第三章门电路 §3.1概迷 §3.2半导体二极管门电路 §3.3CMoS门电路 *§3.4其它类型的M0S熹成电路 §3.5TTL门电路
第三章 门电路 §3.1 概述 §3.2 半导体二极管门电路 §3.3 CMOS门电路 *§3.4 其它类型的MOS集成电路 §3.5 TTL门电路
内容提要 本章系统的讲述数字电路的基本逻辑 单元电路——门电路。 介绍半导体二极管、三极管、MOS场 效应管的开关特性;重点讨论CMOS门电 路和TTL门电路的工作原理、逻辑功能, 以及作为电子器件的电器特性
内容提要 本章系统的讲述数字电路的基本逻辑 单元电路——门电路。 介绍半导体二极管、三极管、MOS场 效应管的开关特性；重点讨论CMOS门电 路和TTL门电路的工作原理、逻辑功能， 以及作为电子器件的电器特性
§31概述 门电路:是用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算 的单元电路。 门电路的主要类型:与门、或门、非门、与门、 或门、异门等。 一般采用 门电路的输出状态与赋值对应关系:正逻辑 正逻辑:高电平对应“1″′;低电平对应“0″。 负逻辑:高电平对应“0″;低电平对应“1 混合逻辑:输入用正逻辑、输出用负逻辑;或者输 入用负逻辑、输出用正逻辑
§3.1 概述 门电路：是用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算 的单元电路。 门电路的主要类型：与门、或门、非门、与非门、 或非门、异或门等。 门电路的输出状态与赋值对应关系： 正逻辑：高电平对应“1”；低电平对应“0”。 混合逻辑：输入用正逻辑、输出用负逻辑；或者输 入用负逻辑、输出用正逻辑。 一般采用 正逻辑 负逻辑：高电平对应“0”；低电平对应“1
如何获得高电平或者低电平呢? s开-νn输出高电平,对应“1 S合--输出低电平,对应“0 R △ v 电子开关 (二极管、 三极管) △ (a)单开关电路 0 图3.11用来获得高、 OV 低电平的基本开关电路 在数字电路中,对电压值为多少并不重 要,只要能判断高低电平即可
1 0 0V Vcc 在数字电路中，对电压值为多少并不重 要，只要能判断高低电平即可。 S开---vo输出高电平，对应“1”。 S合---vo输出低电平，对应“0”。 V V vo S Vcc R vI （a）单开关电路 图3.1.1 用来获得高、 低电平的基本开关电路 如何获得高电平或者低电平呢？ 电子开关 （二极管、 三极管）
数字电路的发展 电子管_半导体分立器件数字集成电路 ◆数字集成电路:在一块半导体基片上制作出 个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线 数字集成电略具有体积小、可靠性高、速度快 而且价格便宜的特点
数字电路的发展 ◆数字集成电路：在一块半导体基片上制作出 一个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。 数字集成电路具有体积小、可靠性高、速度快、 而且价格便宜的特点。 电子管 半导体分立器件 数字集成电路
数字电路的发展 数字集成电路按集成度分为;sSI、MSl、LSl、VSl US等五类。 集成度是指每一芯片所包含的三极管的个数。 集成度规格三极管数/片 典型应用 小规模 100以下 门电路 中规模「100几千个 计数器 大规模 104~105 各种专用芯片 超大规模 105~106 存储器 甚大规模10以上可编程逻辑器件
数字电路的发展 集成度规格 三极管数/片 典型应用 小规模 100以下 门电路 中规模 100~几千个 计数器 大规模 104~105 各种专用芯片 超大规模 105~106 存储器 甚大规模 106以上 可编程逻辑器件 数字集成电路按集成度分为：SSI、MSI、LSI、VSI、 USI等五类。 集成度是指每一芯片所包含的三极管的个数
数字集成电路按制造工艺分为:双极型、 单极型和混合型IC。 双极型IC:直到20世纪80年代初一直是主流IC 缺点:功耗大。 CMOS IO:出现于20世纪60年代后期,当前的主 流IC。 优点:功耗极低
数字集成电路按制造工艺分为：双极型、 单极型和混合型IC。 双极型IC：直到20世纪80年代初一直是主流IC。 缺点：功耗大。 CMOS IC：出现于20世纪60年代后期，当前的主 流IC。 优点：功耗极低
§3.2半导体二极管门电路 321半导体二极管的开关特性 半导体二极管相当于一个受外加电压极性控 制的开关。 CC R D oO 图3.2.1二极管开关电路图3.22二极管的伏安特性
反向截止： 正向导通： 开关接通 开关断开 §3.2 半导体二极管门电路 图3.2.1 二极管开关电路 半导体二极管相当于一个受外加电压极性控 制的开关。 图3.2.2 二极管的伏安特性 3.2.1 半导体二极管的开关特性
CC 正向导通压降和正 正向导通压降和 向电阻不能忽略 仅忽略正向电阻正向电阻都忽略 △ △v N (a) (c) 图323二极管伏安特性的几种近似方法
图3.2.3 二极管伏安特性的几种近似方法 正向导通压降和正 向电阻不能忽略 仅忽略正向电阻 正向导通压降和 正向电阻都忽略 √
半导体二极管的动态工作情况: (1)二极管外加电压由反 向变正向时,正向导通电 流的建立稍微滞后一点 (2)二极管外加电压由正 向变反向时,产生较大的 瞬态反向电流,并持续 定的时间∶t在纳秒数量级 反向恢复时间te: 图3.24二极管的动态电流浪形 反向电流从峰值衰 减到峰值的十分之 所经过的时间 二极管产生反向恢复过程的原因是:电荷存储效应
图3.2.4 二极管的动态电流波形 半导体二极管的动态工作情况: (1)二极管外加电压由反 向变正向时，正向导通电 流的建立稍微滞后一点； (2)二极管外加电压由正 向变反向时，产生较大的 瞬态反向电流，并持续一 定的时间； 反向恢复时间tre ： 反向电流从峰值衰 减到峰值的十分之 一所经过的时间 二极管产生反向恢复过程的原因是：电荷存储效应。 tre在纳秒数量级