數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件

1、第二章 邏輯門電路基礎(chǔ)第二章 邏輯門電路基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容第一節(jié) 二極管、三極管的開關(guān)特性第二節(jié) 二極管邏輯門電路第三節(jié) TTL邏輯門電路第四節(jié) 射極耦合邏輯門電路第五節(jié) CMOS邏輯門電路第六節(jié) 各種邏輯的門電路之間的接口問題本章主要內(nèi)容第一節(jié) 二極管、三極管的開關(guān)特性第一節(jié) 二極管、三極管的開關(guān)特性一、二極管的開關(guān)特性（一）二極管的靜態(tài)開關(guān)特性（二）二極管的動態(tài)開關(guān)特性第一節(jié) 二極管、三極管的開關(guān)特性一、二極管的開關(guān)特性（一）二極管的靜態(tài)開關(guān)特性二極管正偏時導(dǎo)通，管壓降為0V，流過二極管的電流大小決定于外電路，相當于開關(guān)閉合。二極管反偏時截止，流過二極管的電流為0，相當于開關(guān)打開，二極管兩端

2、電壓的大小決定于外電路。這就是二極管的靜態(tài)開關(guān)特性。（一）二極管的靜態(tài)開關(guān)特性二極管正偏時導(dǎo)通，管壓降為0V，流（二）二極管的動態(tài)開關(guān)特性給二極管電路加入一個方波信號，電流的波形怎樣呢？（二）二極管的動態(tài)開關(guān)特性給二極管電路加入一個方波信號，電流trets十tt稱為反向恢復(fù)時間ts為存儲時間tt稱為渡越時間trets十tt稱為反向恢復(fù)時間ts為存儲時間tt稱為渡越1. 反向恢復(fù)過程通常把二極管從正向?qū)ㄞD(zhuǎn)為反向截止所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)換過程稱為反向恢復(fù)過程。 1. 反向恢復(fù)過程產(chǎn)生反向恢復(fù)過程的原因：電荷存儲效應(yīng) 反向恢復(fù)時間tre就是存儲電荷消散所需要的時間。 同理，二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄒ残枰獣r間

3、，這段時間稱為開通時間。開通時間比反向恢復(fù)時間要小得多，一般可以忽略不計。產(chǎn)生反向恢復(fù)過程的原因：電荷存儲效應(yīng) 同理，二極管從2. 對輸入信號 vi的要求輸入信號vi的負半周的寬度應(yīng)大于tre ，這樣二極管才具有單向?qū)щ娦?。若小于，二極管還沒有到達截止狀態(tài)，就又必須隨輸入脈沖而導(dǎo)通，從而失去單向?qū)щ娦?。輸入信號vi的正半周的寬度要求比較低。輸入信號vi的頻率不可太高，由tre時間決定2. 對輸入信號 vi的要求二、雙極型三極管的開關(guān)特性（一）雙極型三極管的靜態(tài)開關(guān)特性（二）雙極型三極管的動態(tài)開關(guān)特性二、雙極型三極管的開關(guān)特性（一）雙極型三極管的靜態(tài)開關(guān)特性判斷三極管工作狀態(tài)的解題思路：（1）把

4、三極管從電路中拿走，在此電路拓撲結(jié)構(gòu)下求三極管的發(fā)射結(jié)電壓，若發(fā)射結(jié)反偏或零偏或小于死區(qū)電壓值，則三極管截止。若發(fā)射結(jié)正偏，則三極管可能處于放大狀態(tài)或處于飽和狀態(tài)，需要進一步判斷。進入步驟（2）。（2）把三極管放入電路中，電路的拓撲結(jié)構(gòu)回到從前。假設(shè)三極管處于臨界飽和狀態(tài)（三極管既可以認為是處于飽和狀態(tài)也可以認為是處于放大狀態(tài)，在放大區(qū)和飽和區(qū)的交界區(qū)域，此時三極管既有飽和狀態(tài)時的特征VCES =0.3V，又有放大狀態(tài)時的特征IC=IB），求此時三極管的集電極臨界飽和電流ICS ，進而求出基極臨界飽和電流IBS 。集電極臨界飽和電流ICS是三極管的集電極可能流過的最大電流。（3）在原始電路拓撲

