數(shù)字電子技術(shù)課件

1、概述,第 2 章邏輯門電路,二極管、三極管的開關(guān)特性,TTL 集成邏輯門,CMOS 集成邏輯門,集成邏輯門的應(yīng)用,本章小結(jié),最簡單的與、或、非門電路,1,PPT學(xué)習交流,2.1 概 述,主要要求：,了解邏輯門電路的作用和常用類型。,理解高電平信號和低電平信號的含義。,2,PPT學(xué)習交流,2.1 概述,門電路是用以實現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路。,基本門電路:與門、或門、非門,3,PPT學(xué)習交流,正邏輯：用高電平表示邏輯1，用低電平表示邏輯0 負邏輯：用低電平表示邏輯1，用高電平表示邏輯0 在數(shù)字系統(tǒng)的邏輯設(shè)計中，若采用NPN晶體管和NMOS管，電源電壓是正值，一般采用正邏輯。若采用的是PNP管和PMO

2、S管，電源電壓為負值，則采用負邏輯比較方便。 今后除非特別說明，一律采用正邏輯。,2.1 概述,一、正邏輯與負邏輯,4,PPT學(xué)習交流,二、獲得高低電平的方法及高電平和低電平的含義,獲得高、低電平的基本原理,5,PPT學(xué)習交流,高電平和低電平為某規(guī)定范圍的電位值，而非一固定值。,高電平信號是多大的信號？低電平信號又是多大的信號？,由門電路種類等決定,6,PPT學(xué)習交流,一些約定:,TTL門電路:VILmax=0.7V,VIHmin=1.4V VOLmax=0.3V,VOHmin=3.6V,CMOS門電路:VILmax=VIHmax=VDD/2 VOL=0V,VOH=VDD,對低電平而言,電壓越

3、低越好,對高電平而言,電壓越高越好.但前提是不能超過電源電壓的范圍.,7,PPT學(xué)習交流,主要要求：,理解二極管、三極管的開關(guān)特性。,掌握二極管、三極管開關(guān)工作的條件。,2.2二極管和三極管的開關(guān)特性,8,PPT學(xué)習交流,利用二極管的單向?qū)щ娦?，此電路相當于一個受外加電壓極性控制的開關(guān)。,當uI=UIL時，D導(dǎo)通，uO=0.7=UOL 開關(guān)閉合,2.2.1二極管開關(guān)特性,假定：UIH=VCC ，UIL=0,當uI=UIH時，D截止，uo=VCC=UOH 開關(guān)斷開,9,PPT學(xué)習交流,三極管為什么能用作開關(guān)？怎樣控制它的開和關(guān)？,當輸入 uI 為低電平，使 uBE Uth時，三極管截止。,iB

4、0，iC 0，C、E 間相當于開關(guān)斷開。,三極管關(guān)斷的條件和等效電路,負載線,飽 和 區(qū),放大區(qū),一、三極管的開關(guān)作用及其條件,截止區(qū),三極管 截止狀態(tài) 等效電路,uI=UIL,Uth為門限電壓,2.2.2半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性,10,PPT學(xué)習交流,飽 和 區(qū),放大區(qū),一、三極管的開關(guān)作用及其條件,uI 增大使 iB 增大，從而工作點上移， iC 增大，uCE 減小。,截止區(qū),三極管 截止狀態(tài) 等效電路,S 為放大和飽和的交界點，這時的 iB 稱臨界飽和基極電流，用 IB(sat) 表示；相應(yīng)地，IC(sat) 為臨界飽和集電極電流； UBE(sat) 為飽和基極電壓； UCE(sat) 為

5、飽和集電極電壓。對硅管， UBE(sat) 0.7V， UCE(sat) 0.3V。在臨界飽和點三極管仍然具有放大作用。,uI 增大使 uBE Uth時，三極管開始導(dǎo)通，iB 0，三極管工作于放大導(dǎo)通狀態(tài)。,11,PPT學(xué)習交流,飽 和 區(qū),放大區(qū),一、三極管的開關(guān)作用及其條件,截止區(qū),三極管 截止狀態(tài) 等效電路,uI=UIH,三極管開通的條件和等效電路,當輸入 uI 為高電平，使 iB IB(sat)時，三極管飽和。,uBE UCE(sat) 0.3 V 0， C、E 間相當于開關(guān)合上。,三極管 飽和狀態(tài) 等效電路,12,PPT學(xué)習交流,iB 愈大于 IB(Sat) ， 則飽和愈深。,由于U

6、CE(Sat) 0，因此飽和后 iC 基本上為恒值， iC IC(Sat) =,13,PPT學(xué)習交流,例下圖電路中 = 50,UBE(on) = 0.7 V,UIH = 3.6 V,UIL = 0.3 V,為使三極管開關(guān)工作,試選擇 RB 值,并對應(yīng)輸入波形畫出輸出波形。,解：(1)根據(jù)開關(guān)工作條件確定 RB 取值,uI = UIL = 0.3 V 時,三極管滿足截止條件,uI = UIH = 3.6 V 時,為使三極管飽和,應(yīng)滿足 iB IB(sat),所以求得 RB 29 k，可取標稱值 27 k。,14,PPT學(xué)習交流,(2) 對應(yīng)輸入波形畫出輸出波形,可見，該電路在輸入低電平時輸出高電

7、平，輸入高電平時輸出低電平，因此構(gòu)成三極管非門。由于輸出信號與輸入信號反相，故又稱三極管反相器。,三極管截止時， iC 0，uO +5 V,三極管飽和時， uO UCE(sat) 0.3 V,15,PPT學(xué)習交流,假設(shè)VCC=5V,RB=4K,=50,求RC多大時, 三極管可以進入飽和狀態(tài).(輸入高電平),RC100即可,例,這里的參數(shù)在以后的講課中會用到.,16,PPT學(xué)習交流,當uI=UIL時，三極管截止，uO=Vcc=UOH 開關(guān)斷開,假定：UIH=VCC ，UIL=0,當uI=UIH時，三極管深度飽和，uo=UCES=UOL 開關(guān)閉合,三級管非門電路,以后在數(shù)字電路中遇到這樣的電路,都

