M二201二極管三極管門(mén)電路學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1M二二201二極管三極管門(mén)電路二極管三極管門(mén)電路第一頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-292第1頁(yè)/共37頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-293 1、掌握二極管導(dǎo)通和截止特性、導(dǎo)通和截止等效電路；、掌握二極管導(dǎo)通和截止特性、導(dǎo)通和截止等效電路； 2、掌握三極管導(dǎo)通和截止特性、導(dǎo)通和截止等效路；、掌握三極管導(dǎo)通和截止特性、導(dǎo)通和截止等效路； 3、了解二極管和三極管開(kāi)關(guān)時(shí)間。、了解二極管和三極管開(kāi)關(guān)時(shí)間。二、三極管開(kāi)關(guān)特性之課題目標(biāo)：二、三極管開(kāi)關(guān)特性之課題目標(biāo)：第2頁(yè)/共37頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-294 數(shù)字電路中的晶體

2、二極管、三極管和MOS管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),即:導(dǎo)通狀態(tài)：相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合截止?fàn)顟B(tài)：相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。邏輯變量?jī)蔂顟B(tài)開(kāi)關(guān)： 在邏輯代數(shù)中邏輯變量有兩種取值：0和1；電子開(kāi)關(guān)有兩種狀態(tài)：閉合、斷開(kāi)。半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管，則是構(gòu)成這種電子開(kāi)關(guān)的基本開(kāi)關(guān)元件。第3頁(yè)/共37頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-295 (1) 靜態(tài)特性： 斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端的電壓不管多大，等效電阻ROFF = 無(wú)窮，電流IOFF = 0。 閉合時(shí)，流過(guò)其中的電流不管多大，等效電阻RON = 0，電壓UAK = 0。 (2) 動(dòng)態(tài)特性：開(kāi)通時(shí)間 ton = 0 關(guān)斷時(shí)間 toff = 0 理想開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)

3、特性： 第4頁(yè)/共37頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-296客觀世界中，沒(méi)有理想開(kāi)關(guān)。乒乓開(kāi)關(guān)、繼電器、接觸器等的靜態(tài)特性十分接近理想開(kāi)關(guān)，但動(dòng)態(tài)特性很差，無(wú)法滿足數(shù)字電路一秒鐘開(kāi)關(guān)幾百萬(wàn)次乃至數(shù)千萬(wàn)次的需要。半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管做為開(kāi)關(guān)使用時(shí)，其靜態(tài)特性不如機(jī)械開(kāi)關(guān)，但動(dòng)態(tài)特性很好。第5頁(yè)/共37頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-297靜態(tài)特性及開(kāi)關(guān)等效電路正向?qū)〞r(shí)UD(ON)（硅） （鍺）RD幾 幾十相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合 二極管的伏安特性曲線第6頁(yè)/共37頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-298反向截止時(shí)反向飽和電流極小反

4、向電阻很大（約幾百k）相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi) 二極管的伏安特性曲線第7頁(yè)/共37頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-299 二極管的開(kāi)關(guān)等效電路(a) 導(dǎo)通時(shí) (b) 截止時(shí) 二極管的伏安特性曲線開(kāi)啟電壓理想化伏安特性曲線第8頁(yè)/共37頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29102. 動(dòng)態(tài)特性：若輸入信號(hào)頻率過(guò)高，二極管會(huì)雙向?qū)?，失去單向?qū)щ娮饔?。因此高頻應(yīng)用時(shí)需考慮此參數(shù)。二極管從截止變?yōu)閷?dǎo)通和從導(dǎo)通變?yōu)榻刂苟夹枰欢ǖ臅r(shí)間。通常后者所需的時(shí)間長(zhǎng)得多。 反向恢復(fù)時(shí)間tre ：二極管從導(dǎo)通到截止所需的時(shí)間。一般為納秒數(shù)量級(jí)（通常tre 5ns ）。第9頁(yè)/共37頁(yè)

