晶體管的開關(guān)特性基本邏輯門電路

晶體管的開關(guān)特性基本邏輯門電路第1頁/共27頁2

ViVoK5VRK斷開----K閉合----可用二極管、三極管、場效應管代替Vo=5v輸出高電平Vo=0v輸出低電平3.1.1獲得高低輸出電平的原理電路第2頁/共27頁33.1.2、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負邏輯01第3頁/共27頁43.2.1晶體二極管的開關(guān)特性

二極管正偏與等效電路–+1kΩ5V(a)(b)–RVcc0.7V++–i+–0.7v3.2半導體二極管邏輯門電路第4頁/共27頁5Vcc–R+(b)–5V+0mA–5V+1kΩ(a)

二極管反偏與等效電路第5頁/共27頁6tVi0(a)ti0(b)tre

二極管動態(tài)電流波形第6頁/共27頁7VCC=+5VAFR=2.8KBCABCF00000101001110010111011100000001&ABCFIILIIL=(VCC-0.7)/RIIL

=(5-0.7)/2.8K=1.5mA3.2.2二極管與門電路第7頁/共27頁8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，UIL=0.3V，UIH=6V）

IIL3IIL2FIIL&IIL1VCC=+5VAFR=2.8KBCIIL1IIL2IIL3IIL&

將幾個輸入端并聯(lián)使用時，總的輸入低電平電流與使用單個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/3第8頁/共27頁9（2）在下圖中，（設(shè)VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）。

F

+6V

&IIHR2.8kΩ

VCC+5VD3D2ABCD1輸入高電平電流IIH=二極管反向飽和電流IIH+6V第9頁/共27頁10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

將幾個輸入端并聯(lián)使用時，總的輸入高電平電流將按并聯(lián)輸入端的數(shù)目加倍。IIH1+6VIIH2IIH3第10頁/共27頁113.2.3半導體二極管或門電路R=2.8KABCFABCF01110100100001010011011101111111≥1ABCF第11頁/共27頁12二極管與門和或門電路的缺點：（2）負載能力差（1）在多個門串接使用時，會出現(xiàn)低電平偏離標準數(shù)值的情況。第12頁/共27頁133.4TTL集成邏輯門電路集成電路（Integratedcircuit），簡稱IC。就是將元器件和連線制作在一個半導體基片上的完整電路。集成度：一個芯片內(nèi)含有等效邏輯門的個數(shù)。小規(guī)模集成電路SSI1-10個邏輯門/片中規(guī)模集成電路MSI10-100個邏輯門/片大規(guī)模集成電路LSI大于100個邏輯門/片超大規(guī)模ICVLSI10000以上個邏輯門/片所用半導體器件的不同TTL電路MOS電路第13頁/共27頁143.4.1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)80μA60μA40μA20μAIB=0放大區(qū)0RCRBVCCvivoiBiCb第14頁/共27頁15RCRBVCCvivoiBiCb截止：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都反偏vi<0.7viB≈0iC≈0vo

≈

VCC放大：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏vo=vce=VCC-iCRCvi>0.7viB>0iC=βiB飽和：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都正偏>0.7viB>0vo=vces≈0.3vβiB>iCviVCE/V截止區(qū)飽和區(qū)80μA60μA40μA20μAIB=0放大區(qū)0第15頁/共27頁16iC/mAVCE/V截止區(qū)飽和區(qū)80μA60μA40μA20μAIB=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=Bi第16頁/共27頁17RCRBVCCvivoiBiCb(a)截止：vi<0.7viB≈0iC≈0vo

≈

VCC放大：vo=vce=VCC

-iCRCvi>0.7viB>0iC=βiB飽和：vi>0.7viB>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)/βRC第17頁/共27頁18RCRBVCCvivoiBiCb(a)例1.在所示電路中，若VCC=5V,RC=1kΩ,RB=30kΩ時，試分析計算：(1)b=100，試求vi=0V和vi=3V時的輸出電壓vo

解：vi=0V時,VBE=Vi=0V∴三極管截止,Vo=VCC=5Vvi=3V時,047.011003.05=.-=-=BSICESVCCV=CRbCSIb077.0=307.03-=-BRBESViV=Bi由于：iB>IBS，三極管飽和，所以輸出電壓vo=0.3V第18頁/共27頁19(2)若b=50其余條件不變，再求vi=0V和vi=3V時的輸出電壓vo=?(VCC=5V,RC=1kΩ,RB=30kΩ)解：vi=0V時,Vo=5Vvi=3V時,0.094150=.==BSICESV=CRbCSIb5--CCV3.0077.0=307.03-=BRBESViV=Bi由于：iB<IBS，所以三極管處于放大狀態(tài)-RCRBVCCvivoiBiCb第19頁/共27頁20vo=VCC－iCRCiC=biB=50×0.077=3.85mA5v1KΩ？三極管處于放大狀態(tài)時，vo=?RCRBVCCvivoiBiCb(a)vo=1.15V第20頁/共27頁21(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時有利于三極管飽和。VCCviRBRCbRCRBVCCvivoiBiCb(a)第21頁/共27頁222．晶體管的動態(tài)特性

tofftonVO00ViRCRBVCCvivoiBiCb(a)ton:開通時間toff:關(guān)閉時間第22頁/共27頁23R1DR2AF+5V+3V嵌位二極管3.三極管非門uA

uF

3V

0.3V

0V

3.7V

第23頁/共27頁24D1D2