8、可以認為這是一個非門.,17,PPT學(xué)習交流,上例中三極管反相器的工作波形是理想波形，實際波形為 ：,uI 從 UIL 正跳到 UIH 時，三極管將由截止轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡停?iC 從 0 逐漸增大到 IC(sat)，uC 從 VCC 逐漸減小為 UCE(sat)。,uI 從 UIH 負跳到時 UIL，三極管不能很快由飽和轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂?，而需要?jīng)過一段時間才能退出飽和區(qū)。,二、三極管的動態(tài)開關(guān)特性,18,PPT學(xué)習交流,uI 正跳變到 iC 上升到 0.9IC(sat) 所需的時間 ton 稱為三極管開通時間。,通常工作頻率不高時，可忽略開關(guān)時間，而工作頻率高時，必須考慮開關(guān)速度是否合適，否則導(dǎo)致不能正常

9、工作。,uI 負跳變到 iC 下降到 0.1IC(sat) 所需的時間 toff 稱為三極管關(guān)斷時間。 通常 toff ton,二、三極管的動態(tài)開關(guān)特性,開關(guān)時間主要由于電荷存儲效應(yīng)引起，要提高開關(guān)速度，必須降低三極管飽和深度，加速基區(qū)存儲電荷的消散。,19,PPT學(xué)習交流,在普通三極管的基極和集電極之間并接一個肖特基勢壘二極管(簡稱 SBD) 。,抗飽和三極管的開關(guān)速度高, 沒有電荷存儲效應(yīng) SBD 的導(dǎo)通電壓只有 0.4 V 而非 0.7 V， 因此 UBC = 0.4 V 時，SBD 便導(dǎo)通，使 UBC 鉗在 0.4 V 上，降低了飽和深度。,三、抗飽和三極管簡介,20,PPT學(xué)習交流,

10、圖2.3.1 二極管與門,返回,真值表,邏輯電平,2.3.1 二極管與門,2.3 最簡單的與、或、非門電路,缺點：輸出電平發(fā)生偏移,21,PPT學(xué)習交流,2.3.2 二極管或門,圖2.3.2 二極管或門,返回,邏輯電平,真值表,缺點：輸出電平發(fā)生偏移,22,PPT學(xué)習交流,2.3.3三極管非門,圖2.3.3 三極管非門（反相器）,返回,真值表,R2 和VEE的作用：保證輸入為低電平時三極管可靠截止；輸入為高電平時，保證三極管工作在深度飽和狀態(tài)，使輸出電平接近于零。,缺點:輸出電阻大,帶負載能力差.,23,PPT學(xué)習交流,2.3.4DTL(二級管-三極管)門電路,或非門:二級管或門+三極管非門,

11、與非門:二級管與門+三極管非門,缺點：1、輸出電平發(fā)生偏移,級數(shù)越多,偏移越大.,與或非門:二級管與門+二級管或門+三極管非門,2 、帶負載能力差,24,PPT學(xué)習交流,主要要求：,了解 TTL 與非門的組成和工作原理。,了解 TTL 集成邏輯門的主要參數(shù)和使用常識。,2.4TTL 集成邏輯門,掌握 TTL 基本門電路的邏輯功能和主要外特性。,掌握集電極開路門和三態(tài)門的邏輯功能和應(yīng)用。,25,PPT學(xué)習交流,2.4.1TTL 反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,一、電路結(jié)構(gòu),輸入級主要由三極管 T1 、基極電阻 R1 和鉗位二極管D1組成。 D1 為輸入鉗位二極管，用以抑制輸入端出現(xiàn)的負極性干擾。正常

12、信號輸入時，D1 不工作，當輸入的負極性干擾電壓大于二極管導(dǎo)通電壓時，二極管導(dǎo)通，輸入端負電壓被鉗在 -0.7 V上，這不但抑制了輸入端的負極性干擾，對 V1 還有保護作用。,中間級起倒相放大作用，T2 集電極 C2 和發(fā)射極 E2 同時輸出兩個邏輯電平相反的信號，分別驅(qū)動 T3和 T5。,輸出級由 T3、D2、 R4和V5組成。其中 V3 ，與 V5 構(gòu)成推拉式輸出結(jié)構(gòu)，提高了負載能力。,26,PPT學(xué)習交流,輸入端為低電平時，輸出高電平。,二、TTL 反相器的工作原理（設(shè)輸入VIH=3.6V，VIL=0.3V）,輸入電流方向:IIL流出輸入端,輸入電流大?。?mA,輸入為高電平時，輸出低電

13、平,輸入電流方向:IIH流入輸入端,輸入電流大?。盒∮?0uA,27,PPT學(xué)習交流,三、電壓傳輸特性和噪聲容限,輸出電壓隨輸入電壓變化的特性,uI 較小時工作于AB 段，這時 T2、T5 截止，T4、D2 導(dǎo)通，輸出恒為高電平，UOH 3.6V，稱與非門工作在截止區(qū)或處于關(guān)門狀態(tài)。,uI 較大時工作于 BC 段，這時 T2、T5 工作于放大區(qū)， uI 的微小增大引起 uO 急劇下降，稱與非門工作在轉(zhuǎn)折區(qū)。,uI 很大時工作于 CD 段，這時 T2、T5 飽和，輸出恒為低電平，UOL 0.3V，稱與非門工作在飽和區(qū)或處于開門狀態(tài)。,1、電壓傳輸特性,28,PPT學(xué)習交流,下面介紹與電壓傳輸特性