5、第十頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29111. 靜態(tài)特性及開(kāi)關(guān)等效電路在數(shù)字電路中，三極管作為開(kāi)關(guān)元件，主要工作在飽和和截止兩種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，放大區(qū)只是極短暫的過(guò)渡狀態(tài)。三極管的三種工作狀態(tài)（a）電路 （b）輸出特性曲線第10頁(yè)/共37頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2912開(kāi)關(guān)等效電路(1) 截止?fàn)顟B(tài) 條件：發(fā)射結(jié)反偏特點(diǎn)：電流約為0 第11頁(yè)/共37頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2913(2)飽和狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏特點(diǎn)：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅第12頁(yè)/共37頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn)

6、一分。2022-6-2914三極管開(kāi)關(guān)等效電路(a) 截止時(shí) (b) 飽和時(shí)第13頁(yè)/共37頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29152. 三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間（動(dòng)態(tài)特性） 三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間 開(kāi)啟時(shí)間ton 上升時(shí)間tr延遲時(shí)間td關(guān)閉時(shí)間toff下降時(shí)間tf存儲(chǔ)時(shí)間ts第14頁(yè)/共37頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2916(1) 開(kāi)啟時(shí)間ton 三極管從截止到飽和所需的時(shí)間。ton = td +tr td ：延遲時(shí)間 tr ：上升時(shí)間(2) 關(guān)閉時(shí)間toff 三極管從飽和到截止所需的時(shí)間。toff = ts +tf ts ：存儲(chǔ)時(shí)間（幾個(gè)參數(shù)中最長(zhǎng)

7、的；飽和越深越長(zhǎng)）tf ：下降時(shí)間toff ton 。開(kāi)關(guān)時(shí)間一般在納秒數(shù)量級(jí)。高頻應(yīng)用時(shí)需考慮。第15頁(yè)/共37頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2917第16頁(yè)/共37頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29181、掌握二極管與門(mén)、或門(mén)電路；、掌握二極管與門(mén)、或門(mén)電路；2、掌握三極管非門(mén)電路及驅(qū)動(dòng)作用；、掌握三極管非門(mén)電路及驅(qū)動(dòng)作用；3、掌握二極管三極管與非門(mén)電路；、掌握二極管三極管與非門(mén)電路；4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二極管、三極管門(mén)電路的邏輯功能。、通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二極管、三極管門(mén)電路的邏輯功能。二、三極管門(mén)電路之課題目標(biāo)：二、三極管門(mén)電路之課題目標(biāo)：第17

8、頁(yè)/共37頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2919門(mén)電路的概念： 實(shí)現(xiàn)基本和常用邏輯運(yùn)算的電子電路，叫邏輯門(mén)電路。實(shí)現(xiàn)與運(yùn)算的叫與門(mén)，實(shí)現(xiàn)或運(yùn)算的叫或門(mén)，實(shí)現(xiàn)非運(yùn)算的叫非門(mén)，也叫做反相器，等等。分立元件門(mén)電路和集成門(mén)電路: 分立元件門(mén)電路：用分立的元件和導(dǎo)線連接起來(lái)構(gòu)成的門(mén)電路。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、功耗低，負(fù)載差。 集成門(mén)電路：把構(gòu)成門(mén)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(lái)，便構(gòu)成了集成門(mén)電路?，F(xiàn)在使用最多的是CMOS和TTL集成門(mén)電路。第18頁(yè)/共37頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2920 電位指絕對(duì)電壓的大?。浑娖街敢欢ǖ碾妷悍秶?。

9、 高電平和低電平：在數(shù)字電路中分別表示兩段電壓范圍。 例：上面二極管與門(mén)電路中規(guī)定高電平為3V，低電平。 又如，TTL電路中，通常規(guī)定高電平的額定值為3V，但從2V到5V都算高電平；低電平的額定值為，但從0V到都算作低電平。關(guān)于高低電平的概念 第19頁(yè)/共37頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2921邏輯狀態(tài)賦值 在數(shù)字電路中，用邏輯0和邏輯1分別表示輸入、輸出高電平和低電平的過(guò)程稱(chēng)為邏輯賦值。 經(jīng)過(guò)邏輯賦值之后可以得到邏輯電路的真值表，便于進(jìn)行邏輯分析。第20頁(yè)/共37頁(yè)第二十一頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2922電路工作原理A、B為輸入信號(hào) （+3

