数字逻辑电路 李中发制作 中国水利水电出版社
数字逻辑电路 李中发 制作 中国水利水电出版社
第3章电路 学习要点 ●掌握各种TTL门电路和CMOs门电路的 逻辑功能。 ●理解TTL门电路的主要参数及TTL电路 与CMOs电路的主要差异。 ●了解二极管、双极型晶体管和MOS管 的开关特性, ●了解门电路的使用常识,集电极开路门、 三态门、传输门等电路及功能
第3章 门电路 学习要点 ⚫掌握各种TTL门电路和CMOS门电路的 逻辑功能。 ⚫理解TTL门电路的主要参数及TTL电路 与CMOS电路的主要差异。 ⚫了解二极管、双极型晶体管和MOS管 的开关特性， ⚫了解门电路的使用常识，集电极开路门、 三态门、传输门等电路及功能
3章门电路 31半导体元件的开关特性 32分立元件门电路 33TTL集成门电路 34CMOS集成门电路 35集成门电路的使用 退出
第3章 门电路 3.1 半导体元件的开关特性 3.2 分立元件门电路 3.3 TTL集成门电路 3.4 CMOS集成门电路 3.5 集成门电路的使用 退出
座
3.1 半导体元 件的开关特性
逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电 路。简称门电路 基本和常用门电路有与门、或门、非门(反相器) 与非门、或非门、与或非门和异或门等。 逻辑0和1:电子电路中用高、低电平来表示 获得高、低电平的基本方法:利用半导体开关元件 的导通、截止(即开、关)两种工作状态。 311二极管的开关特性 + 二极管符号:正极 负极
获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件 的导通、截止（即开、关）两种工作状态。 逻辑0和1： 电子电路中用高、低电平来表示。 3.1.1 二极管的开关特性 逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电 路。简称门电路。 基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、 与非门、或非门、与或非门和异或门等。 二极管符号： 正极 负极 ＋ uD －
U70.5V时, 伏安特性二极管导通 开关电路 + 0.7V ①l=0V R 5V l1=0V时的等效电路 l4=5V时的等效电路 u;=0V时,二极管截止, l4=5V时,二极管导通,如 如同开关断开,un=0V 同0.7V的电压源,u0=4.3V 二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度
+ ui RL － + uo － D 开关电路 I F 0.5 0.7 i D(mA) uD(V) 伏安特性 UBR 0 + ui =0V RL － + uo － D ui =0V 时的等效电路 + + － ui =5V RL － + uo － D 0.7V ui =5V 时的等效电路 uo uo ui ＝0V时，二极管截止， 如同开关断开，uo ＝0V。 ui ＝5V时，二极管导通，如 同0.7V的电压源，uo ＝4.3V。 二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。 Ui0.5V时， 二极管导通
312晶体管的开关特性 NPN型三极管截止、放大、饱和3种工作状态的特点 工作状态 截止 放大 饱和 条件 00,uB(c>0 作集电极电流 特 ce间电压 CE一CC lCEUCES 点 CE一CC 0.3V 很大, 很小, ce间等效电阻 可变 相当开关断开 相当开关闭合
NPN 型三极管截止、放大、饱和3 种工作状态的特点 工作状态 截 止 放 大 饱 和 条 件 i B ＝0 0＜i B ＜I BS i B ＞I BS 偏置情况 发射结反偏 集电结反偏 uB E 0，uB C 0，uB C> 0 集电极电流 i C ＝0 i C ＝βi B i C ＝I CS ce间电压 u CE＝VCC u CE＝VCC－ i C Rc u CE＝UCES＝ 0.3V 工 作 特 点 ce间等效电阻 很大， 相当开关断开 可变 很小， 相当开关闭合 3.1.2 晶体管的开关特性
+VCc↑(A)(mA)直流角载线 80μA RⅣi 60μA R r b 40u A 饱和区 大 20H A O 00.5leE(V) CES CC uCE(V 工作原理电路 输入特性曲线 输出特性曲线截止区 +Vcc +V 饱和状态 CC 截止状态 R R R R b +( u=U1<0.5V CC B-BS 0.7V 03=0.3V
Q2 ui i B e Rb b i C (mA) 直流负载线 VCC Rc 0 +VCC i C uo 工作原理电路 输出特性曲线 80μA 60μA 40μA 20μA i B = 0 0 UCES VCC uCE 0 0.5 uBE(V) (V) 输入特性曲线 i B(μA) Q1 Q Rc c ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － 截止状态 饱和状态 u iB≥IBS i=UIL<0.5V uo=+VCC ui=UIH uo=0.3V ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － ＋ ＋ － － 0.7V 0.3V 饱 和 区 截止区 放 大 区
+Vcc=+5V R ②=0.3V时,因为pE<0.5V Ik Q C ia=0,三极管工作在截止状 r b 态,i=0。因为i=0,所以输 吃。c B=50 出电压: 10k QB CC=SV ③u=3V时,三极管导通, ①u=V时,三极管导通,基极电流:基极电流: u-u BE 0.7 mA=0.03mA 3-0.7 B mA=0.23mA Rh 10 10 三极管临界饱和时的基极电流: 而 5-0.3 mA=0.094mA n=0.094mA BR 50×1 BS 因为0<a<Bs,三极管工作在放大因为 BBS 三极管工作在 状态。l=1=50×0.03=1.5mA, 饱和状态。输出电压: 输出电压: uo=cE=Uc-icR=5-1.5×1=3.5V UCES=0.3V
10kΩ ui i B e Rb b +VCC=+5V i C uo Rc 1kΩ c β=50 ②ui=0.3V时，因为uBEIBS，三极管工作在 饱和状态。输出电压： uo ＝UCES ＝0.3V
313场效应管的开关特性 +V DD o mA) (mA) GS 10V R 8V D 6V G 2V 0 V)0 DS 工作原理电路转移特性曲线 输出特性曲线 截止状态 +V1 导通状态 +V1 R DTD R DT D G○ G uo=+VDD D ≈0 T T
i D(mA) 0 u D S 0 UT (V) u G S(V) i D(mA) u G S=10V 8V 6V 4V 2V 工作原理电路 转移特性曲线 输出特性曲线 ui ui G D S RD +VDD G D S RD +VD D G D S RD +VD D 截止状态 uiUT uo≈0 3.1.3 场效应管的开关特性