電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分

1、電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)熟悉開關(guān)器件（二極管、三極管熟悉開關(guān)器件（二極管、三極管BJT）的開關(guān)）的開關(guān)特性特性 【BJT：Bipolar Junction Transistor】第2章掌握由分立元件構(gòu)成的基本邏輯門電路掌握由分立元件構(gòu)成的基本邏輯門電路 二極管與門電路二極管與門電路 二極管或門電路二極管或門電路 非門非門BJT反相器反相器電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)TTL邏輯門電路邏輯門電路第2章一般了解 它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)重點(diǎn) 掌握它們的邏輯功能和外特性掌握它們的邏輯功能和外特性邏輯門電路的主要技術(shù)參數(shù)邏輯門電路的主要技術(shù)參數(shù),如如:扇入

2、扇出數(shù)、噪聲扇入扇出數(shù)、噪聲容限等容限等TTL門電路中的門電路中的OC門和三態(tài)門門和三態(tài)門CMOS門電路與門電路與TTL門電路相比各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)門電路相比各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)CMOS傳輸門傳輸門電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分第2章 邏輯門電路一一 二極管的開關(guān)特性二極管的開關(guān)特性二二 BJT的開關(guān)特性的開關(guān)特性三三 基本邏輯門電路基本邏輯門電路四四 TTL邏輯門電路邏輯門電路五五 CMOS邏輯門電路邏輯門電路返回返回第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分一二極管的開關(guān)特性首先來看一下獲得高、低電平的基本原理： 當(dāng)開關(guān)S斷開時，輸 出電壓vO為高電平； 當(dāng)開關(guān)S接通后，輸出便為低電平。 以下討論的開關(guān)S是用半導(dǎo)體二

3、極管或三極管構(gòu)成的。第2章返回電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分二極管的開關(guān)特性表現(xiàn)在：二極管的開關(guān)特性表現(xiàn)在： 正向?qū)ㄅc反向截止這樣兩種不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程。第2章（一）半導(dǎo)體二極管相關(guān)知識（一）半導(dǎo)體二極管相關(guān)知識二極管的幾種外形二極管的幾種外形 電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)和符號二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)和符號 第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分二極管的基本特性：二極管的基本特性：單向?qū)щ娦?二極管的伏安特性二極管的伏安特性v正向偏置時二極管導(dǎo)通反向偏置時二極管截止) 1e (IiTVvSi為流過二極管的電流；v 為加到二極管兩端的電壓；vT 為溫度的電壓當(dāng)量，常溫下等于 26mV第2章

4、電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分第2章（二）二極管的開關(guān)特性（二）二極管的開關(guān)特性 當(dāng)vi=0(即輸入為低電平)時： D導(dǎo)通，輸出vo0為低電平；相當(dāng)于開關(guān)閉合狀態(tài) 當(dāng)vi=VCC(即輸入為高電平)時：D截止，輸出voVCC為高電平；相當(dāng)于開關(guān)斷開狀態(tài) 電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分二三極管的開關(guān)特性（一）半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)（一）半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu) （1 1）三極管的幾種外形）三極管的幾種外形第2章返回電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（2）三極管的幾種常見結(jié)構(gòu)和符號）三極管的幾種常見結(jié)構(gòu)和符號第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分常用雙極型三極管的兩種類型：（b）PNP型（a）NPN型第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（3）雙

5、極型三極管的特性曲線）雙極型三極管的特性曲線（a） 輸入特性曲線 以基極b和發(fā)射極e之間的發(fā)射結(jié)作為輸入回路而得該曲線。 它與半導(dǎo)體二極管正向?qū)〞r的V-I特性曲線相同。第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（b）輸出特性曲線 以集電極c和發(fā)射極e之間的回路作為輸出回路，而得該輸出曲線。第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性 第2章 當(dāng)vi=0(即輸入為低電平)時：T截止，輸出voVCC為高電平；相當(dāng)于開關(guān)斷開狀態(tài) 當(dāng)vi=VCC(即輸入為高電平)時：T導(dǎo)通，輸出vo0為低電平；相當(dāng)于開關(guān)閉合狀態(tài)電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分三. 分立元件構(gòu)成的門電路二極管與門二極管與門

