【正文】 第三章 邏輯門電路 第三章 邏輯門電路 ? 晶體管的開關(guān)特性 ? 基本邏輯門電路 ? TTL邏輯門 ? 其他雙極型電路 ? MOS 邏輯門 ? 編程邏輯器件 (PLD)簡介 第三章 邏輯門電路 實現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和常用復(fù)合邏輯運(yùn)算的電子電路 與 或 非 與 非 或 非 異或 與或非 晶體管的開關(guān)特性 概 述 與 門 或 門 非 門 與 非 門 或 非 門 異或門 與或非門 第三章 邏輯門電路 第三章 邏輯門電路 一、邏輯變量與兩狀態(tài)開關(guān) 低電平 高電平 斷開 閉合 高電平 3 V 低電平 0 V 二值邏輯 : 所有邏輯變量只有兩種取值 (1 或 0)。 數(shù)字電路 : 通過電子開關(guān) S 的兩種狀態(tài) (開或關(guān) ) 獲得高、低電平，用來表示 1 或 0。 3V Iu SOuIu S Ou邏輯狀態(tài) 1 0 0 1 S 可由 二極管 、 三極管 或 MOS 管實現(xiàn) 第三章 邏輯門電路 二、高、低電平與正、負(fù)邏輯 負(fù)邏輯 正邏輯 0V 5V 高電平和低電平是兩個不同的可以截然區(qū)別開來的電壓范圍。 0 1 0V 5V 1 0 第三章 邏輯門電路 三、分立元件門電路和集成門電路 1. 分立元件門電路 用分立的元器件和導(dǎo)線連接起來構(gòu)成的門電路。 2. 集成門電路 把構(gòu)成門電路的元器件和連線，都制作在一塊半 導(dǎo)體芯片上，再封裝起來。 常用： CMOS 和 TTL 集成門電路 第三章 邏輯門電路 四、數(shù)字集成電路的集成度 一塊芯片中含有等效邏輯門或元器件的個數(shù) 小規(guī)模集成電路 SSI (Small Scale Integration) 10 門 /片 或 100 元器件 /片 中規(guī)模集成電路 MSI (Medium Scale Integration) 10 ~ 99 門 /片 或 100 ~ 999 元器件 /片 大規(guī)模集成電路 LSI (Large Scale Integration) 100 ~ 9 999 門 /片 或 1 000 ~ 99 999 元器件 /片 超大規(guī)模集成電路 VLSI (Very Large Scale Integration) 10 000 門 /片 或 100 000 元器件 /片 第三章 邏輯門電路 3. 1. 2 晶體二極管的開關(guān)特性 一、靜態(tài)特性 1. 外加正向電壓 (正偏 ) 二極管導(dǎo)通 (相當(dāng)于開關(guān)閉合 ) D ?U2. 外加反向電壓 (反偏 ) ?DU二極管截止 (相當(dāng)于開關(guān)斷開 ) 0D ?I硅二極管伏安特性 陰極 A 陽極 K PN結(jié) A K + DUDIP區(qū) N區(qū) + + + + + + + + 正向 導(dǎo)通區(qū) 反向 截止區(qū) 反向 擊穿區(qū) /mA DI/V 0 (BR)UDU第三章 邏輯門電路 D + Iu+ Ou二極管的開關(guān)作用： [例 ] V2L II ??? UuuO = 0 V V3H II ?? UuuO = V 電路如圖所示， V3 V 2I 或??u 試判別二極管的工作 狀態(tài)及輸出電壓。 二極管截止 二極管導(dǎo)通 [解 ] V + 第三章 邏輯門電路 二、動態(tài)特性 1. 二極管的電容效應(yīng) 結(jié)電容 C j 擴(kuò)散電容 C D 2. 二極管的開關(guān)時間 ont offt電容效應(yīng)使二極管的通斷需要 一段延遲時間才能完成 t IuDit 0 0 (反向恢復(fù)時間 ) ns 5)( rro f fon ttt ?? ≤ ton — 開通時間 toff — 關(guān)斷時間 第三章 邏輯門電路 一、靜態(tài)特性 NPN 3. 1. 3 晶體三極管的開關(guān)特性 發(fā)射結(jié) 集電結(jié) 發(fā)射極 emitter 基極 base 集電極 collector b iB iC e c (電流控制型 ) 1. 結(jié)構(gòu)、符號和輸入、輸出特性 (2) 符號 N N P (Transistor) (1) 結(jié)構(gòu) 第三章 邏輯門電路 (3) 輸入特性 CE)( BEB uufi ?(4) 輸出特性 B)( CEC iufi ?iC / mA uCE /V 50 181。A 40181。A 30 181。A 20 181。A 10 181。A iB = 0 0 2 4 6 8 4 3 2 1 放大區(qū) 截止區(qū) 飽 和 區(qū) 0CE ?uV1CE ?u0 uBE /V iB / 181。A 發(fā)射結(jié)正偏 放大 i C= ? iB 集電結(jié)反偏 飽和 i C ＜ ? iB 兩個結(jié)正偏 I CS= ? IBS 臨界 截止 iB ≈ 0, iC ≈ 0 兩個結(jié)反偏 電流關(guān)系 狀態(tài) 條 件 第三章 邏輯門電路 2. 開關(guān)應(yīng)用舉例 V2 )1( L II ??? Uu V3 )2( H II ?? Uu發(fā)射結(jié)反偏 T 截止 0 0 CB ?? ii V12CCO ?? Vu發(fā)射結(jié)正偏 T 導(dǎo)通 + ? Rc Rb +VCC (12V) + uo ? iB iC T uI 3V 2V 2 k? 100?? k? 放大還是飽和？ 第三章 邏輯門電路 bBEIB Ruui ???? ????cC E SCCCSBS RUVIIBSB Ii ? 飽和 T飽和導(dǎo)通條件： cCCBSB RVIi???+ ? Rc Rb +VCC +12V + uo ? iB iC T uI 3V 2V 2 k? 100?? k? mA ???mA 12 cCC ???? RV? V )( BE ?uV E SO Uu ?≤ 因為 所以 第三章 邏輯門電路 二、動態(tài)特性 ont offt3 2 t V/Iu0 Cit 0 V/Ou??? o f f t三極管飽和程度3 t 0 第三章 邏輯門電路 uY uA uB R0 D2 D1 +VCC +10V 基本邏輯門電路 3. 2. 1 二極管與門電路及或門電路 一、 二極管與門 3V 0V 符號 : 與門 （ AND gate) A B Y amp。 0 V 0 V UD = V 0 3 3 0 真值表 A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 Y = AB 電壓關(guān)系表 uA/V uB/V uY/V D1 D2 0 0 0 3 3 0 3 3 導(dǎo)通 導(dǎo)通