第2章集成门电路 授课计划 教学内窒 教学小结
第2章 集成门电路 授课计划 教学内容 教学小结
授课计划 教学目标 1、掌握半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性; 2、掌握基本TL与非门电路的工作原理,了解TIL数字 集成电路的电路特性及其性能参数; 3、熟练掌握CMOS集成门电路的工作原理及其性能参数: 4、熟悉几种常用的TTL与非门电路、CMOS集成门电路 及其逻辑符号的表示方法
一、授课计划 1、教学目标 1、掌握半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性； 2、掌握基本TTL与非门电路的工作原理，了解TTL数字 集成电路的电路特性及其性能参数； 3、熟练掌握CMOS集成门电路的工作原理及其性能参数； 4、熟悉几种常用的TTL与非门电路、CMOS集成门电路 及其逻辑符号的表示方法
2、重点与难点 1、重点:集成门电路外部特性及应用 2、难点:TTL、CMOS集成门电路芯片的分类与选用
2、重点与难点 1、重点：集成门电路外部特性及应用。 2、难点：TTL、CMOS集成门电路芯片的分类与选用
3、学时分配:共6学时 ◆第1、2学时:半导体二极管、三极管和MOS管 的开关特性 第3、4学时:TTL集成门电路 ◆第5、6学时:CMOS集成门电路
3、学时分配：共6学时 第1、2学时：半导体二极管、三极管和MOS管 的开关特性 第3、4学时： TTL集成门电路 第5、6学时： CMOS集成门电路
、教学内容 21半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性(第1、2学时 21.1晶体二极管的开关特性 二极管(就是一个PN结)具有单向导电性,理想二极 管如同一个开关。但实际二极管与理想的二极管还是有 些区别的,特别是在高频电路中,必须加以注意。 )、二极管稳态开关特性 二极管的伏安特性曲线 (二)、瞬态开关特性 上页 下页 退出
二、教学内容 2.1 .1 晶体二极管的开关特性 二极管（就是一个PN结）具有单向导电性，理想二极 管如同一个开关。但实际二极管与理想的二极管还是有一 些区别的，特别是在高频电路中，必须加以注意。 （一）、二极管稳态开关特性 二极管的伏安特性曲线 2.1 半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性（第1、2学时） （二）、瞬态开关特性 上页 下页 退出
从图中可知:反向恢复时间是影响二极管开关特性的主要 因素、正向恢复时间往往可以忽略。出现反向恢复时间的原因 是电荷存储效应(外加正向电压时,非平衡少子的积累) 212晶体三极管开关特性 在数字电路中,三极管是作为开关使用的。三极管 截止相当于开关断开;三极管饱和相当于开关闭合 稳态开关特性 理想稳态开关特性: 关态:输入低电平,三极管截止,C、E极间无电流 L等于0,输出为vco 开态:输入高电平,三极管导通,C、E极电压为零。 L等于Vc/Rc,输出为v。 实际稳态开关特性: 关态:基极接负电压,集电结、发射结均反偏 CBO 输出约等于ⅤcC、E之间无导通电流。 上页 下页 退出
从图中可知：反向恢复时间是影响二极管开关特性的主要 因素、正向恢复时间往往可以忽略。出现反向恢复时间的原因 是电荷存储效应（外加正向电压时，非平衡少子的积累） 2.1.2 晶体三极管开关特性 在数字电路中，三极管是作为开关使用的。 三极管 截止相当于开关断开；三极管饱和相当于开关闭合。 一、稳态开关特性 理想稳态开关特性： 关态：输入低电平，三极管截止，C、E极间无电流。 IC等于0，输出为VCC。 开态：输入高电平，三极管导通，C、E极电压为零。 IC等于 VCC / RC，输出为0V。 实际稳态开关特性： 关态：基极接负电压，集电结、发射结均反偏，IC=ICBO 输出约等于VCC。C、E之间无导通电流。 上页 下页 退出