6、第2章BAY 返回電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分二極管或門二極管或門第2章BAY 電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分三極管非門（反相器）三極管非門（反相器）第2章AY 電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分四. TTL集成門電路（一）TTL反相器第2章典型電路典型電路通常把它分成三部分：輸入級（Rb1和T1）倒相級（Rc2、T2和Re2）輸出級（Rc4、D和T3）返回電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分TTLTTL反相器反相器電路電路第2章【分析工作原理（1）】 當(dāng)輸入為高電平，假當(dāng)輸入為高電平，假設(shè)設(shè)v vI I=V=VIHIH時：時：T1處于發(fā)射結(jié)和集電結(jié)倒置使用的放大狀態(tài)，而T2和T3處于飽和狀態(tài)，T4和D均截止，故此時輸輸出出

7、v vo o，為低電平輸出。，為低電平輸出。電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分TTLTTL反相器反相器電路電路第2章【分析工作原理（2）】_ 當(dāng)輸入為低電平，當(dāng)輸入為低電平，假設(shè)假設(shè)v vI I=V=VIHIH時：時：T1發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，T2和T3均截止，而T4和D處于飽和狀態(tài)，故此時輸輸出出v vo o，為高電平輸出。，為高電平輸出。電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分TTLTTL反相器反相器電路電路第2章【幾點(diǎn)說明】v輸出端屬于推拉式輸出級。其優(yōu)點(diǎn)是：既能提高開關(guān)速度，又能提高帶負(fù)載能力。v二極管D1的作用：為確保T3飽和導(dǎo)通時T4可靠地截止而串的。vTTL集成門電路的某個輸入端懸空，相當(dāng)于輸入端接1。電子技術(shù)應(yīng)用

8、基礎(chǔ)數(shù)字部分TTL反相器的電壓傳輸特性反相器的電壓傳輸特性第2章就是 的關(guān)系曲線，如下圖所示。)v(fvIOAB段截止區(qū)BC段線性區(qū)CD段轉(zhuǎn)折區(qū)DE段飽和區(qū)電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（二） TTL與非門電路第2章 把TTL反相器的輸入端修改為多輸入端的形式，就變成了TTL與非門電路。多輸入端多輸入端典型電路典型電路BAY電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分TTLTTL與非門的技術(shù)參數(shù)與非門的技術(shù)參數(shù)（1 1）傳輸特性）傳輸特性【如前介紹】（2 2）輸入和輸出的高、低電壓）輸入和輸出的高、低電壓 由前面TTL反相器的傳輸特性上可以求得輸入和輸出的高、低電壓的數(shù)值如下：輸出高電壓VOHVO輸出低電壓VOL=VC

9、ES輸入低電壓VIL=VI輸入高電壓VIH=VI第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分74系列門電路的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為：VON(min)；VOL(max)VIH(min)；VIL(max)（3 3）噪聲容限）噪聲容限 在保證高、低電平基本不變（或者說變化的大小不超過允許限度）的條件下，輸入電平的允許波動范圍，稱為輸入端噪聲容限。它表示門電路的抗干擾能力。 輸入為高電平時的噪聲容限： VNH=VOH(min)-VIH(min) 輸入為低電平時的噪聲容限： VNL=VIL(max)-VOL(max)電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（三）集電極開路門（OC門：【Open Collector 】）第2章定義定義 集電極開路

10、是指TTL與非門電路的推拉式輸出級中，刪去電壓跟隨器。電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號 電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分OC門的特點(diǎn)門的特點(diǎn) OC門最顯著的特點(diǎn)就是：可以線與線與。v所謂“線線與與”，就是將多個OC門的輸出端并聯(lián)（即各輸出端用一根導(dǎo)線直接連接起來）以實(shí)現(xiàn)與邏輯與邏輯的功能（如右圖所示）CDABY電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分計(jì)算計(jì)算OC門負(fù)載電阻最大值的工作狀態(tài)門負(fù)載電阻最大值的工作狀態(tài)第2章)total(IH(min)IHCC(max)PIVVR 式中：VCC直流電源電壓；VIH(min)負(fù)載器件VIH的最小值；IIH(total)接到上拉電阻（【Pull -up resistor】）

