晶體管的開關(guān)特性+32基本邏輯門電路課件

1、1第3章 集成邏輯門電路3.1 概述3.2 半導(dǎo)體二極管邏輯門電路3.4 TTL集成邏輯門電路3.3 MOS集成邏輯門電路*3.5 TTL與CMOS電路的接口1第3章 集成邏輯門電路3.1 概述2門電路分立元件門電路集成門電路雙極型集成門（TTL集成門）單極型集成門（MOS集成門）集成邏輯門中使用的開關(guān)器件是： 晶體管 場效應(yīng)管 研究它們的開關(guān)特性門電路是數(shù)字系統(tǒng)最基本的單元電路。與門、或門、與非門、或非門、異或門等。3.1 概述2門電路分立元件門電路集成門電路雙極型集成門（TTL集成門）3 ViVoK5VRK斷開-K閉合-可用二極管、三極管、場效應(yīng)管代替Vo=5v輸出高電平Vo=0v輸出低電

2、平3.1.1獲得高低輸出電平的原理電路3 ViVoK5VRK斷開-可用Vo=5v輸出高電平V43.1.2、高、低電平的概念 電平就是電位，在數(shù)字電路中，人們習(xí)慣于高、低電平一詞來描述電位的高低。它們表示的都是一定的電壓范圍，而不是一個(gè)固定不變的數(shù)值。高電平的電壓范圍：1.8-5V低電平的電壓范圍：0-0.8V0V5V0.8V1.8V正邏輯10負(fù)邏輯0143.1.2、高、低電平的概念 電平就是電位，53.2.1 晶體二極管的開關(guān)特性 二極管正偏與等效電路+1 k5V(a)(b)RVcc0.7V+i+0.7v3.2 半導(dǎo)體二極管邏輯門電路53.2.1 晶體二極管的開關(guān)特性 二極管6VccR+(b)

3、5V+0mA5V+1 k(a) 二極管反偏與等效電路65V+0mA 二極管反偏與等效電路7tVi0(a)ti0(b)tre 二極管動(dòng)態(tài)電流波形7tttre 二極管動(dòng)態(tài)電流波形8VCC=+5VAFR=2.8KBCA B CF0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100000001&ABCFIILIIL =(VCC-0.7)/RII L =(5-0.7)/2.8K=1.5mA3.2.2 二極管與門電路8VCC=+5VAFR=2.8KBCA B 9思考如下問題：（1）試問IIL，IIL1，IIL2，IIL3其值各為多少？它們之間有何關(guān)系？（設(shè)VCC=5V，UI

4、L=0.3V，UIH=6V） IIL3IIL2FIIL&IIL1VCC=+5VAFR=2.8KBCIIL1IIL2IIL3IIL & 將幾個(gè)輸入端并聯(lián)使用時(shí)，總的輸入低電平電流與使用單個(gè)輸入端的輸入低電平電流基本相等。IIL=(5-0.7)/2.8（mA）IIL1 = IIL2= IIL3 = IIL /39思考如下問題：（1）試問IIL，IIL1，IIL2，IIL10（2）在下圖中，（設(shè)VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）。 F +6V &IIHR 2.8k VCC +5VD3D2ABCD1輸入高電平電流IIH=二極管反向飽和電流IIH+6V10（2）在下圖中，（設(shè)VCC=5V，U

5、IL=0.3V，UI11 在下圖中，IIH，IIH1，IIH2，IIH3其值各為多少？它們之間有何關(guān)系？（設(shè)VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）。 IIH3FIIHIIH2 +6V &IIH1VCC=+5VAFR=2.8KBC 將幾個(gè)輸入端并聯(lián)使用時(shí)，總的輸入高電平電流將按并聯(lián)輸入端的數(shù)目加倍。IIH1+6VIIH2IIH311 在下圖中，IIH，IIH1，IIH2，IIH3123.2.3 半導(dǎo)體二極管或門電路 R=2.8KABCFA B CF0 1 11 0 10 0 10 0 00 1 01 0 01 1 01 1 1011111111ABCF123.2.3 半導(dǎo)體二極管或門電路

