[工學(xué)]第2章集成邏輯門(mén)(已修改)
2025-01-31 08:35 本頁(yè)面
【正文】 第 2章 集成邏輯門(mén) 晶體管開(kāi)關(guān)特性 分立元件門(mén)電路 概述 TTL門(mén)電路 CMOS門(mén)電路 0v +3V 正邏輯 負(fù)邏輯 概述 0 1 0v +3V 1 晶體二極管開(kāi)關(guān)特性 2 晶體三極管開(kāi)關(guān)特性 晶體管開(kāi)關(guān)特性 ３ 二極管開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路 二極管 正向 O U/V I/mA 80 60 40 20 50 25 I/181。A 20 40 反向 死區(qū)電壓 擊穿電壓 C E B 1 3 2 4 3 6 9 12 IC/mA 100 80 60 40 20181。A IB=0 0 UCE/V 理想開(kāi)關(guān) S R E ＋ － 理想開(kāi)關(guān)的特性： (1) 開(kāi)關(guān) S斷開(kāi)時(shí) ， 通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流 i=0， 這時(shí)開(kāi)關(guān)兩端點(diǎn)間呈現(xiàn)的電阻為無(wú)窮大 。 (2) 開(kāi)關(guān) S閉合時(shí) ， 開(kāi)關(guān)兩端的電壓 v=0， 這時(shí)開(kāi)關(guān)兩端點(diǎn)間呈現(xiàn)的電阻為零 。 (3) 開(kāi)關(guān) S的接通或斷開(kāi)動(dòng)作瞬間完成 。 (4) 上述開(kāi)關(guān)特性不受其他因素 （ 如溫度等 ） 的影響 。 ? 穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)特性： 電路處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下晶體管所呈現(xiàn)的開(kāi)關(guān)特性。 ? 瞬態(tài)開(kāi)關(guān)特性 : 電路處于瞬變狀態(tài)下晶體管所呈現(xiàn)的開(kāi)關(guān)特性。具體的說(shuō)，就是晶體管在大信號(hào)作用下，由導(dǎo)通到截止或者由截止到導(dǎo)通時(shí)呈現(xiàn)的開(kāi)關(guān)特性。 1. 二極管的開(kāi)關(guān)特性 iD vD Vth IS O (a) 二極管電路表示 (b) 二極管伏安特性 iD ＋ － vD Vth稱為正向開(kāi)啟電壓或門(mén)限電壓，也稱為閾值電壓。 R 導(dǎo)通 截止 相當(dāng)于 開(kāi)關(guān)斷開(kāi) 相當(dāng)于 開(kāi)關(guān)閉合 S 3V 0V S R R D 3V 0V （ a） 電路圖 （ b） 輸入高電平等效電路 （ c） 輸入低電平等效電路 iVD VD － ui + R R uVD= － + ui=UIH － + VD R ui=UIL － + ?靜態(tài)特性 ?動(dòng)態(tài)特性 iVD IL IH o o UIL UIH ui t t trr 反向恢復(fù)時(shí)間：當(dāng)輸入電壓 ui由正值 UIH躍變?yōu)樨?fù)值 UIL的瞬間， VD并不能立即截止，而是在反向電壓 UIL的作用下，產(chǎn)生了很大的反向電流 IL ，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后二極管才進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài) trr稱作反向恢復(fù)時(shí)間（又稱關(guān)斷時(shí)間）。 正向?qū)〞r(shí)間：二極管 VD由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通所需的時(shí)間稱為正向?qū)〞r(shí)間（又稱為開(kāi)通時(shí)間）。這個(gè)時(shí)間比反向恢復(fù)時(shí)間 trr小得多，所以一般情況下可以忽略不計(jì) 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 電子電路中的信號(hào) 2. 三極管的開(kāi)關(guān)特性 處理模擬信號(hào)的電路稱為模擬電路。如整流電路、放大電路等，注重研究的是輸入和輸出信號(hào)間的大小及相位關(guān)系。 在模擬電路中 ， 晶體管三極管通常工作在放大區(qū)。 處理數(shù)字信號(hào)的電路稱為數(shù)字電路，它注重研究的是輸入、輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。 在數(shù)字電路中，晶體管一般工作在截止區(qū)和飽和區(qū)，起開(kāi)關(guān)的作用。 飽和 截止 3V 0V uO ? 0 相當(dāng)于 開(kāi)關(guān)斷開(kāi) 相當(dāng)于 開(kāi)關(guān)閉合 uO ? UCC +UCC ui RB RC uO T 3V 0V uO +UCC RC E C uO +UCC RC E C ?靜態(tài)特性 +UCC ui RB RC uO T UIL UIH UOL UOH UCES= IBS 飽和 UCE(sat) VCC uo (sat) IC(sat) t t t toff ton tf ts tr td (sat) iC o o ui UIL UIH ?動(dòng)態(tài)特性 ? 開(kāi)通時(shí)間 (ton)： 三極管由截止到飽和導(dǎo)通所需要的時(shí)間，稱為開(kāi)通時(shí)間 . ? 關(guān)斷時(shí)間 (toff)： 三極管由飽和導(dǎo)通到截止所需要的時(shí)間，稱為關(guān)斷時(shí)間 . ３ ． 二極管開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路 限幅電路 : 將輸入波形的一部分傳送到輸出端 ， 而將其余部分抑制掉 。常用的有串 （ 并 ） 聯(lián)上限 、 下限和雙向限幅器 。 D R VREF1 ＋ － ＋ － vI ＋ － vO 限幅電平為 VREF1的串聯(lián)下限限幅器 限幅電平為 VREF1的串聯(lián) 下限限幅器及工作波形 vI t VREF1 vO t VREF1 D R VREF1 ＋ － ＋ － vI ＋ － vO (b) O vO t VREF2 VA vI 串聯(lián)雙向限幅器（假設(shè) VREF1VREF2） vI=0時(shí) ， A點(diǎn)電位為 R E F 1121R E F 1R E F 2A VRRRVVV ????? vI≤VA時(shí) ， D1截止 ， D2導(dǎo)通 ， vO≈VA。 實(shí)現(xiàn)下限限幅 ， 限幅電平為 VA 。 vI≥VREF2時(shí) ， D1導(dǎo)通 ， D2截止 ， vO≈VREF2。 實(shí)現(xiàn)上限限幅 ， 限幅電平為 VREF2。 當(dāng) VAvIVREF2時(shí) ， D D2均導(dǎo)通 ， 輸出 vO≈vI。 D1 R2 VREF2 ＋ － ＋ － vI (a) ＋ － vO D2 R1 VREF1 ＋ － A 分立元件門(mén)電路 ? 二極管“與” 門(mén)電路 1. 電路 2. 工作原理 輸入 A、 B、 C全為高電平“ 1”，輸出 Y 為“ 1”。 輸入 A、 B、 C不全為“ 1”，輸出 Y 為“ 0”。 0V 0V 0V 3V3V3V0V 3V 二極管門(mén)電路 +Ucc 12V R DA DC A B Y DB C 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 A B Y C “與” 門(mén)邏輯狀態(tài)表 Y=A B C 邏輯表達(dá)式： +Ucc 12V R DA DC A B Y DB C 3. 邏輯關(guān)系： “與” 邏輯 即：有“ 0”出“ 0”，
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