14、有關(guān)的主要參數(shù)：,有關(guān)參數(shù),標準高電平 USH,當 uO USH 時，則認為輸出高電平，通常取 USH = 3 V。,標準低電平 USL,當 uO USL 時，則認為輸出低電平，通常取 USL = 0.3 V。,關(guān)門電平 UOFF,保證輸出不小于標準高電平USH 時,允許的輸入低電平的最大值。,開門電平 UON,保證輸出不高于標準低電平USL 時,允許的輸入高電平的最小值。,閾值電壓 UTH,轉(zhuǎn)折區(qū)中點對應(yīng)的輸入電壓，又稱門檻電平。,USH = 3V,USL = 0.3V,UOFF,UON,UTH,近似分析時認為： uI UTH，則與非門開通， 輸出低電平UOL； uI UTH，則與非門關(guān)閉，

15、 輸出高電平UOH。,29,PPT學(xué)習交流,噪聲容限越大，抗干擾能力越強。,指輸入低電平時，允許的最大正向噪聲電壓。UNL = UOFF UIL,指輸入高電平時，允許的最大負向噪聲電壓。UNH = UIH UON,輸入信號上疊加的噪聲電壓只要不超過允許值，就不會影響電路的正常邏輯功能，這個允許值稱為噪聲容限。,2、噪聲容限,30,PPT學(xué)習交流,2.4.2 TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和 輸出特性,返回,圖2.4.4 TTL反相器的輸入端等效電路,b）-0.6Vvi0.6V時，T1和T2都截止，,輸入電流隨著輸入電壓vi的增加而增加。其中Vi=0時的電流叫做輸入短路電流，用iIS表示。,a）vi

16、-0.7V時，由于輸入保護二極管的導(dǎo)通，使輸入端流出的電流急劇增加。,研究輸入電流隨輸入電壓變化的特性,一、輸入特性,當輸入端數(shù)增加時,總電流跟輸入端數(shù)沒關(guān)系.,31,PPT學(xué)習交流,c）vi=3.6V時，T1倒置，iIH為正，約為40uA。,d） vi6V時，輸入電流將隨輸入電壓的增加而迅速增大，甚至達到擊穿電流值，因此TTL門電路的輸入電壓一般應(yīng)限制在5.5V以下。,圖2.4.5 TTL反相器的輸入特性,當輸入端數(shù)增加時,總電流為各輸入端電流相加.,32,PPT學(xué)習交流,二. 輸入負載特性,當用TTL與非門組成一些較復(fù)雜的邏輯電路時，有時需要在信號與輸入端或輸入端與地之間接一電阻。有電流流

17、過RI，必然產(chǎn)生電壓降，將vi隨RI的變化而變化的關(guān)系曲線叫做門電路的輸入負載特性。,33,PPT學(xué)習交流,ROFF 稱關(guān)門電阻。RI ROFF 時，相應(yīng)輸入端相 當于輸入低電平。對 STTL 系列，ROFF 700 。,RON 稱開門電阻。RI RON 時，相應(yīng)輸入端相當于輸入高電平。對 STTL 系列，RON 2.1 k。,a）RI變化使T2管未導(dǎo)通以前，RI增大，vi增大。使vi=0.7V時的RI稱為關(guān)門電阻，記為ROFF。,b） vi0.7V以后，vi仍隨RI的增大而增大。,c） vi1.4以后，T5管開始導(dǎo)通，UB1被鉗位在2.1V,此后vi不再隨RI的增大而增大。此時的RI稱為開門

18、電阻,34,PPT學(xué)習交流,35,PPT學(xué)習交流,不同 TTL 系列， RON、 ROFF 不同。,相應(yīng)輸入端相當于輸入低電平，也即相當于輸入邏輯 0 。,邏輯0,因此 Ya 輸出恒為高電平 UOH 。,相應(yīng)輸入端相當于輸入高電平，也即相當于輸入邏輯 1 。,邏輯1,因此，可畫出波形如圖所示。,解：圖(a)中，RI = 300 ROFF 800 ,圖(b)中，RI = 5.1 k RON 3 k,36,PPT學(xué)習交流,實際應(yīng)用,a）若將兩個TTL門電路經(jīng)過一個電阻串接，這個電阻的阻值不能大于RON。,37,PPT學(xué)習交流,三. 輸出特性,負載電流流入與非門的輸出端。,負載電流從與非門的輸出端流

19、向外負載。,輸入均為高電平,輸入有低電平,輸出為低電平,輸出為高電平,灌電流負載,拉電流負載,不管是灌電流負載還是拉電流負載，負載電流都不能超過其最大允許電流，否則將導(dǎo)致電路不能正常工作，甚至燒壞門電路。,實用中常用扇出系數(shù) NOL 表示電路負載能力。,門電路輸出低電平時允許帶同類門電路的個數(shù)。,輸出電壓uo隨輸出電流IL的變化而變化的關(guān)系曲線。,38,PPT學(xué)習交流,a）輸出低電平時的輸出特性,UoL=iLrce5,iL=nIIL,n為負載門的個數(shù).,39,PPT學(xué)習交流,TTL反相器低電平輸出特性,由低電平輸出特性可以查出輸出某一低電平時的最大負載電流。,TTL反相器輸出低電平時的輸出特性

20、如下所示。,每個門的輸出低電平特性都可以測出。,根據(jù)iL=nIILiLmax，可以算出帶負載門的個數(shù)n。,40,PPT學(xué)習交流,b）輸出高電平時的輸出特性,輸入低電平時，輸出高電平。此時T1深度飽和，T2、T5截止，T4飽和，Uo=UoH=Vcc-UR2-UBE4-UD2=Vcc-UR4-UCES4-UD2，,UR4=IL*R4,IL=NIIH,41,PPT學(xué)習交流,TTL反相器高電平輸出特性,由高電平輸出特性可以查出輸出高電平為某一值時的最大負載電流。,每個門的輸出高電平特性也可以測出。,輸出高電平時的輸出特性如下所示。,扇出系數(shù) NOL 表示電路負載能力。取上面求出的兩個n的小者。,根據(jù)i

