【正文】 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 概 述 半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)特性 TTL 集成邏輯門(mén) CMOS 集成邏輯門(mén) 集成邏輯門(mén)的應(yīng)用 本章小結(jié) 第 2 章 邏輯門(mén)電路 分立元件門(mén)電路 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 概 述 主要要求： 了解邏輯門(mén)電路的作用和常用類(lèi)型 。 理解高電平信號(hào)和低電平信號(hào)的含義。 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) TTL 即 TransistorTransistor Logic CMOS 即 Complementary MetalOxideSemiconductor 一、門(mén)電路的作用和常用類(lèi)型 按功能特點(diǎn)不同分 普通門(mén) (推拉式輸出 ) CMOS 傳輸門(mén) 輸出 開(kāi)路門(mén) 三態(tài)門(mén) 門(mén)電路 (Gate Circuit) 指用以實(shí)現(xiàn)基本邏輯關(guān)系和 常用復(fù)合邏輯關(guān)系的電子電路 。 是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元之一 按邏輯功能不同分 與門(mén) 或門(mén) 非門(mén) 異或門(mén) 與非門(mén) 或非門(mén) 與或非門(mén) 按電路結(jié)構(gòu)不同分 TTL 集成門(mén)電路 CMOS 集成門(mén)電路 輸入端和輸出端都用三極管的邏輯門(mén)電路 。 用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng) MOS 管構(gòu)成的邏輯門(mén)電路。 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 二、獲得高低電平的方法及高電平和低電平的含義 獲得高、低電平的基本原理 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 高電平和低電平為某 規(guī)定范圍 的電位值，而非一固定值。 高電平信號(hào)是多大的信號(hào)？低電平信號(hào)又是多大的信號(hào)？ 1 0 高電平 低電平 0 1 高電平 低電平 正邏輯體制 負(fù)邏輯體制 由門(mén)電路種類(lèi)等決定 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 主要要求： 理解二極管 、 三極管的開(kāi)關(guān)特性 。 掌握二極管、三極管開(kāi)關(guān)工作的條件。 的開(kāi)關(guān)特性 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性 二極管開(kāi)關(guān)電路 ui uo 0 1 0 1 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 三極管為什么能用作開(kāi)關(guān)？ 怎樣控制它的開(kāi)和關(guān)？ 當(dāng)輸入 uI 為低電平，使 uBE Uth時(shí)，三極管截止。 iB ? 0， iC ? 0， C、 E 間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 三極管關(guān)斷的條件和等效電路 ICS Q A uCE UCES O iC M N IBS T S 負(fù)載線 臨界飽和線 飽 和 區(qū) 放大區(qū) 一、三極管的開(kāi)關(guān)作用及其條件 截止區(qū) uBE Uth B E C 三極管 截止?fàn)顟B(tài) 等效電路 uI=UIL uBE + Uth為門(mén)限電壓 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) IC(sat) Q A uCE UCE(sat) O iC M N IB(sat) T S 臨界飽和線 飽 和 區(qū) 放大區(qū) uI 增大 使 iB 增大，從而工作點(diǎn)上移， iC 增大， uCE 減小。 截止區(qū) uBE Uth B E C 三極管 截止?fàn)顟B(tài) 等效電路 S 為放大和飽和的交界點(diǎn)，這時(shí)的 iB 稱(chēng)臨界飽和基極電流，用 IBS 表示；相應(yīng)地， ICS 為臨界飽和集電極電流； UCES 為飽和集電極電壓。對(duì)硅管， UBES ? ， UCES ? 。在臨界飽和點(diǎn)三極管仍然具有放大作用。 uI 增大 使 uBE Uth時(shí)，三極管開(kāi)始導(dǎo)通，iB 0，三極管工作于放大導(dǎo)通狀態(tài)。 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) IC(sat) Q A uCE UCE(sat) O iC M N IB(sat) T S 臨界飽和線 飽 和 區(qū) 放大區(qū) 截止區(qū) uBE Uth B E C 三極管 截止?fàn)顟B(tài) 等效電路 uI=UIH 三極管開(kāi)通的條件和等效電路 當(dāng)輸入 uI 為高電平 ， 使 iB ≥ IBS時(shí) ， 三極管飽和 。 