小规模集成电路,SSI 1-10,个逻辑门/片,中规模集成电路,MSI 10-100,个逻辑门/片,大规模集成电路,LSI,大于100个逻辑门/片,超大规模,IC VLSI 10000,以上个逻辑门/片,所用半导体器件的不同,TTL,电路,MOS,电路,143.4 TTL集成逻辑门电路 集成电路（,皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、心、肺、肾等多脏器严重损害的，全身性疾病，而且不少患者同时伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如下：,1、早期皮肌炎患者，还往往伴有全身不适症状，如-全身肌肉酸痛，软弱无力，上楼梯时感觉两腿费力；举手梳理头发时，举高手臂很吃力；抬头转头缓慢而费力。,皮肌炎图片,皮肌炎的症状表现,皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、心、肺、肾等多脏器严重,16,3.,4.1,晶体三极管的开关特性,1.晶体三极管的工作状态,截止、,放大、,饱和,i,C,/mA,V,CE,/V,截止区,饱和区,80,A,60,A,40,A,20,A,I,B,=0,放大区,0,R,C,R,B,V,CC,v,i,v,o,i,B,i,C,b,163.4.1 晶体三极管的开关特性1.晶体三极管的工作,17,R,C,R,B,V,CC,v,i,v,o,i,B,i,C,b,截止：,发射结、集电结都反偏,v,i,0.7,v,i,B,0,i,C,=i,B,饱和：,发射结、集电结都正偏,0.7,v,i,B,0,v,o,=v,ces,0.3v,i,B,i,C,v,i,V,CE,/V,截止区,饱和区,80,A,60,A,40,A,20,A,I,B,=0,放大区,0,17RCRBVCCb截止：发射结、集电结都反偏vi0.7v,18,i,C,/mA,V,CE,/V,截止区,饱和区,80,A,60,A,40,A,20,A,I,B,=0,放大区,0,饱和判别条件,:,i,B,I,BS,饱和：,I,CS,(,V,CC,-0.3)/,R,C,临界饱和：,I,BS,=,I,CS,/,R,C,R,B,V,CC,v,i,v,o,i,B,i,C,b,-,B,R,BES,V,i,V,=,B,i,18iC/mAVCE/V截止区放大区0饱和判别条件:,19,R,C,R,B,V,CC,v,i,v,o,i,B,i,C,b,(,a),截止：,v,i,0.7,v,i,B,0,i,C,=i,B,饱和：,v,i,0.7,v,i,B,0,v,o,=v,ces,0.3v,i,CS,=(,V,CC,0.3)/R,C,i,B,I,BS,判断三极管是否饱和的条件,I,BS,=,(,V,CC,0.3)/,R,C,19RCRBVCCb(a)截止：vi,I,BS,，,三极管饱和，所以输出电压,v,o,=0.3V,20RCRBVCCb(a)例1.在所示电路中，若VCC=5V,21,(2)若,b,=50,其余条件不变，再求,v,i,=0V,和,v,i,=3V,时的输出电压,v,o,=?(,V,CC,=5V,R,C,=1k,R,B,=30k),解：,v,i,=0V,时,V,o,=,5V,v,i,=3V,时,0.094,1,50,=,.,=,=,BS,I,CES,V,=,C,R,b,CS,I,b,5,-,-,CC,V,3,.,0,077,.,0,=,30,7,.,0,3,-,=,B,R,BES,V,i,V,=,B,i,由于：,i,B,I,BS,，,所以三极管处于,放大,状态,-,R,C,R,B,V,CC,v,i,v,o,i,B,i,C,b,21(2)若b=50其余条件不变，再求vi=0V和 vi,22,v,o,=,V,CC,i,C,R,C,i,C,=,bi,B,=,500.077=3.85,mA,5,v,1,K,？,三极管处于,放大,状态时，,v,o,=?,R,C,R,B,V,CC,v,i,v,o,i,B,i,C,b,(,a),v,o,=1.15 V,22vo=VCCiCRCiC=biB=500.077=3,23,(3)分析,V,CC,v,i,R,B,R,C,b,的大小如何变 化才有利于三极管的饱和？,饱和条件？,i,B,I,BS,-,=,BS,I,CES,V,CC,V,=,C,R,b,CS,I,b,-,B,R,BES,V,i,V,=,B,i,时有利于三极管饱和。,V,CC,v,i,R,B,R,C,b,R,C,R,B,V,CC,v,i,v,o,i,B,i,C,b,(,a),23(3)分析VCC,vi,RB,RC,b,24,2晶体管的动态特性,t,off,t,on,V,O,0,0,V,i,R,C,R,B,V,CC,v,i,v,o,i,B,i,C,b,(,a),t,on,:,开通时间,t,off,:,关闭时间,242晶体管的动态特性 tofftonVOViRCRBVC,25,R,1,D,R,2,A,F,+5,V,+3,V,嵌位二极管,3.,三极管非门,u,A,u,F,3V,0.3V,0V,3.7V,25R1DR2AF+5V+3V嵌位二极管3.三极管非门uA,26,D,1,D,2,A,B,+5,V,二极管与门,与非门,R,1,D,D,5,F,+5,V,+3,V,三极管非门,D,4,26D1D2AB+5V二极管与门与非门R1DD5F+5V+3,27,同样，我们利用二极管或门和三极管非门串联可构成,或非门,。即,如果将与门的输出和或非门的输入相连，便构成,与或非门,，即,27 同样，我们利用二极管或门和三极管非门串联,28,作 业,3.10,28作 业3.10,