6、 R=2.8KABCFA13二極管與門和或門電路的缺點(diǎn)：（2）負(fù)載能力差（1）在多個(gè)門串接使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低電平偏離標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的情況。13二極管與門和或門電路的缺點(diǎn)：（2）負(fù)載能力差（1）在多個(gè)143.4 TTL集成邏輯門電路 集成電路（Integrated circuit），簡稱IC。就是將元器件和連線制作在一個(gè)半導(dǎo)體基片上的完整電路。集成度：一個(gè)芯片內(nèi)含有等效邏輯門的個(gè)數(shù)。小規(guī)模集成電路SSI 1-10個(gè)邏輯門/片中規(guī)模集成電路MSI 10-100個(gè)邏輯門/片大規(guī)模集成電路LSI 大于100個(gè)邏輯門/片 超大規(guī)模IC VLSI 10000以上個(gè)邏輯門/片所用半導(dǎo)體器件的不同TTL電路MOS電路

7、143.4 TTL集成邏輯門電路 集成電路（ 皮肌炎是一種引起皮膚、肌肉、心、肺、腎等多臟器嚴(yán)重?fù)p害的，全身性疾病，而且不少患者同時(shí)伴有惡性腫瘤。它的1癥狀表現(xiàn)如下： 1、早期皮肌炎患者，還往往伴有全身不適癥狀，如-全身肌肉酸痛，軟弱無力，上樓梯時(shí)感覺兩腿費(fèi)力；舉手梳理頭發(fā)時(shí)，舉高手臂很吃力；抬頭轉(zhuǎn)頭緩慢而費(fèi)力。皮肌炎圖片皮肌炎的癥狀表現(xiàn) 皮肌炎是一種引起皮膚、肌肉、心、肺、腎等多臟器嚴(yán)重163.4.1 晶體三極管的開關(guān)特性1. 晶體三極管的工作狀態(tài)截止、放大、飽和iC/ mAVCE / V截止區(qū)飽和區(qū)80A60A40A20AIB=0放大區(qū)0RCRBVCCvivoiBiCb163.4.1 晶體

8、三極管的開關(guān)特性1. 晶體三極管的工作17RCRBVCCvivoiBiCb截止：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都反偏vi0.7viB 0iC= iB飽和：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都正偏0.7viB 0vo=vces 0.3viB iCviVCE / V截止區(qū)飽和區(qū)80A60A40A20AIB=0放大區(qū)017RCRBVCCb截止：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都反偏vi0.7v18iC/ mAVCE / V截止區(qū)飽和區(qū)80A60A40A20AIB=0放大區(qū)0飽和判別條件: iB IBS飽和： ICS(VCC-0.3)/RC臨界飽和： IBS= ICS/ RCRBVCCvivoiBiCb-BRBESViV=Bi18iC/ mAVCE /

9、V截止區(qū)放大區(qū)0飽和判別條件: 19RCRBVCCvivoiBiCb(a)截止：vi0.7viB 0iC= iB飽和：vi0.7viB 0vo=vces 0.3viCS= (VCC 0.3)/RCiB IBS判斷三極管是否飽和的條件IBS=(VCC 0.3)/RC19RCRBVCCb(a)截止：viIBS ，三極管飽和，所以輸出電壓vo=0.3V20RCRBVCCb(a)例1.在所示電路中，若VCC=5V21(2) 若b=50其余條件不變 ，再求vi=0V和 vi=3V 時(shí)的輸出電壓vo= ? (VCC=5V, RC = 1k, RB=30k)解：vi=0V時(shí), Vo= 5Vvi=3V時(shí),0.

10、094150=.=BSICESV=CRbCSIb5-CCV3.0077.0=307.03-=BRBESViV=Bi由于：iBIBS ，所以三極管處于放大狀態(tài)-RCRBVCCvivoiBiCb21(2) 若b=50其余條件不變 ，再求vi=0V和 vi22vo=VCCiCRCiC=biB=500.077=3.85mA5v1K ？三極管處于放大狀態(tài)時(shí)，vo=?RCRBVCCvivoiBiCb(a)vo=1.15 V22vo=VCCiCRCiC=biB=500.077=323(3) 分析VCC , vi , RB , RC , b的大小如何變 化才有利于三極管的飽和？ 飽和條件？iB IBS-=BSICESVCCV=CRbCSIb-BRBESViV=Bi時(shí)有利于三極管飽和。VCCviRBRCbRCRBVCCvivoiBiCb(a)23(3) 分析VCC , vi , RB , RC , b242晶體管的動(dòng)態(tài)特性 tofftonVO00ViRCRBVCCvivoiBiCb(a)ton:開通時(shí)間toff:關(guān)閉時(shí)間242晶體管的動(dòng)態(tài)特性 tofftonVOViRCRBVC25R1DR2AF+5V+3V嵌位二極管3. 三極管非門uA uF 3V 0.3V 0V 3.7V 25R1DR2AF+5V+3V嵌位二極管3. 三極管非門