uBE + UCES ? V ? 0， C、 E 間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)合上。 iB ≥ IBS B E UBE C UCES 三極管 飽和狀態(tài) 等效電路 開(kāi)關(guān)電路及原理 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 開(kāi)關(guān)工作的條件 iB 愈大于 IBS ， 則飽和愈深。 飽和條件 iB ＞ IBS 截止條件 uBE ＜ Uth 可靠截止條件為 uBE ≤ 0 例 P44 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) IC(sat) O O O uI iC uO t t t UIH UIL VCC UCE(sat) uI 從 UIL 正跳到 UIH 時(shí)，三極管將由截止轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡停? iC 從 0 逐漸增大到 ICS， uC 從 VCC 逐漸減小為 UCES。 uI 從 UIH 負(fù)跳到時(shí) UIL，三極管不能很快由飽和轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂?，而需要?jīng)過(guò)一段時(shí)間才能退出飽和區(qū)。 二、三極管的動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) IC(sat) O O O uI iC uO t t t UIH UIL VCC UCES ton toff uI 正跳變到 iC 上升到 所需的時(shí)間 ton 稱(chēng)為三極管開(kāi)通時(shí)間。 通常工作頻率不高時(shí)，可忽略開(kāi)關(guān)時(shí)間，而工作頻率高時(shí)，必須考慮開(kāi)關(guān)速度是否合適，否則導(dǎo)致不能正常工作。 uI 負(fù)跳變到 iC 下降到 所需的時(shí)間 toff 稱(chēng)為三極管關(guān)斷時(shí)間。 通常 toff ton 二、三極管的動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性 開(kāi)關(guān)時(shí)間主要由于 電荷存儲(chǔ)效應(yīng) 引起，要提高開(kāi)關(guān)速度，必須降低三極管飽和深度，加速基區(qū)存儲(chǔ)電荷的消散。 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 圖 二極管與門(mén) 返回 真值表 邏輯電平 A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 A/V B/V Y/V 0 0 3 3 0 3 0 3 二極管與門(mén) 缺點(diǎn)：輸出電平發(fā)生偏移 最簡(jiǎn)單的與、或、非門(mén)電路 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 二極管或門(mén) 圖 二極管或門(mén) 返回 邏輯電平 A/V B/V Y/V 0 0 3 3 0 3 0 3 0 真值表 A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 缺點(diǎn)：輸出電平發(fā)生偏移 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 圖 三極管非門(mén)（反相器） 返回 真值表 A Y 0 1 1 0 R2 和 VEE的作用：保證輸入為低電平時(shí)三極管可靠截止；輸入為高電平時(shí)，保證三極管工作在深度飽和狀態(tài)，使輸出電平接近于零。 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 主要要求： 了解 TTL 與非門(mén)的組成和工作原理。 了解 TTL 集成邏輯門(mén)的主要參數(shù)和使用常識(shí)。 TTL 集成邏輯門(mén) 掌握 TTL 基本門(mén)的邏輯功能和主要外特性。 掌握 集電極開(kāi)路門(mén)和三態(tài)門(mén)的邏輯功能和應(yīng)用 。 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 與非門(mén)的電路結(jié)構(gòu)和工作原理 一、電路結(jié)構(gòu) 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 二、 TTL 與非門(mén)的工作原理 （設(shè)輸入 VIH=， VIL=） ? 輸入均為高電平時(shí)， 輸出低電平 ? 輸入至少有一個(gè)為低電平時(shí)， 輸出高電平 ABY ?數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 三、電壓傳輸特性 和噪聲容限 電壓傳輸特性 :uo隨 ui變化而變化的特性曲線 電壓傳輸特性 原理圖 數(shù) 字 電 子 技 術(shù) 輸入信號(hào)上疊加的噪聲電壓只要不超過(guò)允許值，就不會(huì)影響電路的正常邏輯功能，這個(gè)允許值稱(chēng)為 噪聲容限 。噪聲容限越大，抗干擾能力越強(qiáng)。 噪聲容限 74系列 UoH(min)= UoL(ma