21、L=NIIHiLmax，可以算出帶負載門的輸入端數(shù)N,從而求出門的個數(shù)n。,門電路輸出低電平時允許帶同類門電路的個數(shù)。,42,PPT學(xué)習交流,由于三極管存在開關(guān)時間，元、器件及連線存在一定的寄生電容，因此輸入矩形脈沖時，輸出脈沖將延遲一定時間。,一、傳輸延遲時間,輸入電壓波形下降沿 0.5 UIm 處到輸出電壓上升沿 0.5 Uom處間隔的時間稱截止延遲時間 tPLH。,輸入電壓波形上升沿 0.5 UIm 處到輸出電壓下降沿 0.5 Uom處間隔的時間稱導(dǎo)通延遲時間 tPHL。,平均傳輸延遲時間 tpd,tPHL,tPLH,tpd 越小，則門電路開關(guān)速度越高，工作頻率越高。,2.4.3 TTL

22、反向器的動態(tài)特性,43,PPT學(xué)習交流,二、電源的動態(tài)尖峰電流,通過計算可以發(fā)現(xiàn)，輸出電平不同時它從電源所取的電流也不一樣。,Vo=VoL時，T1倒置，T2、T5飽和導(dǎo)通，T4截止，,Vo=VoH時，T1飽和，T2、T5截止，T4飽和導(dǎo)通，,44,PPT學(xué)習交流,返回,圖2.4.16 TTL反相器電源電流的計算,a）vOVOL 的情況 （b） vOVOH的情況,45,PPT學(xué)習交流,動態(tài)工作情況下，特別是當輸入信號由高電平轉(zhuǎn)換成低電平的過程中，會出現(xiàn) T4、T5同時導(dǎo)通的情況，此時,危害：使電源的平均電流和平均功耗增大，信號頻率越高，平均電流和平均功耗越大。,措施：電源與 地之間加接高頻濾波電

23、容。,46,PPT學(xué)習交流,返回,圖2.4.17 TTL反相器的電源動態(tài)尖峰電流,47,PPT學(xué)習交流,返回,圖2.4.19 電源尖峰電流的近似波形,48,PPT學(xué)習交流,返回,圖2.4.20 TTL與非門電路,2.4.4其他類型的TTL門電路,一、其他邏輯功能的門電路,1.與非門,與反相器的區(qū)別：輸入端改成了多發(fā)射極三極管。,49,PPT學(xué)習交流,返回,圖2.4.21 多發(fā)射極三極管（a）結(jié)構(gòu)示意圖 （b）符號及等效電路,50,PPT學(xué)習交流,與非門輸出電路的結(jié)構(gòu)與電路參數(shù)與反相器相同，所以反相器的輸出特性也適用于與非門。,在計算與非門每個輸入端的輸入電流時，應(yīng)根據(jù)輸入端的不同工作狀態(tài)區(qū)別對

24、待。,a、在把輸入端并聯(lián)使用時，低電平輸入電流和反相器相同；,b、輸入接高電平時，總的輸入電流為單個輸入端的高電平輸入電流的兩倍.,輸出特性：,輸入特性：,51,PPT學(xué)習交流,返回,圖2.4.22 TTL或非門電路,2.或非門,輸出特性：,與反相器相同,輸入特性：,與反相器相同,52,PPT學(xué)習交流,返回,圖2.4.23 TTL與或非門,3 . TTL與或非,輸出特性,輸入特性,同反相器,同與非門,53,PPT學(xué)習交流,返回,圖2.4.24 TTL異或門,4. TTL異或門,54,PPT學(xué)習交流,圖2.4.25 推拉式輸出級并聯(lián)的情況,返回,二、集電極開路的門電路（OC門）,推拉式輸出的門電

25、路存在的三個問題：,A、輸出端不能并接使用；,B、電源確定后，輸出高電平確定，無法滿足不同高低電平的需要；,C、不能驅(qū)動大電流、高電壓的負載；,原因：集電極電阻固定,55,PPT學(xué)習交流,圖2.4.26 集電極開路與非門的電路和圖形符號,返回,1、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號,使用注意事項：必須外接負載電阻和電源,56,PPT學(xué)習交流,圖2.4.27 OC門輸出并聯(lián)的接法及邏輯圖,返回,57,PPT學(xué)習交流,B. 由于輸出的高電平VOH=VCC，而VCC的值可以不同于VCC，所以只要根據(jù)要求選擇VCC的大小，就可以得到所需的VOH值；,C. 有些OC門的輸出管設(shè)計的尺寸較大，足以承受較大電流和較高電壓。

26、例如SN7404輸出管允許的最大負載電流為40mA，截止時耐壓30V，足以直接驅(qū)動小型繼電器,A. Y1、Y2中有一個低電平一個高電平時，可以增大RL，使管子不致燒壞；,Y1、Y2全為高電平時，可以減小RL，從而保證輸出高電平。,58,PPT學(xué)習交流,圖2.4.28 計算OC門負載電阻最大值的工作狀態(tài),返回,2、外接負載電阻的計算,每個OC門的輸入端均有低電平，輸出為高電平。,為保證高電平不低于規(guī)定的高電平，RL不能選的太大。,59,PPT學(xué)習交流,圖2.4.29 計算OC門負載電阻最小值的工作狀態(tài),返回,當OC門中只有一個導(dǎo)通時，電流的實際流向如圖所示。,負載電流全部流入導(dǎo)通的OC門，RL值

27、不可太小，以確保流入導(dǎo)通的OC門的電流不致超過最大允許的負載電流ILM。,60,PPT學(xué)習交流,圖2.4.30 例 2.4.4 的電路,返回,例2.4.4 試為圖2.4.30電路中的RL選擇合適的阻值。,已知G1、G2為OC門，輸出管截止時的漏電流為IOH=200uA，輸出管導(dǎo)通時的最大負載電流ILM=16mA。G3、G4、G5均為74系列與非門，它們的IIL=1mA，IIH=40uA，給定VCC=5V，要求OC門輸出的高電平VOH3.0V，低電平VOL0.4V.,61,PPT學(xué)習交流,取RL=1K,62,PPT學(xué)習交流,相當于與門作用。 因為 Y1、Y2 中有低電 平時，Y 為低電平；只有

