第二章邏輯門(mén)電路優(yōu)秀文檔

第二章邏輯門(mén)電路二極管、三極管的開(kāi)關(guān)特性二極管邏輯門(mén)電路三.TTL邏輯門(mén)電路四.射極耦合邏輯門(mén)電路(自學(xué))五.CMOS邏輯門(mén)電路六.各種工藝的邏輯門(mén)之間的接口問(wèn)題1、邏輯門(mén):實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。2、邏輯門(mén)電路的分類二極管門(mén)電路三極管門(mén)電路TTL門(mén)電路MOS門(mén)電路PMOS門(mén)CMOS門(mén)邏輯門(mén)電路分立門(mén)電路集成門(mén)電路NMOS門(mén)序(1)加正向電壓VF時(shí)，二極管導(dǎo)通，管壓降VD可忽略。二極管相當(dāng)于一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān)。一、二極管的開(kāi)關(guān)特性（一）二極管的靜態(tài)開(kāi)關(guān)特性

可見(jiàn)，二極管在電路中表現(xiàn)為一個(gè)受外加電壓vi控制的開(kāi)關(guān)。當(dāng)外加電壓vi為一脈沖信號(hào)時(shí)，二極管將隨著脈沖電壓的變化在“開(kāi)”態(tài)與“關(guān)”態(tài)之間轉(zhuǎn)換。這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程就是二極管開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)特性。(2)加反向電壓VR時(shí)，二極管截止，反向電流IS可忽略。二極管相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。

（二）二極管開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)特性ts為存儲(chǔ)時(shí)間，tt稱為渡越時(shí)間，tre＝ts十tt稱為反向恢復(fù)時(shí)間。使二極管開(kāi)關(guān)速度受到限制過(guò)程2.產(chǎn)生反向恢復(fù)過(guò)程的原因：反向恢復(fù)時(shí)間tre就是存儲(chǔ)電荷消散所需要的時(shí)間。

同理，二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄒ残枰獣r(shí)間，這段時(shí)間稱為開(kāi)通時(shí)間。開(kāi)通時(shí)間比反向恢復(fù)時(shí)間要小得多，一般可以忽略不計(jì)。二．三極管的開(kāi)關(guān)特性（一）三極管的三種工作狀態(tài)

（1）截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)VI小于三極管發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓時(shí)，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三極管工作在截止區(qū)，對(duì)應(yīng)圖1.4.5（b）中的A點(diǎn)。

三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)的條件為：發(fā)射結(jié)反偏或小于死區(qū)電壓此時(shí)，若調(diào)節(jié)Rb↓，則IB↑，IC↑，VCE↓，工作點(diǎn)沿著負(fù)載線由A點(diǎn)→B點(diǎn)→C點(diǎn)→D點(diǎn)向上移動(dòng)。在此期間，三極管工作在放大區(qū)，其特點(diǎn)為IC＝βIB。三極管工作在放大狀態(tài)的條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏

（2）放大狀態(tài)：當(dāng)VI為正值且大于死區(qū)電壓時(shí)，三極管導(dǎo)通。有

若再減小Rb，IB會(huì)繼續(xù)增加，但I(xiàn)C已接近于最大值VCC/RC，不會(huì)再增加，三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)。飽和時(shí)的VCE電壓稱為飽和壓降VCES，其典型值為：VCES。

三極管工作在飽和狀態(tài)的電流條件為：IB＞IBS電壓條件為：集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均正偏

（3）飽和狀態(tài)：

保持VI不變，繼續(xù)減小Rb，當(dāng)VCE＝0.7V時(shí)，集電結(jié)變?yōu)榱闫?，稱為臨界飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)圖（b）中的E點(diǎn)。此時(shí)的集電極電流稱為集電極飽和電流，用ICS表示，基極電流稱為基極臨界飽和電流，用IBS表示，有:高電平為邏輯0，低電平為邏輯1為負(fù)邏輯。瞬間開(kāi)始，到集電極電流iCts為存儲(chǔ)時(shí)間，tt稱為渡越時(shí)間，tre＝ts十tt稱為反向恢復(fù)時(shí)間?！逫B＞IBS∴三極管飽和。8k，再將Rb改為60k，重復(fù)以上計(jì)算?！逫B＜IBS∴三極管處在放大狀態(tài)。:MOS管截止，輸出高電平即在VI一定（要保證發(fā)射結(jié)正偏）和VCC一定的條件下，Rb越小，β越大，RC越大，三極管越容易飽和?？梢?jiàn)，二極管在電路中表現(xiàn)為一個(gè)受外加電壓vi控制的開(kāi)關(guān)。ts和tf之和稱為關(guān)閉時(shí)間toff即

toff=ts+tf。（一）二極管的靜態(tài)開(kāi)關(guān)特性7V時(shí)，集電結(jié)變?yōu)榱闫Q為臨界飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)圖（b）中的E點(diǎn)。（1）截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)VI小于三極管發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓時(shí)，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三極管工作在截止區(qū)，對(duì)應(yīng)圖1.解：根據(jù)飽和條件IB＞IBS解題。例1電路及參數(shù)如圖所示，設(shè)輸入電壓VI=3V，三極管的VBE=0.7V。（1）若β＝60，試判斷三極管是否飽和，并求出IC和VO的值。（2）將RCW，重復(fù)以上計(jì)算?！逫B＞IBS∴三極管飽和。

