M二二极管三极管门电路实用教案

2022-4-231一、二极管、三极管的开关一、二极管、三极管的开关(kigun)(kigun)特性特性 第1页/共37页第一页，共38页。2022-4-232 1、掌握二极管导通和截止(jizh)特性、导通和截止(jizh)等效电路； 2、掌握三极管导通和截止(jizh)特性、导通和截止(jizh)等效路； 3、了解二极管和三极管开关时间。二、三极管开关特性之课题(kt)目标：第2页/共37页第二页，共38页。2022-4-233 数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管工作(gngzu)在开关状态,即: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(dinz)开关的基本开关元件。第3页/共37页第三页，共38页。2022-4-234 (1) 静态特性： 断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻ROFF = 无穷，电流IOFF = 0。 闭合时，流过其中的电流不管多大，等效电阻RON = 0，电压UAK = 0。 (2) 动态(dngti)特性：开通时间 ton = 0 关断时间 toff = 0 理想开关(kigun)的开关(kigun)特性： 第4页/共37页第四页，共38页。2022-4-235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(wf)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。第5页/共37页第五页，共38页。2022-4-2361 二极管的开关(kigun)特性 正向导通时UD(ON)（硅） （锗）RD几 几十相当于开关(kigun)闭合 二极管的伏安特性曲线第6页/共37页第六页，共38页。2022-4-237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(kigun)断开 二极管的伏安特性曲线第7页/共37页第七页，共38页。2022-4-238 二极管的开关等效电路(a) 导通时 (b) 截止时 二极管的伏安特性曲线开启电压理想化伏安特性曲线第8页/共37页第八页，共38页。2022-4-2392. 动态(dngti)特性：若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去单向导电(dodin)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(xyo)一定的时间。通常后者所需的时间长得多。 反向恢复时间tre ：二极管从导通到截止所需的时间。一般为纳秒数量级（通常tre 5ns ）。第9页/共37页第九页，共38页。2022-4-23102 三极管的开关(kigun)特性 1. 静态(jngti)特性及开关等效电路在数字电路中，三极管作为(zuwi)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。三极管的三种工作状态（a）电路 （b）输出特性曲线第10页/共37页第十页，共38页。2022-4-2311开关(kigun)等效电路(1) 截止(jizh)状态 条件：发射结反偏特点(tdin)：电流约为0 第11页/共37页第十一页，共38页。2022-4-2312(2)饱和状态条件：发射结正偏，集电结正偏特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅第12页/共37页第十二页，共38页。2022-4-2313三极管开关(kigun)等效电路(a) 截止时 (b) 饱和时第13页/共37页第十三页，共38页。2022-4-23142. 三极管的开关时间（动态(dngti)特性） 三极管的开关时间 开启时间ton 上升时间tr延迟时间td关闭时间toff下降时间tf存储时间ts第14页/共37页第十四页，共38页。2022-4-2315(1) 开启时间(shjin)ton 三极管从截止到饱和所需的时间(shjin)。ton = td +tr td ：延迟时间(shjin) tr ：上升时间(shjin)(2) 关闭时间toff 三极管从饱和到截止所需的时间。toff = ts +tf ts ：存储时间（几个参数(cnsh)中最长的；饱和越深越长）tf ：下降时间toff ton 。开关时间一般在纳秒数量级。高频开关时间一般在纳秒数量级。高频(o pn)应用时需考虑。应用时需考虑。第15页/共37页第十五页，共38页。2022-4-2316二、二极管、三极管门电路二、二极管、三极管门电路 第16页/共37页第十六页，共38页。2022-4-23171、掌握二极管与门、或门电路；2、掌握三极管非门电路及驱动作用；3、掌握二极管三极管与非门电路；4、通过(tnggu)实验验证二极管、三极管门电路的逻辑功能。二、三极管门电路之课题(kt)目标：第17页/共37页第十七页，共38页。2022-4-2318门电路的概念： 实现基本和常用(chn yn)逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或门，实现非运算的叫非门，也叫做反相器，等等。分立(fn l)元件门电路和集成门电路: 分立(fn l)元件门电路：用分立(fn l)的元件和导线连接起来构成的门电路。简单、经济、功耗低，负载差。 集成门电路：把构成门电路的元器件和连线都制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了集成门电路。现在使用最多的是CMOS和TTL集成门电路。第18页/共37页第十八页，共38页。2022-4-2319 电位指绝对电压的大小；电平指一定的电压范围(fnwi)。 高电平和低电平：在数字电路中分别表示两段电压范围(fnwi)。 例：上面二极管与门电路中规定高电平为3V，低电平。 又如，TTL电路中，通常规定高电平的额定值为3V，但从2V到5V都算高电平；低电平的额定值为，但从0V到都算作低电平。关于(guny)高低电平的概念 第19页/共37页第十九页，共38页。2022-4-2320逻辑(lu j)状态赋值 在数字电路中，用逻辑0和逻辑1分别表示输入、输出高电平和低电平的过程称为逻辑赋值。 