5、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，求出三極管的基極支路中實際流動的電流iB。（4）比較iB和IBS的大?。喝鬷B IBS（或者 iB ICS），則三極管處于飽和狀態(tài)。若iB IBS （或者 iB ton輸入信號vi的負半周的寬度 toff以保證三極管能可靠進入飽和狀態(tài)和截止狀態(tài)對輸入脈沖的要求ton = td + tr三、MOS管的開關(guān)特性（一）MOS管的靜態(tài)開關(guān)特性三、MOS管的開關(guān)特性（一）MOS管的靜態(tài)開關(guān)特性（二）MOS管的動態(tài)開關(guān)特性（二）MOS管的動態(tài)開關(guān)特性第二節(jié) 二極管邏輯門電路概念高電平低電平正邏輯體制負邏輯體制第二節(jié) 二極管邏輯門電路概念數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件一、正與門電路

6、一、正與門電路正邏輯體制正邏輯體制負邏輯體制負邏輯體制二、正或門電路二、正或門電路正邏輯體制負邏輯體制呢?正邏輯體制負邏輯體制呢?三、非門電路三、非門電路第三節(jié) TTL邏輯門電路一、標準生產(chǎn)工藝的TTL非門的工作原理TTL的含義：Transistor Transistor 第三節(jié) TTL邏輯門電路一、標準生產(chǎn)工藝的TTL非門的工作（一）輸入VI為高電平3.6V時（一）輸入VI為高電平3.6V時數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件（二）輸入VI為低電平0.3V 時（二）輸入VI為低電平0.3V 時二、標準生產(chǎn)工藝的TTL非門的電路結(jié)構(gòu)特點1、輸入級采用三極管以提高工作速度。2、采用了推拉

7、式輸出級，輸出阻抗比較小，可迅速給負載電容充放電,提高開關(guān)速度和帶負載能力。二、標準生產(chǎn)工藝的TTL非門的電路結(jié)構(gòu)特點1、輸入級采用三極數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件三、TTL非門的電壓傳輸特性曲線和從其上可以得出的電路參數(shù)（一）電壓傳輸特性曲線三、TTL非門的電壓傳輸特性曲線和從其上可以得出的電路參數(shù)（二）從電壓傳輸特性曲線上可以得出的電路參數(shù)1輸出高電平VOH2標準輸出高電平VSH V OH（min） 3輸出低電平VOL4標準輸出低電平VSL V OL（max） 5輸入高電平VIH 6輸入高電平的下限 VIH（min） (開門電平VON ）7輸入低電平VIL 8輸入低電平的上

8、限V IL（max）（關(guān)門電平VOFF）9噪聲容限電壓（1）輸入高電平噪聲容限電壓（最大允許負向干擾電壓）（2）輸入低電平噪聲容限電壓（最大允許正向干擾電壓）（二）從電壓傳輸特性曲線上可以得出的電路參數(shù)1輸出高電平V輸入高電平噪聲容限VNHV OH（min）-VONV OH（min）- V IH（min）2.4V-2.0V0.4V。輸入低電平噪聲容限VNLV OFF-V OL（max）V IL（max） -V OL（max）0.8V-0.4V0.4V。 輸入高電平噪聲容限輸入低電平噪聲容限四、TTL非門輸入特性和從其上可以得出的參數(shù)四、TTL非門輸入特性和從其上可以得出的參數(shù)1輸入低電平電流I

