數(shù)字電路及數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)課件全解

第二章門電路第二章門電路§21概述一、正邏輯與負(fù)邏輯正邏輯:用高電平表示邏輯1,用低電平表示邏輯0負(fù)邏輯:用低電平表示邏輯1,用高電平表示邏輯0正負(fù)邏輯之間存在著簡(jiǎn)單的對(duì)偶關(guān)系,例如正邏輯與門等同于負(fù)邏輯或門等。在數(shù)字系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)中,若采用NPN晶體管和NMOS管電源電壓是正值,一般采用正邏輯。若采用的是PNP管和PMOS管,電源電壓為負(fù)值,則采用負(fù)邏輯比較方便。今后除非特別說(shuō)明,一律采用正邏輯。數(shù)字系統(tǒng)中所用的為兩值邏輯0和1,一般用高、低電平來(lái)表示,我們利用開(kāi)關(guān)S獲得高、低電平。如圖1示V控制開(kāi)關(guān)S的斷、通情況。S斷開(kāi),Vo為高電平S接通,V為低電平。使用的實(shí)際開(kāi)關(guān)為晶體二極管、三極管以及場(chǎng)效應(yīng)管等電子器件。邏輯電平冷高電平VH:大于給定電平值的電壓范圍輸入高電平Vca輸出高電平VoH冷低電平V:小于給定電平值的電壓范圍c輸入低電平Vuc輸出低電平VoL邏輯“0和邏輯“1”對(duì)應(yīng)的電壓范圍寬,因此在數(shù)字電路中,對(duì)電子元件、器件參數(shù)精度的要求及其電源的穩(wěn)定度的要求比模擬電路要低邏輯電平示意圖vo電平上限最小值0豆〔口in下限最大值0L〔■int正邏輯負(fù)邏揖、門電路概述工藝分類雙極型門電路MOS門電路Bi-CMOS電路基本邏輯門電路與門、或門、非門常用門電路與門、或門、非門與非門、或非門、與或非門、同或、異或222半導(dǎo)體三極管和三極管的開(kāi)關(guān)特性221半導(dǎo)體二極管開(kāi)關(guān)特性、二極管伏安特性T26m!(結(jié)溫為27℃,T=300K)二極管的反向飽和電流;k-玻爾茲曼常數(shù)1.381*1023K;T--力學(xué)溫度;V--加到二極管兩端的電壓;q-電子電荷1.6*1019C杯答生由駛么9應(yīng)用于二極管外應(yīng)用于二極管電路應(yīng)用于二極管電路電阻R值輸入電壓V正向電路輸入電與其動(dòng)態(tài)rD電幅值與VoN差別壓V正向峰值阻等量級(jí)場(chǎng)不大,且R>>rDVp>VoN的場(chǎng)合,數(shù)字電且R>>ID的場(chǎng)路屬于此類⌒、二極管開(kāi)關(guān)特性導(dǎo)通條件及特點(diǎn)條件:VD>0.7V特點(diǎn):相當(dāng)于07V電壓降的閉合開(kāi)關(guān)截止條件及特點(diǎn)條件:Vn<0.7V特點(diǎn):相當(dāng)于完全斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)利用二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電性,相當(dāng)于一個(gè)受外加電壓極性控制的開(kāi)關(guān)。如圖示假定:VIH,II二極管D的正向電阻為0,反向電阻為∞R(在數(shù)字電路中,為便于分析,取單一值D硅管0.7V,鍺管0.3V)Kv.則當(dāng)V=Vm時(shí),D截止,v=VOHEVCOSV=VH時(shí),D導(dǎo)通四、師極管致本特性繼荷消散時(shí)梨綺聲筏占內(nèi)部建立起足夠的電荷梯度后才開(kāi)始有擴(kuò)散電流形成,即濃度梯度建立產(chǎn)生的延遲a延遲時(shí)間由PN結(jié)正向動(dòng)態(tài)結(jié)電容及其結(jié)電阻和外電路等效電阻形成的時(shí)間常數(shù)決定外加電壓由突然變?yōu)闀r(shí),因PN結(jié)尚有定數(shù)量的存儲(chǔ)電荷,所以有較大的瞬態(tài)反向電流流過(guò)。隨著存儲(chǔ)電荷的消散,