10、V或0V）F 為輸出信號(hào) VCC+12V 電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V第21頁(yè)/共37頁(yè)第二十二頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2923用邏輯1 1表示高電平（此例為+3V+3V）用邏輯0 0表示低電平（此例為）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平4. 真值表ABF000010100111 二極管與門(mén)的真值表A A、B B全1，F(xiàn) F才為1?？梢?jiàn)實(shí)現(xiàn)了與邏輯第22頁(yè)/共37頁(yè)第二十三頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2924邏輯符號(hào)工作波

11、形(又一種表示邏輯功能的方法）邏輯表達(dá)式FA B二極管與門(mén)（a）電路 （b）邏輯符號(hào) （c）工作波形第23頁(yè)/共37頁(yè)第二十四頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2925電路工作原理電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VA、B為輸入信號(hào)（+3V或0V）F為輸出信號(hào) 第24頁(yè)/共37頁(yè)第二十五頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29264. 真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)了或邏輯3. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1 1表示高電平（此例為）用邏輯0 0表示低電平（此例為0V

12、0V）ABF000011101111A A、B B有1，F(xiàn) F就1。 二極管或門(mén)的真值表第25頁(yè)/共37頁(yè)第二十六頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2927 二極管或門(mén)（a）電路 （b）邏輯符號(hào) （c）工作波形邏輯符號(hào)工作波形邏輯表達(dá)式FA+ B第26頁(yè)/共37頁(yè)第二十七頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2928非門(mén)(a) 電路 （b）邏輯符號(hào)電路工作原理A、B為輸入信號(hào) （或）F為輸出信號(hào) AF0.3V+VCC3.6V0.3V第27頁(yè)/共37頁(yè)第二十八頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29293. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1 1表示高電平（此例為

13、）用邏輯0 0表示低電平（此例為）4. 真值表AF0.3V+VCC3.6V0.3VAF0110 三極管非門(mén)的真值表A與F相反可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)了非邏輯Y=A第28頁(yè)/共37頁(yè)第二十九頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2930R1DR2F+12V +3V三極管非門(mén)三極管非門(mén)D1D2AB+12V二極管與門(mén)二極管與門(mén)邏輯式：邏輯式：&ABF邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：第29頁(yè)/共37頁(yè)第三十頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2931一、實(shí)訓(xùn)目的一、實(shí)訓(xùn)目的1 、掌握數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)與使用方法、掌握數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)與使用方法;2、加深理解二極管、三極管飽和導(dǎo)通和截止；、加深理

14、解二極管、三極管飽和導(dǎo)通和截止；3、熟悉二極管、三極管門(mén)電路構(gòu)成的方法；、熟悉二極管、三極管門(mén)電路構(gòu)成的方法；4、理解二極管門(mén)電路、三極管門(mén)電路的邏輯關(guān)系。、理解二極管門(mén)電路、三極管門(mén)電路的邏輯關(guān)系。第30頁(yè)/共37頁(yè)第三十一頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-2932二、實(shí)訓(xùn)儀器及設(shè)備二、實(shí)訓(xùn)儀器及設(shè)備 1、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)臺(tái)2、二極管（、二極管（IN4007) 2個(gè)個(gè)3、三極管（、三極管（9011） 1個(gè)個(gè)4、發(fā)光二極管、發(fā)光二極管 1個(gè)個(gè)5、電阻、電阻 若干若干6、導(dǎo)線、導(dǎo)線 若干若干第31頁(yè)/共37頁(yè)第三十二頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6

15、-2933三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)S1、S2按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為為“0”，斷開(kāi)為，斷開(kāi)為“1”），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為，滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？第32頁(yè)/共37頁(yè)第三十三頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29342、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)S1、S2按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為“1”，斷開(kāi)為，斷開(kāi)為“0”），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為），

16、寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為，滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？(注意注意,請(qǐng)將電路請(qǐng)將電路圖中兩個(gè)二極管反過(guò)來(lái)接圖中兩個(gè)二極管反過(guò)來(lái)接,圖中是錯(cuò)的圖中是錯(cuò)的)第33頁(yè)/共37頁(yè)第三十四頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29353、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)S1按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為“1”，斷開(kāi)為，斷開(kāi)為“0”），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？第34頁(yè)/共37頁(yè)第三十五頁(yè)，編輯于星期六：二十一點(diǎn) 一分。2022-6-29364、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)S1、S2按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為為“0”，斷開(kāi)為，斷開(kāi)為“1”），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為