IB

∵IB＜IBS∴三極管處在放大狀態(tài)。（3）將RC改為6.8k，再將Rb改為60k，重復(fù)以上計(jì)算。由上例可見(jiàn)，Rb、RC、β等參數(shù)都能決定三極管是否飽和。該電路的則飽和條件可寫(xiě)為：即在VI一定（要保證發(fā)射結(jié)正偏）和VCC一定的條件下，Rb越小，β越大，RC越大，三極管越容易飽和。在數(shù)字電路中總是合理地選擇這幾個(gè)參數(shù)，使三極管在導(dǎo)通時(shí)為飽和導(dǎo)通。

IBS≈0.029mA∵IB＞IBS∴三極管飽和。

＞

（二）三極管的動(dòng)態(tài)特性（1）延遲時(shí)間td——從輸入信號(hào)vi正跳變的瞬間開(kāi)始，到集電極電流iCICS所需的時(shí)間

（2）上升時(shí)間tr——ICS上ICS所需的時(shí)間。（3）存儲(chǔ)時(shí)間ts——從輸入信號(hào)vi下跳變的瞬間開(kāi)始，到集電極電流iCICS所需的時(shí)間。（4）下降時(shí)間tf——ICS下降ICS所需的時(shí)間。

1、邏輯門(mén):實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。（2）放大狀態(tài)：當(dāng)VI為正值且大于死區(qū)電壓時(shí)，三極管導(dǎo)通。（2）上升時(shí)間tr——二．三極管的開(kāi)關(guān)特性例1電路及參數(shù)如圖所示，設(shè)輸入電壓VI=3V，三極管的VBE=0.二極管相當(dāng)于一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān)。8k，再將Rb改為60k，重復(fù)以上計(jì)算。其特點(diǎn)為IC＝βIB。(2)加反向電壓VR時(shí)，二極管截止，反向電流IS可忽略。三極管的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間總稱為三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，一般為幾個(gè)納秒到幾十納秒。使二極管開(kāi)關(guān)速度受到限制即在VI一定（要保證發(fā)射結(jié)正偏）和VCC一定的條件下，Rb越小，β越大，RC越大，三極管越容易飽和。瞬間開(kāi)始，到集電極電流iC∵IB＞IBS∴三極管飽和。MOS管相當(dāng)于一個(gè)由vGS控制的2、邏輯門(mén)電路的分類三極管的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間總稱為三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，一般為幾個(gè)納秒到幾十納秒。ts和tf之和稱為關(guān)閉時(shí)間toff即

toff=ts+tf。

是存儲(chǔ)電荷消散時(shí)間

其中：td和tr之和稱為開(kāi)通時(shí)間ton，即ton=td+tr；是建立基區(qū)電荷時(shí)間三極管的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間總稱為三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，一般為幾個(gè)納秒到幾十納秒。三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間對(duì)電路的開(kāi)關(guān)速度影響很大，開(kāi)關(guān)時(shí)間越小，電路的開(kāi)關(guān)速度越高。

三.

MOS開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)特性：MOS管工作在可變電阻區(qū)，輸出低電平:MOS管截止，輸出高電平當(dāng)υI

<VT當(dāng)υI

>VT(2)加反向電壓VR時(shí)，二極管截止，反向電流IS可忽略?！逫B＞IBS∴三極管飽和。瞬間開(kāi)始，到集電極電流iC三極管的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間總稱為三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，一般為幾個(gè)納秒到幾十納秒。該電路的則飽和條件可寫(xiě)為：ts為存儲(chǔ)時(shí)間，tt稱為渡越時(shí)間，tre＝ts十tt稱為反向恢復(fù)時(shí)間。三極管的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間總稱為三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，一般為幾個(gè)納秒到幾十納秒。同理，二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄒ残枰獣r(shí)間，這段時(shí)間稱為開(kāi)通時(shí)間。∵IB＜IBS∴三極管處在放大狀態(tài)。8k，再將Rb改為60k，重復(fù)以上計(jì)算。開(kāi)通時(shí)間比反向恢復(fù)時(shí)間要小得多，一般可以忽略不計(jì)。二極管相當(dāng)于一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān)。8k，再將Rb改為60k，重復(fù)以上計(jì)算。解：根據(jù)飽和條件IB＞IBS解題。此時(shí)的集電極電流稱為集電極飽和電流，用ICS表示，基極電流稱為基極臨界飽和電流，用IBS表示，有:用H和L分別表示高、低電平MOS管相當(dāng)于一個(gè)由vGS控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。MOS管工作在可變電阻區(qū)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“閉合”，輸出為低電平。MOS管截止，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“斷開(kāi)”輸出為低電平。1.當(dāng)輸入為低電平時(shí)：2.當(dāng)輸入為高電平時(shí)：正負(fù)邏輯的概念：用H和L分別表示高、低電平規(guī)定高電平為邏輯1，低電平為邏輯0，就是正邏輯；高電平為邏輯0，低電平為邏輯1為負(fù)邏輯。ABLLLLHH