28、Y1、Y2 均為高電平時，Y 才為高電平，故 Y = Y1 Y2。,3. 應(yīng)用,(1) 實現(xiàn)線與,兩個或多個 OC 門的輸出端直接相連，相當于將這些輸出信號相與，稱為線與。,只有 OC 門才能實現(xiàn)線與。普通 TTL 門輸出端不能并聯(lián)，否則可能損壞器件。,注意,63,PPT學(xué)習交流,(2)驅(qū)動顯示器和繼電器等,例 下圖為用 OC 門驅(qū)動發(fā)光二極管 LED 的顯示電路。 已知 LED 的正向?qū)▔航?UF = 2V，正向工作電流 IF = 10 mA，為保證電路正常工作，試確定 RC 的值。,解：為保證電路正常工作，應(yīng)滿足,因此RC = 270 ,分析： 該電路只有在 A、B 均為高電平，使輸出

29、uO 為低電平時，LED 才導(dǎo)通發(fā)光；否則 LED 中無電流流通，不發(fā)光。 要使 LED 發(fā)光，應(yīng)滿足IRc IF = 10 mA。,64,PPT學(xué)習交流,(3)實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換,TTL 與非門有時需要驅(qū)動其他種類門電路，而不同種類門電路的高低電平標準不一樣。應(yīng)用 OC 門就可以適應(yīng)負載門對電平的要求。,OC 門的 UOL 0.3V，UOH VDD，正好符合 CMOS 電路 UIH VDD，UIL 0的要求。,65,PPT學(xué)習交流,圖2.4.31 三態(tài)輸出門的電路圖和圖形符號 （a）控制端高電平有效 （b）控制端低電平有效,返回,三、三態(tài)輸出門電路（TS門）,在普通門電路的基礎(chǔ)上附加控制電路而構(gòu)成

30、的。,66,PPT學(xué)習交流,EN 即 Enable,67,PPT學(xué)習交流,返回,68,PPT學(xué)習交流,返回,(2)構(gòu)成雙向總線,69,PPT學(xué)習交流,返回,2.4.5 TTL電路的改進系列,74：標準系列；,74H：高速系列；,74S：肖特基系列；,74LS：低功耗肖特基系列；74LS系列成為功耗延遲積較小的系列。74LS系列產(chǎn)品具有最佳的綜合性能，是TTL集成電路的主流，是應(yīng)用最廣的系列。,74AS：先進肖特基系列；,74ALS：先進低功耗肖特基系列。,70,PPT學(xué)習交流,54系列與74系列的比較,相同之處：完全相同的電路結(jié)構(gòu)和電器性能參數(shù).,不同之處：54系列的工作溫度范圍更寬，電源允許

31、的工作范圍更大。,74 工作環(huán)境溫度070 電源工作范圍5V5%,54 工作環(huán)境溫度-55120 電源工作范圍5V10%,71,PPT學(xué)習交流,TTL 集成門的類型很多,那么如何識別它們?各類型之間有何異同?如何選用合適的門?,2.4.6、TTL 集成門應(yīng)用要點,1. 各系列 TTL 集成門的比較與選用,用于民品,用于軍品,具有完全相同的電路結(jié)構(gòu)和電氣性能參數(shù)，但 CT54 系列更適合在溫度條件惡劣、供電電源變化大的環(huán)境中工作。,按工作溫度和電源允許變化范圍不同分為,72,PPT學(xué)習交流,向高速 發(fā)展,向低功 耗發(fā)展,按平均傳輸延遲時間和平均功耗不同分,向減小 功耗 - 延遲積 發(fā)展,措施：增

32、大電阻值,措施： (1) 采用 SBD 和抗飽和三極管； (2) 采用有源泄放電路； (3) 減小電路中的電阻值。,其中，LSTTL 系列綜合性能優(yōu)越、品種多、價格便宜； ALSTTL 系列性能優(yōu)于 LSTTL，但品種少、價格較高，因此實用中多選用 LSTTL。,CT74 系列(即標準 TTL ),73,PPT學(xué)習交流,集成門的選用要點,(1)實際使用中的最高工作頻率 fm 應(yīng)不大于邏輯門最高工作 頻率 fmax 的一半。,實 物 圖 片,雙列直插 14 引腳 四 2 輸入與非門,74,PPT學(xué)習交流,2. TTL 集成邏輯門的使用要點,(1)電源電壓用 + 5 V，,74 系列應(yīng)滿足 5 V

33、 5% 。,(2)輸出端的連接,普通 TTL 門輸出端不允許直接并聯(lián)使用。,三態(tài)輸出門的輸出端可并聯(lián)使用，但同一時刻只能有 一個門工作，其他門輸出處于高阻狀態(tài)。,集電極開路門輸出端可并聯(lián)使用，但公共輸出端和 電源 VCC 之間應(yīng)接負載電阻 RL。,輸出端不允許直接接電源 VCC 或直接接地。 輸出電流應(yīng)小于產(chǎn)品手冊上規(guī)定的最大值。,75,PPT學(xué)習交流,3. 多余輸入端的處理,與門和與非門的多余輸入端接邏輯 1 或者與有用輸入端并接。,接 VCC,通過 1 10 k 電阻接 VCC,與有用輸入端并接,TTL 電路輸入端懸空時相當于輸入高電平，做實驗時與門和與非門等的多余輸入端可懸空，但使用中多