开态:希望(即输出电压V)接近于0V,应工作在 饱和区,C、E结电压最小。 瞬态开关特性 当晶体三极管发生由截止到饱和,或由饱和到截止 的状态翻转时,其工作特性称为瞬态特性。 三、晶体三极管反相器 反相器的作用是将输入信号极性求反,高电 平变低电平,低电平变高电平。 1工作原理 当输入电压V为低电平v时,输出Ⅴo应为高电 平VH;此时三极管应可靠截止。当输入电压为高电 平时,输出应为低电平,此时三极管应可靠饱和。 上页 下页 退出
开态： 希望 （即输出电压 ）接近于0V，应工作在 饱和区，C、E结电压最小。 二、瞬态开关特性 当晶体三极管发生由截止到饱和，或由饱和到截止 的状态翻转时，其工作特性称为瞬态特性。 三、晶体三极管反相器 反相器的作用是将输入信号极性求反，高电 平变低电平，低电平变高电平。 1 工作原理 当输入电压VI为低电平VL时，输出VO应为高电 平VH；此时三极管应可靠截止。当输入电压为高电 平时，输出应为低电平，此时三极管应可靠饱和。 上页 下页 退出
2反相器的带负载能力 负载能力是指当负载发生变化时,输出电路能 够保证其输出指标不变的能力 灌电流:流入反相器的负载电流,叫灌电流Ioi 产生灌电流的负载叫灌流负载。 拉电流:流出反相器的负载电流,叫拉电流Iop。 产生拉电流的负载叫拉流负载。 负载能力可用保证反相器正常工作条件下的最 大灌流lom和最大拉流J表示。 上页 下页 退出
2 反相器的带负载能力 负载能力是指当负载发生变化时，输出电路能 够保证其输出指标不变的能力。 灌电流：流入反相器的负载电流，叫灌电流 Ioi。 产生灌电流的负载叫灌流负载。 拉电流：流出反相器的负载电流，叫拉电流 Iop。 产生拉电流的负载叫拉流负载。 负载能力可用保证反相器正常工作条件下的最 大灌流IOIM和最大拉流IOPM表示。 上页 下页 退出
(1)带灌流负载的能力 极管饱和时的灌流负载 RC t lol 灌电流加大,Lc加大,饱和 深度减小,过大则退出饱和。因此应满足 C=Ikc+o≤βIB即 OIM B CC/R 三极管饱和程度越深,IOI加大使IC加大后, 退出饱和的可能性越小,负载能力越强 还要满足 C RC OIM 以免损坏三极管。I为集电极最大额定电流。 上页 下页 退出
(1)带灌流负载的能力 三极管饱和时的灌流负载 Ic = IRC + IOI 灌电流加大，IC 加大，饱和 深度减小，过大则退出饱和。因此应满足： IC = IRC + IOI IB 即 IOIM IB — VCC / RC 三极管饱和程度越深，IOI加大使IC加大后， 退出饱和的可能性越小，负载能力越强。 还要满足 ： IC = IRC + IOIM ICM 以免损坏三极管。 ICM为集电极最大额定电流。 上页 下页 退出
(2)带拉流负载的能力 极管饱和时拉流负载 op=Ikgc-L,Ikc不变,Iop越大,I越小,有利于饱 和,负载能力强, OPM Vcc/R C 三极管截止时拉流负载 c=lpc1+lop,Igc-定,lop越大,lpc,越小,应保证 钳位二极管的正向导通电流,使其起到钳位作用。其中 CC RC 即:Do 上页 下页 退出
(2)带拉流负载的能力 三极管饱和时拉流负载 IOP = IRC - IC ， IRC不变， IOP越大，IC越小，有利于饱 和，负载能力强，IOPM VCC / RC 三极管截止时拉流负载 IRC = IDC1 + IOP ，IRC一定，IOP越大，IDC1越小，应保证 钳位二极管的正向导通电流，使其起到钳位作用。 其中： VCC - VC1 VCC - VC1 IRC = —————— 即 ： IOPM ————— RC RC 上页 下页 退出