M二201二極管三極管門電路課件

1、2022/9/271一、二極管、三極管的開關(guān)特性 1 二極管的開關(guān)特性2 三極管的開關(guān)特性2022/9/261一、二極管、三極管的開關(guān)特性 1 二極管2022/9/272 1、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； 3、了解二極管和三極管開關(guān)時(shí)間。二、三極管開關(guān)特性之課題目標(biāo)：2022/9/262 1、掌握二極管導(dǎo)通和截止特性、導(dǎo)通和2022/9/273 數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和MOS管工作在開關(guān)狀態(tài),即:導(dǎo)通狀態(tài)：相當(dāng)于開關(guān)閉合截止?fàn)顟B(tài)：相當(dāng)于開關(guān)斷開。邏輯變量兩狀態(tài)開關(guān)： 在邏輯代數(shù)中邏輯變量有兩種取值：0和1；電子開關(guān)有兩

2、種狀態(tài)：閉合、斷開。半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管，則是構(gòu)成這種電子開關(guān)的基本開關(guān)元件。2022/9/263 數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和2022/9/274 (1) 靜態(tài)特性： 斷開時(shí)，開關(guān)兩端的電壓不管多大，等效電阻ROFF = 無窮，電流IOFF = 0。 閉合時(shí)，流過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：開通時(shí)間 ton = 0 關(guān)斷時(shí)間 toff = 0 理想開關(guān)的開關(guān)特性： 2022/9/264 (1) 靜態(tài)特性： 閉合時(shí)2022/9/275客觀世界中，沒有理想開關(guān)。乒乓開關(guān)、繼電器、接觸器等的靜態(tài)特性十分接近理想開關(guān)，但動(dòng)態(tài)特性很

3、差，無法滿足數(shù)字電路一秒鐘開關(guān)幾百萬次乃至數(shù)千萬次的需要。半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管做為開關(guān)使用時(shí)，其靜態(tài)特性不如機(jī)械開關(guān)，但動(dòng)態(tài)特性很好。2022/9/265客觀世界中，沒有理想開關(guān)。2022/9/2761 二極管的開關(guān)特性 1. 靜態(tài)特性及開關(guān)等效電路正向?qū)〞r(shí)UD(ON)0.7V（硅） 0.3V（鍺）RD幾 幾十相當(dāng)于開關(guān)閉合 二極管的伏安特性曲線2022/9/2661 二極管的開關(guān)特性 1. 靜態(tài)特性2022/9/277反向截止時(shí)反向飽和電流極小反向電阻很大（約幾百k）相當(dāng)于開關(guān)斷開 二極管的伏安特性曲線2022/9/267反向截止時(shí) 二極管的伏安特性曲線2022/9/278 二極

4、管的開關(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啟電壓理想化伏安特性曲線2022/9/268 二極管的開關(guān)等效電路 二極2022/9/2792. 動(dòng)態(tài)特性：若輸入信號頻率過高，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（通常tre 5ns ）。2022/9/2692. 動(dòng)態(tài)特性：若輸入信號頻率過高，2022/9/27102 三極管的開關(guān)特性 1. 靜態(tài)特性及開關(guān)等效電路在數(shù)字電路中，三極管作為開關(guān)元件，

5、主要工作在飽和和截止兩種開關(guān)狀態(tài)，放大區(qū)只是極短暫的過渡狀態(tài)。三極管的三種工作狀態(tài)（a）電路 （b）輸出特性曲線2022/9/26102 三極管的開關(guān)特性 1. 靜2022/9/2711開關(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 2022/9/2611開關(guān)等效電路(1) 截止?fàn)顟B(tài) 條件：2022/9/2712(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2022/9/2612(2)飽和狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)2022/9/2713三極管開關(guān)等效電路(a) 截止時(shí) (b) 飽和時(shí)2022/9/2613三極管開關(guān)等效電路2022/

6、9/27142. 三極管的開關(guān)時(shí)間（動(dòng)態(tài)特性） 三極管的開關(guān)時(shí)間 開啟時(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ts2022/9/26142. 三極管的開關(guān)時(shí)間（動(dòng)態(tài)特性） 三2022/9/2715(1) 開啟時(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)中最長的；飽和越深越長）tf ：下降時(shí)間toff ton 。開關(guān)時(shí)間一般在納秒數(shù)量級。高頻應(yīng)用時(shí)需考慮。2022/9/2615(1) 開啟時(shí)間ton

7、 (2) 關(guān)閉2022/9/2716二、二極管、三極管門電路 1 二極管與門電路2 三極管或門電路3 三極管非門電路及驅(qū)動(dòng)作用4 二極管、三極管與非門電路2022/9/2616二、二極管、三極管門電路 1 二極管與2022/9/27171、掌握二極管與門、或門電路；2、掌握三極管非門電路及驅(qū)動(dòng)作用；3、掌握二極管三極管與非門電路；4、通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二極管、三極管門電路的邏輯功能。二、三極管門電路之課題目標(biāo)：2022/9/26171、掌握二極管與門、或門電路；二、三極2022/9/2718門電路的概念： 實(shí)現(xiàn)基本和常用邏輯運(yùn)算的電子電路，叫邏輯門電路。實(shí)現(xiàn)與運(yùn)算的叫與門，實(shí)現(xiàn)或運(yùn)算的叫或門，實(shí)現(xiàn)非

