電子技術(shù)第八講課件

第2章邏輯門電路2.1二極管及三極管的開關(guān)特性2.2基本邏輯門電路2.1.1二極管的開關(guān)特性

2.1.2三極管的開關(guān)特性

2.2.1二極管與門2.2.2二極管或門2.2.3關(guān)于高低電平的概念及狀態(tài)賦值2.2.4二極管非門（反相器）2.2.5關(guān)于正邏輯和負(fù)邏輯的概念返回結(jié)束放映2/6/20231復(fù)習(xí)請(qǐng)回憶實(shí)現(xiàn)與、或、非邏輯的開關(guān)電路形式？它們有何共同特點(diǎn)？開關(guān)電路與邏輯電路是如何聯(lián)系起來的？2/6/202322.1二極管及三極管的開關(guān)特性數(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)。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。2/6/20233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。2/6/202352.1.1二極管的開關(guān)特性

返回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Ω～幾十Ω相當(dāng)于開關(guān)閉合圖2-1二極管的伏安特性曲線2/6/20236反向截止時(shí)反向飽和電流極小反向電阻很大（約幾百kΩ）相當(dāng)于開關(guān)斷開圖2-1二極管的伏安特性曲線2/6/202372.動(dòng)態(tài)特性：若輸入信號(hào)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(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）。2/6/202392.1.2三極管的開關(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，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)。圖2-3三極管的三種工作狀態(tài)（a）電路（b）輸出特性曲線返回2/6/202310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02/6/202311圖2-4三極管開關(guān)等效電路(a)截止時(shí)(b)飽和時(shí)2/6/2023132.三極管的開關(guān)時(shí)間（動(dòng)態(tài)特性）圖2-5三極管的開關(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ts2/6/202314(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(zhǎng)的；飽和越深越長(zhǎng)）tf：下降時(shí)間toff>ton

。開關(guān)時(shí)間一般在納秒數(shù)量級(jí)。高頻應(yīng)用時(shí)需考慮。2/6/2023152.2.1二極管與門電路

1.電路2.工作原理A、B為輸入信號(hào)（+3V或0V）F為輸出信號(hào)VCC＝+12V表2-1電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V返回2/6/202317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表2-2二極管與門的真值表A、B全1，F(xiàn)才為1。可見實(shí)現(xiàn)了與邏輯2/6/2023185.邏輯符號(hào)6.工作波形(又一種表示邏輯功能的方法）7.邏輯表達(dá)式F＝AB圖2-6二極管與門（a）電路（b）邏輯符號(hào)（c）工作波形2/6/2023194.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。表2-2二極管或門的真值表2/6/202321圖2-7二極管或門（a）電路（b）邏輯符號(hào)（c）工作波形5.邏輯符號(hào)6.工作波形7.邏輯表達(dá)式F＝A+B2/6/2023222.2.3關(guān)于高低電平的概念及狀態(tài)賦值電位指絕對(duì)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；低電平的額定值為0.3V，但從0V到0.8V都算作低電平。1.關(guān)于高低電平的概念

返回2/6/2023232.2.4非門（反相器）

圖2-8非門(a)電路（b）邏輯符號(hào)1.電路2.工作原理A、B為輸入信號(hào)（+3.6V或0.3V）F為輸出信號(hào)AF0.3V+VCC3.6V0.3V返回2/6/2023253.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+VCC3.6V0.3VAF0110表2-4三極管非門的真值表A與F相反可見實(shí)現(xiàn)了非邏輯Y=A2/6/2023262.2.5關(guān)于正邏輯和負(fù)邏輯的概念

正邏輯體系：用1表示高電平，用0表示低電平。負(fù)邏輯體系：用1表示低電平，用0表示高電平。