11、下端的全部拉 電流負(fù)載的IIH總值。電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分計(jì)算計(jì)算OCOC門負(fù)載電阻最小值的工作狀態(tài)門負(fù)載電阻最小值的工作狀態(tài)第2章)total(IL(max)OL(max)OLCC(min)PIIVVR 式中：VCC直流電源電壓；VOL(max)驅(qū)動器件VOL的最大值；IOL(max)驅(qū)動器件IOL最大值；IIL(total)接到上拉電阻下端的 全部灌電流負(fù)載的IIL總值。 電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（四）三態(tài)輸出門（TSL門：【Tristate Logic】） 第2章三態(tài)門的電路結(jié)構(gòu)和代表符號 三態(tài)門的輸出具有三種狀態(tài)：高電平、低電平和高阻態(tài)（又稱為禁止態(tài)）。 （a）控制端高電平有效 當(dāng)E

12、N=1時， 當(dāng)EN=0時，Y為高阻態(tài) （b）控制端低電平有效 當(dāng) 時，Y為高阻態(tài) 當(dāng) 時， ABY 1EN 0EN ABY 電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分三態(tài)門的應(yīng)用第2章（1 1）用三態(tài)）用三態(tài)輸出門接成總線結(jié)構(gòu)輸出門接成總線結(jié)構(gòu)讓各門的控制端處于高電平，即任意時刻只讓一個TSL門處于工作狀態(tài)，而其余的TSL門均處于高阻狀態(tài)，這樣總線會輪流接受各TSL門的輸出。電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（2）用三態(tài)）用三態(tài)輸出門實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸輸出門實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸?shù)?章? 當(dāng)EN=1時：G1工作而G2呈高阻態(tài)，數(shù)據(jù)D0經(jīng)G1反相后送到總線上去；? 當(dāng)EN=0時：G2工作而G1呈高阻態(tài)，來自總線的數(shù)據(jù)經(jīng)G2反相

13、后由送出。電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分五. CMOS邏輯門電路（一）CMOS反相器第2章CMOSCMOS英文：英文：Complementary-Symmetery Metal-Oxide-Semiconductor CircuitComplementary-Symmetery Metal-Oxide-Semiconductor Circuit 結(jié)構(gòu)示意圖（a）和電路圖（b）返回電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分CMOS反相器的電壓傳輸特性第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（二）CMOS傳輸門（TG門【Transmission Gate】）第2章TG門的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分CMOS傳輸門中兩

14、個傳輸門中兩個MOS管的工作狀態(tài)管的工作狀態(tài)第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分TG門的應(yīng)用第2章應(yīng)用應(yīng)用1 1：作：作CMOSCMOS雙向模擬開關(guān)雙向模擬開關(guān)電路結(jié)構(gòu)和符號如下：電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（三）CMOS門電路的特點(diǎn) CMOS電路的工作速度比TTL電路的稍低。 CMOS帶負(fù)載的能力比TTL電路強(qiáng)。 CMOS電路的電源電壓允許范圍較大，約在318V，抗干擾能力比TTL電路強(qiáng)。 CMOS電路的功耗比TTL電路小得多。門電路的功耗只有幾個W，中規(guī)模集成電路的功耗也不會超過100W。第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分（三）CMOS門電路的特點(diǎn) CMOS集成電路的集成度比TTL電路高。CMOS電路適

15、合于特殊環(huán)境下工作。CMOS電路容易受靜電感應(yīng)而擊穿，在使用和存放時應(yīng)注意靜電屏蔽，焊接時電烙鐵應(yīng)接地良好，尤其是CMOS電路多余不用的輸入端不能懸空，應(yīng)根據(jù)需要接地或接高電平第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分六. 使用集成電路時的注意事項(xiàng) 對于各種集成電路，使用時一定要在推薦的工作條件范圍內(nèi)，否則將導(dǎo)致性能下降或損壞器件。數(shù)字集成電路種多余的輸入端在不改變邏輯關(guān)系的前提下可以并聯(lián)起來使用，也可以根據(jù)邏輯關(guān)系的要求接地或接高電平。TTL電路多余的輸入端懸空表示輸入為高電平；但CMOS電路，多余的輸入端不允許懸空，否則電路將不能正常工作。 第2章電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字部分六. 使用集成電路時的注意事項(xiàng) TTL電路和CMOS電路之間一般不能直接連接，而需利用接口電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換或電流變換才可進(jìn)行連接，使前級器件的輸出電平及電流滿足后