【正文】 二極管的開關(guān)特性 基本邏輯門電路 TTL邏輯門電路 BJT的開關(guān)特性 邏輯門電路使用中的幾個(gè)實(shí)際問題 正負(fù)邏輯問題 CMOS邏輯門電路 3 邏輯門電路 教學(xué)基本要求 了解半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性 。 掌握基本邏輯門 （ 與 、 或 、 與非 、 或非 、 異或門 ） 、 三態(tài)門 、 OC門的邏輯功能 。 學(xué)會(huì)邏輯電路邏輯功能分析 。 掌握邏輯門的主要參數(shù)及在應(yīng)用中的 接口問題 。 3 邏輯門電路 實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。 1 邏輯門電路： 2 邏輯門電路 的分類： 二極管門電路 三極管門電路 TTL門電路 MOS門電路 PMOS門 CMOS門 邏輯門 電路 分立 集成 NMOS門 TTL 三極管 三極管 HTL– 高閾值 ECL– 射極耦合 I2L– 集成注入 概 述 －構(gòu)成數(shù)字邏輯電路的基本元件 3 高、低電平產(chǎn)生的原理 +5V R v o S v I 當(dāng) S閉合， vO= 當(dāng) S斷開， vO= 概 述 0 V + 5 V (低電平 ) (高電平 ) 理想的開關(guān)應(yīng)具有兩個(gè)工作狀態(tài)： 接通狀態(tài)： 斷開狀態(tài) ： 要求阻抗越小越好，相當(dāng)于短路（導(dǎo)通） 要求阻抗越大越好，相當(dāng)于開路（截止） i D O VBR ?D k 陰極 陽極 a R c V CC V CC v CE i C R c v o v I R b V CC end 概 述 二極管的開關(guān)特性 一、數(shù)字電路中，二極管工作在開關(guān)狀態(tài)： ? 二極管正向?qū)〞r(shí)：導(dǎo)通電阻很小，兩端相當(dāng)于短路； ? 二極管反向截止時(shí)：等效電阻很大，兩端相當(dāng)于開路。 當(dāng)脈沖信號(hào)的頻率很高時(shí)，開關(guān)狀態(tài)的變化速度很快，每秒可達(dá)百萬次，這就要求器件的開關(guān)轉(zhuǎn)換速度要在微秒甚至納秒內(nèi)完成。 ? 二極管的開關(guān)特性表現(xiàn)在正向?qū)ê头聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程（即動(dòng)態(tài)特性）： 二、二極管的動(dòng)態(tài)特性 ?在 0～ t1期間， vi ＝ VF時(shí)， D導(dǎo)通，電路中有電流流過： RL vi i ＋ － D vi t VF VR IF IR t1 ts tt i t 二、二極管的動(dòng)態(tài)特性 RL vi i ＋ － D ?： 通常將二極管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止所需的時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間 : tre= ts+tt vi t VF VR IF IR t1 ts tt i t 存儲(chǔ)時(shí)間 渡越時(shí)間 ?在 t1 時(shí)，突然 ?I ＝ － VR時(shí)，電路中電流 i = ? P 區(qū) N 區(qū) 勢(shì)壘區(qū) + P 區(qū)的電子濃度分布 N 區(qū)的空穴濃度分布 ?反向恢復(fù)時(shí)間一般在納秒數(shù)量級(jí)。 向截止的過程 二、二極管的動(dòng)態(tài)特性 ?正向（飽和）電流愈大，電荷的濃度分布梯度愈大，存儲(chǔ)的電荷愈多，電荷消散所需的時(shí)間也愈長。 ?產(chǎn)生反向恢復(fù)的過程的原因：存儲(chǔ)電荷消散需要時(shí)間 二、二極管的動(dòng)態(tài)特性 結(jié)論：二極管的開通時(shí)間與反向恢復(fù)時(shí)間相比很小，可以忽略不計(jì)。二極管的動(dòng)態(tài)特性主要考慮反向恢復(fù)時(shí)間。 ?二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄋ璧臅r(shí)間稱為開通時(shí)間。 ?原因是： PN結(jié)加正偏電壓時(shí)，其正向壓降很小，比 VF小得多，故電路中的正向電流 IF ? VF / RL 。主要由外電路參數(shù)決定。 end 11 BJT的開關(guān)特性 1. BJT的開關(guān)作用 2. BJT的開關(guān)時(shí)間 12 BJT的開關(guān)特性 1. BJT的開關(guān)作用 I B5 i C I BS = I B4 I B 3 I B2 I B1 A v CE V CC i B =0 V CES O I CS V CC /R c C IBS=VCC/?Rc ICS= VCC/Rc ?CE＝ VCES≈ V CC R C i C T R b i b + – v 1 VB1 V CC R C i C T R b i b + – v 1 +VB1 13 截止?fàn)顟B(tài) c b e 飽和狀態(tài) Vb=, Vc= e b c 1. BJT的開關(guān)作用 BJT的開關(guān)特性 14 ICS? ?CSIiC＝ ICS≈ VRCCc工作狀態(tài) 截 止 放 大 飽 和 條件 iB≈0 0 iB iB 工作特點(diǎn) 偏置情況 發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏 集電極電流 iC ≈ 0 ic ≈ ?iB 且不隨 iB增加而增加 管壓降 VCEO ≈ VCC VCE＝ VCC－ iCRc VCES ≈ ~ V c、 e間等效內(nèi)阻 很大，約為數(shù)百千歐，相當(dāng)于開關(guān)斷開 可變 很小，約為數(shù)百歐，相當(dāng)于開關(guān)閉合 2. NPN 型 BJT 截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)的特點(diǎn) 15 v 1 + V B2 – V B2 O t i C I CS I CS I CS O t r t s t t f t d 3. BJT的開關(guān)時(shí)間 開通時(shí)間 ton= td+tr td –延遲時(shí)間 tr –上升時(shí)間 關(guān)閉時(shí)間 toFF= ts+ tf ts–存儲(chǔ)時(shí)間 tf下降時(shí)間 開關(guān)時(shí)間隨管子類型的不同而不同，一般為幾十～幾百納秒。開關(guān)時(shí)間越短，開關(guān)速度越高。一般可用改進(jìn)管子內(nèi)部構(gòu)造和外電路的方法來提高三極管的開關(guān)速度。 end 16 基本邏輯門電路 二極管與門電路 二極管或門電路 非門電路 ─ 三極管反相器 17 二極管與門電路 B amp。 L = A B C A C 二極管與門電路 與邏輯符號(hào) V CC + (5V) R 3k W L D 1 D 2 D 3 A B C 18 V CC + (5V) R 3k W L D 1 D 2 D 3 A B C 0 v 若輸入端中有任意一個(gè) 為 0V,另兩個(gè)為 +5V 輸入與輸出電壓關(guān)系 0V 5V 5V 二極管與門電路 輸 入 輸 出 VA VB VC VL 0 0 0 0 0 0 +5 V 0 0 +5 V 0 0 0 +5 V +5 V 0 +5 V 0 0 0 +5 V 0 +5 V 0 +5 V +5 V 0 0 +5 V +5 V +5 V +5 V 19 輸 入 輸 出 VA VB VC VL 0 0 0 0 0 0 +5 V 0 0 +5 V 0 0 0 +5 V +5 V 0 +5 V 0 +5 V 0 +5 V 0 +5 V 0 +5 V +5 V 0 0 +5 V +5 V +5 V +5 V 輸 入 輸 出A B C L L L L L L L H L L H L L L H H L H L L L H L H L H H L L H H H H V CC + (5V) R 3k W L D 1 D 2 D 3 A B C ＋ 5 v A、 B、 C三個(gè)都輸入高電平 +5V 5V 5V 5V 輸 入 輸 出1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1 二極管與門電路 真 值 表 20