34、余輸入端一般不懸空，以防止干擾。,76,PPT學(xué)習交流,或門和或非門的多余輸入端接邏輯 0 或者與有用輸入端并接,77,PPT學(xué)習交流,78,PPT學(xué)習交流,解：,OC 門輸出端需外接上拉電阻,RC,5.1k,Y = 1,Y = 0,RI RON ，相應(yīng)輸入端為高電平。,510,RI ROFF ，相應(yīng)輸入端為低電平。,79,PPT學(xué)習交流,復(fù)習： MOS 場效應(yīng)管,MOS 場效應(yīng)管（絕緣柵場效應(yīng)管）,N溝道絕緣柵場效應(yīng)管,P溝道絕緣柵場效應(yīng)管,增強型,耗盡型,增強型,耗盡型,2.6 CMOS門電路,80,PPT學(xué)習交流,一、增強型 N 溝道 MOSFET (Mental Oxide Semi

35、FET),1. 結(jié)構(gòu)與符號,P 型襯底,(摻雜濃度低),用擴散的方法 制作兩個 N 區(qū),在硅片表面生一層薄 SiO2 絕緣層,用金屬鋁引出 源極 S 和漏極 D,在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極 G,S 源極 Source,G 柵極 Gate,D 漏極 Drain,81,PPT學(xué)習交流,N 溝道增強型,P 溝道增強型,N 溝道耗盡型,P 溝道耗盡型,IDSS,FET 符號、特性的比較,82,PPT學(xué)習交流,2.6 CMOS門電路,復(fù)習內(nèi)容,N溝道增強型,P溝道增強型,邏輯符號,進入可變電阻區(qū)的條件,進入截止區(qū)的條件,UGS（TH）0 UGSUGS(TH),U GS(TH)0 UGSUGS(TH),U

36、GSUGS(TH),UGSUGS(TH),83,PPT學(xué)習交流,(一)電路基本結(jié)構(gòu),要求VDD UGS(th)N +UGS(th)P且 UGS(th)N =UGS(th)P,UGS(th)N,增強型 NMOS 管開啟電壓,增強型 PMOS 管開啟電壓,UGS(th)P,2.6.1 CMOS 反相器的工作原理,84,PPT學(xué)習交流,可見該電路構(gòu)成 CMOS 非門，又稱 CMOS 反相器。,無論輸入高低，VN、VP 中總有一管截止，使靜態(tài)漏極電流 iD 0。因此 CMOS 反相器靜態(tài)功耗極微小。,uO VDD 為高電平。,uO 0 V ，為低電平。,85,PPT學(xué)習交流,圖2.6.2 CMOS反相

37、器的電壓傳輸特性,返回,電壓傳輸特性,二、電壓傳輸特性和電流傳輸特性,86,PPT學(xué)習交流,圖2.6.3 CMOS反相器的電流傳輸特性,返回,電流傳輸特性,特點：無論輸入低電平還是高電平，電流均接近于零，因此功耗低。,前面我們已經(jīng)分別計算過TTL門電路在輸入低電平和高電平兩種情況下的電源電流 ，從而可以得知TTL門電路的功耗。,87,PPT學(xué)習交流,圖2.6.4 不同VDD下CMOS反相器的噪聲容限,返回,三、輸入端噪聲容限,結(jié)論：電源電壓越高，抗干擾能力越強。,88,PPT學(xué)習交流,圖2.6.6 CMOS反相器的輸入保護電路 （a）CC4000系列的輸入保護電路 （b）74HC系列的輸入保護

38、電路,返回,2.6.2CMOS反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性,1、輸入特性,89,PPT學(xué)習交流,圖2.6.7 CMOS反相器的輸入特性 （a）圖2.6.6 (a)電路的輸入特性 （b）圖2.6.6 (b)電路的輸入特性,返回,因CMOS反相器用的是絕緣柵場效應(yīng)管，故Ii0 ，因此輸入特性如下圖所示。,90,PPT學(xué)習交流,圖2.6.8 vO= VOL時CMOS反相器的工作狀態(tài),返回,2、輸出特性,輸出低電平特性,91,PPT學(xué)習交流,圖2.6.9 CMOS反相器的低電平輸出特性,返回,同樣的IoL值下，VDD越高，VOL也越低,92,PPT學(xué)習交流,圖2.6.10 vO= VOH時CMOS反

39、相器的工作狀態(tài),返回,輸出高電平特性,93,PPT學(xué)習交流,圖2.6.11 CMOS反相器的高電平輸出特性,返回,同樣的IOH下，VDD越大，輸出高電平越高。,94,PPT學(xué)習交流,3、輸入負載特性,因絕緣柵場效應(yīng)管的柵極絕緣，因此無輸入負載特性。,4、CMOS反相器的功耗,集成電路的功耗是指饋電電源提供給集成電路的功耗，它是衡量電路性能的重要技術(shù)指標。各種集成電路的功耗水平，由該電路的線路結(jié)構(gòu)、制造工藝、集成度和外部使用條件決定。在目前流行的各種集成電路產(chǎn)品中，CMOS集成電路的功耗是最低的，整個封裝的靜態(tài)平均功耗小于10uW，但隨著工作頻率的升高，CMOS集成電路的動態(tài)功耗顯著增大。,95

40、,PPT學(xué)習交流,例 下圖中，門電路為CMOS系列，試確定它們的輸出。,96,PPT學(xué)習交流,圖2.6.18 CMOS與非門,返回,2.6.3 其他類型的CMOS門電路,一、其他邏輯功能的CMOS門電路,1. CMOS 與非門,97,PPT學(xué)習交流,返回,CMOS 與非門工作原理,98,PPT學(xué)習交流,2. CMOS 或非門,圖2.6.19 CMOS或非門,99,PPT學(xué)習交流,二、漏極開路的 CMOS 門,簡稱 OD 門,與 OC 門相似，常用作驅(qū)動器、電平轉(zhuǎn)換器和實現(xiàn)線與等。,需外接上拉電阻 RD,100,PPT學(xué)習交流,功能： 1、可以實現(xiàn)線與； 2、可以實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換； 3、可以帶大電流