9、IL1輸入低電平電流IIL2輸入高電平電流IIH2輸入高電平電流IIH五、TTL非門的輸入負載特性和從其上可以得出的參數(shù)五、TTL非門的輸入負載特性和從其上可以得出的參數(shù)1關(guān)門電阻ROFF2開門電阻RON1關(guān)門電阻ROFF2開門電阻RON六、TTL非門的輸出負載特性和從其上可以得出的參數(shù)（一）TTL非門的低電平輸出負載特性六、TTL非門的輸出負載特性和從其上可以得出的參數(shù)（一）TT2最大輸出低電平電流I OL（max)3輸出低電平時的扇出系數(shù)2最大輸出低電平電流I OL（max)3輸出低電平時的扇（二）TTL非門的高電平輸出負載特性（二）TTL非門的高電平輸出負載特性2最大輸出高電平電流I O

10、H（max）3輸出高電平時的扇出系數(shù)2最大輸出高電平電流I OH（max）3輸出高電平時的扇（三）扇出系數(shù)一般NOLNOH，常取兩者中的較小值作為門電路的扇出系數(shù)，用NO表示。（三）扇出系數(shù)七、傳輸延遲時間導(dǎo)通延遲時間tPHL從輸入波形上升沿的中點到輸出波形下降沿的中點所經(jīng)歷的時間。截止延遲時間tPLH從輸入波形下降沿的中點到輸出波形上升沿的中點所經(jīng)歷的時間。與非門的傳輸延遲時間tpd是tPHL和tPLH的平均值。即 一般TTL與非門傳輸延遲時間tpd的值為幾納秒十幾個納秒。七、傳輸延遲時間導(dǎo)通延遲時間tPHL從輸入波形上升沿的中八、功率損耗（功耗）PD九、功耗-延時積DP八、功率損耗（功耗）

11、PD十、TTL門電路芯片的封裝十、TTL門電路芯片的封裝十一、其它邏輯功能的TTL門電路（一）TTL正與非門十一、其它邏輯功能的TTL門電路（一）TTL正與非門（二）TTL正或非門（二）TTL正或非門（三）TTL正與或非門（三）TTL正與或非門（四）TTL異或門（四）TTL異或門十二、集電極開路（OC）的TTL門電路十二、集電極開路（OC）的TTL門電路數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件外接上拉電阻值的計算方法 OC門上拉電阻最大值的計算 為保證OC與非門輸出的高電平不低于高電平的下限VOH(min)，Rp的值不能選得太大，即要保證 Rp(

12、max)=外接上拉電阻值的計算方法 OC門上拉電阻最大值的計算 為保證OC門上拉電阻最小值的計算。 應(yīng)當確保在最不利的情況下，即只有一個OC與非門的輸出級三極管T3處于飽和狀態(tài)。這時所有負載電流全部流入唯一的那個處于飽和狀態(tài)的輸出級三極管T3的集電極，輸出的低電平要低于輸出低電平的上限V OL(max)。 R p(min) = OC門上拉電阻最小值的計算。 應(yīng)當確保在最不利的情況下，即只特別提醒讀者注意的是，在上面計算上拉電阻最小值和最大值時，應(yīng)使驅(qū)動門的輸出高、低電平滿足其要求，而不是以輸入門的輸入高、低電平滿足其要求。因為，還要考慮連接輸入和輸出信號的導(dǎo)線上應(yīng)該有一定的抗干擾能力。特別提醒讀者注意的是，在上面計算上拉電阻最小值和最大值時，應(yīng)十三、TTL三態(tài)輸出門電路（一）TTL三態(tài)輸出的與非門電路的工作原理十三、TTL三態(tài)輸出門電路（一）TTL三態(tài)輸出的與非門電路的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-第二章-邏輯門電路基礎(chǔ)課件十四、其它生產(chǎn)工藝類型的TTL門電路十四、其它生產(chǎn)工藝類型的TTL門電路第五節(jié) CMOS門電路一、CMOS反相器第五節(jié) CMOS門電路一、C