经过逻辑赋值之后可以(ky)得到逻辑电路的真值表，便于进行逻辑分析。第20页/共37页第二十页，共38页。2022-4-23211 二极管与门电路 A、B为输入为输入(shr)信号信号 （+3V或或0V）F 为输出信号为输出信号 VCC+12V 电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V第21页/共37页第二十一页，共38页。2022-4-2322用逻辑(lu j)1表示高电平（此例为+3V）用逻辑(lu j)0表示低电平（此例为）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3. 逻辑(lu j)赋值并规定高低电平4. 真值表ABF000010100111 二极管与门的真值表A A、B B全1，F F才为1。可见实现(shxin)了与逻辑第22页/共37页第二十二页，共38页。2022-4-2323二极管与门（a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作(gngzu)波形第23页/共37页第二十三页，共38页。2022-4-23242 二极管或门电路 电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VA、B为输入为输入(shr)信号（信号（+3V或或0V）F为输出信号为输出信号 第24页/共37页第二十四页，共38页。2022-4-23254. 真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可见(kjin)实现了或逻辑3. 逻辑(lu j)赋值并规定高低电平用逻辑(lu j)1表示高电平（此例为）用逻辑(lu j)0表示低电平（此例为0V）ABF000011101111A A、B B有1，F F就1。 二极管或门的真值表第25页/共37页第二十五页，共38页。2022-4-2326 二极管或门（a）电路 （b）逻辑符号(fho) （c）工作波形第26页/共37页第二十六页，共38页。2022-4-23273 三极管非门电路（反相器） 非门(a) 电路(dinl) （b）逻辑符号A、B为输入信号 （或）F为输出信号 AF0.3V+VCC3.6V0.3V第27页/共37页第二十七页，共38页。2022-4-23283. 逻辑(lu j)赋值并规定高低电平用逻辑(lu j)1表示高电平（此例为）用逻辑(lu j)0表示低电平（此例为）4. 真值表AF0.3V+VCC3.6V0.3VAF0110 三极管非门的真值表A与F相反可见实现了非逻辑Y=A第28页/共37页第二十八页，共38页。2022-4-2329R1DR2F+12V +3V三极管非门三极管非门D1D2AB+12V二极管与门二极管与门逻辑逻辑(lu j)式：式：BAF &ABF逻辑逻辑(lu j)符符号：号：第29页/共37页第二十九页，共38页。2022-4-2330一、实训目的一、实训目的(md)(md)1 、掌握数字电路实验(shyn)箱的结构与使用方法;2、加深理解二极管、三极管饱和导通和截止；3、熟悉二极管、三极管门电路构成的方法；4、理解二极管门电路、三极管门电路的逻辑关系。第30页/共37页第三十页，共38页。2022-4-2331二、实训仪器二、实训仪器(yq)(yq)及及设备设备 1、数字逻辑实验箱 1台2、二极管（IN4007) 2个3、三极管（9011） 1个4、发光二极管 1个5、电阻 若干(rugn)6、导线 若干(rugn)第31页/共37页第三十一页，共38页。2022-4-2332三、实训内容三、实训内容(nirng)(nirng)及步骤及步骤1、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求(yoqi)设置（开关闭合为“0”，断开为“1”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？第32页/共37页第三十二页，共38页。2022-4-23332、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置（开关闭合为“1”，断开为“0”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断(pndun)此电路构成什么门电路？(注意,请将电路图中两个二极管反过来接,图中是错的)第33页/共37页第三十三页，共38页。2022-4-23343、实验电路如图所示，开关S1按表所列要求设置（开关闭合为“1”，断开为“0”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断(pndun)此电路构成什么门电路？第34页/共37页第三十四页，共38页。2022-4-23354、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置（开关闭合为“0”，断开为“1”），写出发光(f un)二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？第35页/共37页第三十五页，共38页。2022-4-23365、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置(shzh)（开关闭合为“1”，断开为“0”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？第36页/共37页第三十六页，共38页。2022-4-2337感谢您的观看(gunkn)！第37页/共37页第三十七页，共38页。NoImage内容(nirng)总结2021/11/13。第1页/共37页。第2页/共37页。在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：0和1。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(jbn)开关元件。RD几 几十。反向恢复时间tre ：二极管从导通到截止所需的时间。低电平的额定值为，但从0V到都算作低电平。经过逻辑赋值之后可以得到逻辑电路的真值表，便于进行逻辑分析。A、B全1，F才为1。F为输出信号。F为输出信号。第36页/共37页第三十八页，共38页。