41、的負載。,101,PPT學(xué)習交流,三、CMOS 傳輸門和雙向模擬開關(guān),COMS傳輸門與前面所講的推拉式輸出的門電路、OC門、三態(tài)門的區(qū)別：,推拉式輸出的門電路、OC門、三態(tài)門只能用來傳輸0、1 信號，而傳輸門可以傳輸0VDD之間的任何信號。,注意,102,PPT學(xué)習交流,由一對參數(shù)對稱一致的增強型 NMOS 管和 PMOS 管并聯(lián)構(gòu)成。,工作原理,MOS 管的漏極和源極結(jié)構(gòu)對稱，可互換使用，因此 CMOS 傳輸門的輸出端和輸入端也可互換。,當 C = 0V，uI = 0 VDD 時，VN、 VP 均截止，輸出與輸入之間呈現(xiàn)高 電阻，相當于開關(guān)斷開。,uI 不能傳輸?shù)捷敵龆?，稱傳輸門關(guān)閉。,當

42、C = VDD，uI = 0 VDD 時，VN、 VP 中至少有一管導(dǎo)通，輸出與輸入 之間呈現(xiàn)低電阻，相當于開關(guān)閉合。,uO = uI，稱傳輸門開通。,CMOS 傳輸門結(jié)構(gòu),103,PPT學(xué)習交流,傳輸門是一個理想的雙向開關(guān)， 可傳輸模擬信號，也可傳輸數(shù)字信號。,TG 即 Transmission Gate 的縮寫,CMOS 傳輸門,104,PPT學(xué)習交流,雙向模擬開關(guān),圖2.6.25 CMOS雙向模擬開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)和符號,105,PPT學(xué)習交流,圖2.6.28 CMOS三態(tài)門電路結(jié)構(gòu)之一,返回,四、三態(tài)輸出的CMOS門電路,反相器上增加一對P溝道和N溝道的MOS管組成。,106,PPT學(xué)習交

43、流,圖2.6.29 CMOS三態(tài)門電路結(jié)構(gòu)之二 （a）用或非門控制 （b）用與非門控制,返回,在反相器的基礎(chǔ)上增加一個控制管和一個與非門或者或非門而形成。,107,PPT學(xué)習交流,圖2.6.30 CMOS三態(tài)門電路結(jié)構(gòu)之三,返回,在反相器的輸出端串進一個CMOS模擬開關(guān)，作為輸出狀態(tài)的控制開關(guān)。,108,PPT學(xué)習交流,2.6.5、CMOS 數(shù)字集成電路應(yīng)用要點,(一)CMOS 數(shù)字集成電路系列,提高速度措施：減小 MOS 管的極間電容。,由于CMOS電路 UTH VDD / 2，噪聲容限UNL UNH VDD / 2，因此抗干擾能力很強。電源電壓越高，抗干擾能力越強。,109,PPT學(xué)習交流

44、,民品,軍品,VDD = 2 6 V,T 表示與 TTL 兼容 VDD = 4.5 5.5 V,110,PPT學(xué)習交流,1. 注意不同系列 CMOS 電路允許的電源電壓范圍不同， 一般多用 + 5 V。電源電壓越高，抗干擾能力也越強。,(二)CMOS 集成邏輯門使用要點,2. 閑置輸入端的處理,不允許懸空。,可與使用輸入端并聯(lián)使用。但這樣會增大輸入電容， 使速度下降，因此工作頻率高時不宜這樣用。,與門和與非門的閑置輸入端可接正電源或高電平； 或門和或非門的閑置輸入端可接地或低電平。,111,PPT學(xué)習交流,主要要求：,了解 TTL 和 CMOS 電路的主要差異。,了解集成門電路的選用和應(yīng)用。,

45、3.5 集成邏輯門電路的應(yīng)用,112,PPT學(xué)習交流,一、CMOS 門電路比之 TTL 的主要特點,注意：CMOS 電路的扇出系數(shù)大是由于其負載門的輸入阻抗很高，所需驅(qū)動功率極小，并非 CMOS 電路的驅(qū)動能力比 TTL 強。實際上 CMOS4000 系列驅(qū)動能力遠小于 TTL，HCMOS 驅(qū)動能力與 TTL 相近。,113,PPT學(xué)習交流,二、集成邏輯門電路的選用,根據(jù)電路工作要求和市場因素等綜合決定,若對功耗和抗干擾能力要求一般，可選用 TTL 電路。目前多用 74LS 系列，它的功耗較小，工作頻率一般可用至 20 MHz；如工作頻率較高，可選用 CT74ALS 系列，其工作頻率一般可至

46、50 MHz。,若要求功耗低、抗干擾能力強，則應(yīng)選用 CMOS 電路。其中 CMOS4000 系列一般用于工作頻率 1 MHz 以下、驅(qū)動能力要求不高的場合；HCMOS 常用于工作頻率 20 MHz 以下、要求較強驅(qū)動能力的場合。,114,PPT學(xué)習交流,三、集成邏輯門電路應(yīng)用舉例,例 試改正下圖電路的錯誤，使其正常工作。,VDD,115,PPT學(xué)習交流,可用兩級電路 2 個與非門實現(xiàn)之,例 試分別采用與非門和或非門實現(xiàn)與門和或門。,解：(1) 用與非門實現(xiàn)與門,設(shè)法將 Y = AB 用與非式表示,因此，用與非門實現(xiàn)的與門電路為,Y = AB,116,PPT學(xué)習交流,可用兩級電路 3 個與非門

47、實現(xiàn),(2) 用與非門實現(xiàn)或門,因此，用與非門實現(xiàn)的或門電路為,Y = A + B,設(shè)法將 Y = A + B 用與非式表示,117,PPT學(xué)習交流,可用兩級電路 3 個或非門實現(xiàn)之。,(3) 用或非門實現(xiàn)與門,設(shè)法將 Y = AB 用或非式表示,因此，用或非門實現(xiàn)的與門電路為,將或非門多余輸入端與有用端并聯(lián)使用構(gòu)成非門,118,PPT學(xué)習交流,可用兩級電路 2 個或非門實現(xiàn)之,(4) 用或非門實現(xiàn)或門,設(shè)法將 Y = A + B 用或非式表示,因此，用或非門實現(xiàn)的或門電路為,Y = A + B,119,PPT學(xué)習交流,例 有一個火災(zāi)報警系統(tǒng)，設(shè)有煙感、溫感和紫外光感三種不同類型的火災(zāi)探測器。

