數(shù)字電路第二章(1)課件

2.1.1理想開關(guān)的開關(guān)特性一、靜態(tài)特性①斷開②閉合SAK2.1半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管的開關(guān)特性2.1.1理想開關(guān)的開關(guān)特性SAK2.1半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管的開關(guān)特性二、動(dòng)態(tài)特性①開通時(shí)間：②關(guān)斷時(shí)間：閉合）（斷開斷開）（閉合普通開關(guān)：靜態(tài)特性好，動(dòng)態(tài)特性差半導(dǎo)體開關(guān)：靜態(tài)特性較差，動(dòng)態(tài)特性好幾百萬/秒幾千萬/秒2.1.2半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性一、靜態(tài)特性①外加正向電壓(正偏)二極管導(dǎo)通(相當(dāng)于開關(guān)閉合)②外加反向電壓(反偏)二極管截止(相當(dāng)于開關(guān)斷開)硅二極管伏安特性陰極A陽極KPN結(jié)-AK+P區(qū)N區(qū)++++++++--------正向?qū)▍^(qū)反向截止區(qū)反向擊穿區(qū)0.50.7/mA/V01.結(jié)構(gòu)示意圖、符號(hào)和伏安特性二、動(dòng)態(tài)特性1.二極管的電容效應(yīng)結(jié)電容C

j擴(kuò)散電容CD2.二極管的開關(guān)時(shí)間電容效應(yīng)使二極管的通斷需要一段延遲時(shí)間才能完成tt00(反向恢復(fù)時(shí)間)≤ton—開通時(shí)間toff—關(guān)斷時(shí)間一、靜態(tài)特性NPN2.1.3半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性發(fā)射結(jié)集電結(jié)發(fā)射極emitter基極base集電極collectorbiBiCec(電流控制型)1.結(jié)構(gòu)、符號(hào)和輸入、輸出特性NNP(Transistor)(1)結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)(2)輸入特性(3)輸出特性iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAiB=0024684321放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)0uBE

/ViB

/μA發(fā)射結(jié)正偏

條件電流關(guān)系狀態(tài)放大i

C=

iB集電結(jié)反偏飽和

iC

＜

iB兩個(gè)結(jié)正偏I(xiàn)

CS=

IBS臨界截止iB≈0,iC≈0兩個(gè)結(jié)反偏飽和導(dǎo)通條件：+RcRb+VCC

+12V+uoiBiCTuI3V-2V2k2.3k≤因?yàn)樗远?dòng)態(tài)特性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t02.1.4MOS管的開關(guān)特性(電壓控制型)MOS（Mental–Oxide–Semiconductor）

金屬–

氧化物–

半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管一、靜態(tài)特性1.結(jié)構(gòu)和特性：(1)N溝道柵極

G漏極

DB源極

S3V4V5VuGS=6ViD/mA42643210uGS/ViD/mA43210246810uDS/V可變電阻區(qū)恒流區(qū)UTNiD開啟電壓UTN=2V+-uGS+-uDS襯底漏極特性轉(zhuǎn)移特性u(píng)DS=6V截止區(qū)2.MOS管的開關(guān)作用：(1)N溝道增強(qiáng)型MOS管+VDD+10VRD20kBGDSuIuO+VDD+10VRD20kGDSuIuO開啟電壓UTN=2ViD+VDD+10VRD20kGDSuIuORONRD(2)P溝道增強(qiáng)型MOS管-VDD-10VRD20kBGDSuIuO-VDD-10VRD20kGDSuIuO-VDD-10VRD20kGDSuIuO開啟電壓UTP=-2ViD二、動(dòng)態(tài)特性1.MOS管極間電容柵源電容C

GS柵漏電容CGD在數(shù)字電路中，這些電容的充、放電過程會(huì)制約MOS管的動(dòng)態(tài)特性，即開關(guān)速度。漏源電容CDS1~3pF0.1~1pF一、門電路的概念實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和常用復(fù)合邏輯運(yùn)算的電子電路與或非與非或非異或與或非概述與門或門非門與非門或非門異或門與或非門二、邏輯變量與兩狀態(tài)開關(guān)低電平高電平斷開閉合高電平3V低電平0V二值邏輯:所有邏輯變量只有兩種取值(1或0)。數(shù)字電路:通過電子開關(guān)S的兩種狀態(tài)(開或關(guān))獲得高、低電平，用來表示1或0。3V3V邏輯狀態(tài)1001S可由二極管、三極管或MOS管實(shí)現(xiàn)三、高、低電平與正、負(fù)邏輯負(fù)邏輯正邏輯0V5V2.4V0.8V高電平和低電平是兩個(gè)不同的可以截然區(qū)別開來的電壓范圍。010V5V2.4V0.8V10五、數(shù)字集成電路的集成度一塊芯片中含有等效邏輯門或元器件的個(gè)數(shù)小規(guī)模集成電路SSI(SmallScaleIntegration)<10門/片或<100元器件/片中規(guī)模集成電路MSI(MediumScaleIntegration)10~99門/片或100~999元器件/片大規(guī)模集成電路LSI

(LargeScaleIntegration)

100~9999門/片或1000~99999元器件/片超大規(guī)模集成電路VLSI(VeryLargeScaleIntegration)>10000門/片或>100000元器件/片uYuAuBR0D2D1+VCC+10V2.2分立元器件門電路2.2.1二極管與門和或門一、二極管與門3V0V符號(hào):與門（ANDgate)ABY&0V0VUD=0.7V0V3V3V0V3V3V真值表ABY000110110001Y=AB電壓關(guān)系表uA/VuB/VuY/VD1D200033033導(dǎo)通導(dǎo)通0.7導(dǎo)通截止0.7截止導(dǎo)通0.7導(dǎo)通導(dǎo)通3.7二、二極管或門uY/V3V0V符號(hào):或門（ORgate)ABY≥10V0VUD=0.7V0V3V3V0V3V3VuYuAuBROD2D1-VSS-10V真值表ABY000110110111電壓關(guān)系表uA/VuB/VD1D200033033導(dǎo)通導(dǎo)通-0.7截止導(dǎo)通2.3導(dǎo)通截止2.3導(dǎo)通導(dǎo)通2.3Y=A+B一、半導(dǎo)體三極管非門T截止T導(dǎo)通2.2.2三極管非門（反相器）飽和導(dǎo)通條件:+VCC+5V1kRcRbT+-+-uIuO4.3kβ=30iBiCT飽和因?yàn)樗噪妷宏P(guān)系表uI/VuO/V0550.3真值表0110AY符號(hào)函數(shù)式+VCC+5V1k