8、運(yùn)算的叫非門，也叫做反相器，等等。分立元件門電路和集成門電路: 分立元件門電路：用分立的元件和導(dǎo)線連接起來構(gòu)成的門電路。簡單、經(jīng)濟(jì)、功耗低，負(fù)載差。 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，便構(gòu)成了集成門電路?，F(xiàn)在使用最多的是CMOS和TTL集成門電路。2022/9/2618門電路的概念：分立元件門電路和2022/9/2719 電位指絕對電壓的大??；電平指一定的電壓范圍。 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：上面二極管與門電路中規(guī)定高電平為3V，低電平0.7V。 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；

9、低電平的額定值為0.3V，但從0V到0.8V都算作低電平。關(guān)于高低電平的概念 2022/9/2619 電位指絕對電壓的大小2022/9/2720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程稱為邏輯賦值。 經(jīng)過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。2022/9/2620邏輯狀態(tài)賦值 在數(shù)字電路中，2022/9/27211 二極管與門電路 1. 電路2. 工作原理A、B為輸入信號 （+3V或0V）F 為輸出信號 VCC+12V 電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V2022/9/2621

10、1 二極管與門電路 1. 電路2. 2022/9/2722用邏輯1表示高電平（此例為+3V）用邏輯0表示低電平（此例為0.7V）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平4. 真值表ABF000010100111 二極管與門的真值表A、B全1，F(xiàn)才為1?？梢妼?shí)現(xiàn)了與邏輯2022/9/2622用邏輯1表示高電平（此例為+3V）A2022/9/27235. 邏輯符號6. 工作波形(又一種表示邏輯功能的方法）7. 邏輯表達(dá)式FA B二極管與門（a）電路 （b）邏輯符號 （c）工作波形2022/9/26235. 邏輯符號二極管與門2022/9/2

11、7242 二極管或門電路 1. 電路2. 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（+3V或0V）F為輸出信號 2022/9/26242 二極管或門電路 1. 電路2.2022/9/27254. 真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可見實(shí)現(xiàn)了或邏輯3. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1表示高電平（此例為+2.3V）用邏輯0表示低電平（此例為0V）ABF000011101111A、B有1，F(xiàn)就1。 二極管或門的真值表2022/9/26254. 真值表ABF0V0V0V0V3V2022/9/

12、2726 二極管或門（a）電路 （b）邏輯符號 （c）工作波形5. 邏輯符號6. 工作波形7. 邏輯表達(dá)式FA+ B2022/9/2626 二極管或門5. 邏輯符號2022/9/27273 三極管非門電路（反相器） 非門(a) 電路 （b）邏輯符號1. 電路2. 工作原理A、B為輸入信號 （+3.6V或0.3V）F為輸出信號 AF0.3V+VCC3.6V0.3V2022/9/26273 三極管非門電路（反相器） 非門2022/9/27283. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1表示高電平（此例為+3.6V）用邏輯0表示低電平（此例為0.3V）4. 真值表AF0.3V+VCC3.6V0.3VAF01

13、10 三極管非門的真值表A與F相反可見實(shí)現(xiàn)了非邏輯Y=A2022/9/26283. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1表2022/9/27294 二極管、三極管與非門電路R1DR2F+12V+3V三極管非門D1D2AB+12V二極管與門邏輯式：&ABF邏輯符號：2022/9/26294 二極管、三極管與非門電路R1DR22022/9/2730二、三極管門電路驗(yàn)證實(shí)訓(xùn)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;2、加深理解二極管、三極管飽和導(dǎo)通和截止；3、熟悉二極管、三極管門電路構(gòu)成的方法；4、理解二極管門電路、三極管門電路的邏輯關(guān)系。2022/9/2630二、三極管門電路驗(yàn)證實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)

14、目的12022/9/2731二、實(shí)訓(xùn)儀器及設(shè)備 1、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)2、二極管（IN4007) 2個(gè)3、三極管（9011） 1個(gè)4、發(fā)光二極管 1個(gè)5、電阻 若干6、導(dǎo)線 若干2022/9/2631二、實(shí)訓(xùn)儀器及設(shè)備 1、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱2022/9/2732三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開關(guān)S1、S2按表所列要求設(shè)置（開關(guān)閉合為“0”，斷開為“1”），寫出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門電路？2022/9/2632三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示2022/9/27332、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開關(guān)S1、S2按表所列要求設(shè)置（開關(guān)閉合為“1”，斷開為“0”），寫出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門電路？(注意,請將電路圖中兩個(gè)二極管反過來接,圖中是錯(cuò)的)2022/9/26332、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開關(guān)S1、S2按2022/9/27343、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開關(guān)S1按表所列要求設(shè)置（開關(guān)閉合為“1”，斷開為“0”），寫出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門電路？2022/9/26343、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開關(guān)S1按表所列2022/9/27354、