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數(shù)字電路第2章邏輯門電路-展示頁

2025-05-21 02:10本頁面
  

【正文】 100~10000門 /片 或 1000~100000個(gè)元件 /片; 超大規(guī)模集成電路 (VLSI): 10000門 /片以上或 100000個(gè)元件 /片以上 . MOS型 (單極型 ) NMOS (NChannel MetalOxideSemiconductor) CMOS (Complement MetalOxideSemiconductor) 2. 按器件類型分類 雙極型 DTL (Diode Transistor logic) TTL (Transistor— Transistor Logic) ECL (Emitter Coupled Logic) 晶體管的開關(guān)特性 在數(shù)字電路中 ,常將半導(dǎo)體二極管 ,三極管和場效應(yīng)管作 為開關(guān)元件使用。第 2章 邏輯門電路 邏輯門:完成一些基本邏輯功能的電子電路?,F(xiàn)使用的 主要為 集成邏輯門 。 理想開關(guān) : 接通時(shí)阻抗為 零 。 兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間為 零 。截止時(shí)有一定 的 反向電流 。 半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性 下面以硅二極管為例 D (1) 導(dǎo)通條件及導(dǎo)通時(shí)的特點(diǎn) ID(mA) VD VO 0 硅二極管伏安特性 D + Vi R 電路圖 + Vi R VD 近似等 效電路 + Vi R K 簡化等 效電路 (2) 截止條件及截止時(shí)的特點(diǎn) D + Vi R 電路圖 + Vi R K 簡化等 效電路 (3) 開關(guān)時(shí)間 ① 開啟時(shí)間 : 由反向截止轉(zhuǎn)換為正向?qū)ㄋ枰臅r(shí)間 . 二極管的開啟時(shí)間很小 ,可忽略不計(jì)。 二極管的關(guān)斷時(shí)間大約 幾納秒 。 + _ + _ ~ b c e 飽和時(shí) e c b 截止時(shí) 三極管開關(guān)的近 似直流等效電路 (3) 開關(guān)時(shí)間 開啟時(shí)間 ton : 三極管由截止到飽和所需要的時(shí)間 , 納秒 (ns)級。 toff的大小與工作時(shí)三極管飽和導(dǎo)通的深度有關(guān) ,飽和程度越深 , toff 越長 ,反之則越短。 MOS管作開關(guān)使用時(shí),通常工作在 截止 區(qū)和 非飽和 區(qū)。 NMOS 管開關(guān) 電路 (1) 導(dǎo)通條件及導(dǎo)通時(shí)的特點(diǎn) (以 NMOS管為例 ) 導(dǎo)通條件 : VGS VTN (VTN為 NMOS管的開啟電壓 ) 導(dǎo)通時(shí)的特點(diǎn) : 在開關(guān)電路中 ,MOS管導(dǎo)通時(shí)一般工作在非飽和區(qū) ,這時(shí)要求 VGS VTN +VDS ,導(dǎo)通電阻 RDS為 幾百 歐姆。 NMOS管開關(guān)近 似直流等效電路 VDD RD RDS D G S (幾百 Ω) 導(dǎo)通狀態(tài) VDD RD D G S 截止?fàn)顟B(tài) (3) 開關(guān)時(shí)間 MOS管本身的開關(guān)時(shí)間很小 .組成開關(guān)電路時(shí) ,由于管子間的 寄生電容 和 布線電容 的存在 ,加上 MOS管的輸入、輸出阻抗較大 ,使輸入、輸出電路的 充放電時(shí)間常數(shù) 增加 ,影響了開關(guān)時(shí)間。 A B C F 邏輯符號 DA DB DC RO VCC(5V) A B C F 原理圖 假設(shè) :二極管為理想開關(guān); 輸入信號 VIL=0V,VIH=3V. 綜上所述 :電路為二極管 與門 DA DB DC RO VCC(5V) A B C F 分兩種情況分析: 1) A、 B、 C三端輸入均為 3V 二極管 DA、 DB、 DC均導(dǎo)通 F=3V 3V 3V 3V 3V 2) A、 B、 C三端輸入有 0V信號輸入時(shí),如 A、 B為 0V, C端輸入 3V 二極管 DA、 DB導(dǎo)通 ,DC截止 F=0V 0V0V 0V 2. 二極管或門 ≥1 A B C F 邏輯符號 3V 3V 3V 0V 0V 0V 0V DA DB DC RO VCC(5V) A B C F 原理圖 假設(shè) :二極管為理想開關(guān); 輸入信號 VIL=0V,VIH=3V。 RC R1 Vi Vo Vcc(3V) 三極管非門電路 R2 VBB(5V) 10kΩ 1kΩ VB 而三極管飽和時(shí)所需要的最小基極電流 IBS=ICS/β=(Vcc- VCE)/(RC因?yàn)轱柡蜁r(shí) VB=,基極電流 IB=(Vi- VB)/R1- (VB - VBB)/R2 =(3 - )/ - ( - (- 5))/10 = RC R1 Vi Vo Vcc(3V) 三極管非門電路 R2 VBB(5V) 10kΩ 1kΩ VB 結(jié)論 : 由于 IBIBS所以 ,三 極管飽和 .輸出為 低電平 . VO=~ TTL電路分類 : 中速 TTL、 高速 TTL(HTTL)、 肖特基 TTL(STTL)、 低功耗 TTL(LTTL) 、 低功耗肖特基 TTL(LSTTL) 、 先進(jìn)低功耗肖特基 TTL(ALSTTL)等。 TTL與非門 典型
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