48、為了防止誤報警，只有當其中兩種或三種探測器發(fā)出探測信號時，報警系統(tǒng)才產(chǎn)生報警信號，試用與非門設(shè)計產(chǎn)生報警信號的電路。,解：(1) 分析設(shè)計要求，建立真值表,感三種不同類型的火災(zāi)探測器,有煙感、溫感和紫外光,產(chǎn)生報警信號,兩種或三種探測器發(fā)出探測信號時，報警系統(tǒng)才,與非門設(shè)計,報警電路的輸入信號為煙感、溫感和紫外光感三種探測器的輸出信號，設(shè)用 A、B、C 表示，且規(guī)定有火災(zāi)探測信號時用 1 表示，否則用 0 表示。,報警電路的輸出用 Y 表示，且規(guī)定需報警時Y 為 1 ，否則 Y 為 0。,由此可列出真值表如右圖所示,(2) 根據(jù)真值表畫函數(shù)卡諾圖,120,PPT學(xué)習交流,1,1,1,1,(3)

49、 用卡諾圖化簡法求出輸出邏輯函數(shù)的最簡與或表達式，再變換為與非表達式。,Y = AB,+ AC,+ BC,(4) 畫邏輯圖,根據(jù) Y 的與非表達式畫邏輯圖,Y,121,PPT學(xué)習交流,門電路是組成數(shù)字電路的基本單元之一，最基 本的邏輯門電路有與門、或門和非門。實用中 通常采用集成門電路，常用的有與非門、或非 門、與或非門、異或門、輸出開路門、三態(tài)門 和 CMOS 傳輸門等。門電路的學(xué)習重點是常 用集成門的邏輯功能、外特性和應(yīng)用方法。,本章小結(jié),122,PPT學(xué)習交流,在數(shù)字電路中，三極管作為開關(guān)使用。 硅 NPN 管的截止條件為 UBE 0.5 V ，可靠截止條件為 UBE 0 V，這時 iB

50、 0，iC 0，集電極和發(fā)射極之間相當于開關(guān)斷開；飽和條件為 iB IB(sat) ，這時，硅管的 UBE(sat) 0.7 V，UCE(sat) 0.3 V，集電極和發(fā)射極之間相當于開關(guān)閉合。,三極管的開關(guān)時間限制了開關(guān)速度。開關(guān)時間主要由電荷存儲效應(yīng)引起，要提高開關(guān)速度，必須降低三極管飽和深度，加速基區(qū)存儲電荷的消散。,123,PPT學(xué)習交流,TTL 數(shù)字集成電路主要有 CT74 標準系列、 CT74L 低功耗系列、CT74H 高速系列、 CT74S 肖特基系列、CT74LS 低功耗肖特基 系列、CT74AS 先進肖特基系列和 CT74ALS 先進低功耗肖特基系列。其中，CT74L 系列

51、功耗最小，CT74AS 系列工作頻率最高。,通常用功耗 - 延遲積來綜合評價門電路性能。,CT74LS 系列功耗-延遲積很小、性能優(yōu)越、 品種多、價格便宜，實用中多選用之。 ALSTTL 系列性能更優(yōu)于 LSTTL， 但品種少、價格較高。,124,PPT學(xué)習交流,CMOS 數(shù)字集成電路主要有 CMOS4000 系列和HCMOS 系列。CMOS4000 系列工作速度低，負載能力差，但功耗極低、抗干擾能力強，電源電壓范圍寬，因此，在工作頻率不高的情況下應(yīng)用很多。CC74HC 和 CC74HCT 兩個系列的工作頻率和負載能力都已達到 TTL 集成電路 CT74LS的水平，但功耗、抗干擾能力和對電源電

52、壓變化的適應(yīng)性等比 CT74LS 更優(yōu)越。因此，CMOS 電路在數(shù)字集成電路中，特別是大規(guī)模集成電路應(yīng)用更廣泛，已成為數(shù)字集成電路的發(fā)展方向。,125,PPT學(xué)習交流,應(yīng)用集成門電路時，應(yīng)注意：,TTL電路只能用5 V(74系列允許誤差5%)；CMOS 4000 系列可用 3 15 V；HCMOS系列可用 2 6 V；CTMOS 系列用 4.5 5.5 V。一般情況下，CMOS 門多用 5 V，以便與 TTL 電路兼容。,(1)電源電壓的正確使用,(2)輸出端的連接,開路門的輸出端可并聯(lián)使用實現(xiàn)線與，還可用來驅(qū)動需要一定功率的負載。,三態(tài)輸出門的輸出端也可并聯(lián)，用來實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)，但三態(tài)輸出門必

53、須分時使能。使用三態(tài)門時，需注意使能端的有效電平。,普通門(具有推拉式輸出結(jié)構(gòu))的輸出端不允許直接并聯(lián)實現(xiàn)線與。,126,PPT學(xué)習交流,(3) 閑置輸入端的處理,(4)信號的正確使用,TTL 電路輸入端懸空時相當于輸入高電平， CMOS 電路多余輸入端不允許懸空。,CMOS電路多余輸入端與有用輸入端的并接僅適用于工作頻率很低的場合。,數(shù)字電路中的信號有高電平和低電平兩種取值，高電平和低電平為某規(guī)定范圍的電位值，而非一固定值。門電路種類不同，高電平和低電平的允許范圍也不同。,或門和或非門,與門和與非門,多余輸入端接地或與有用輸入端并接,多余輸入端接正電源或與有用輸入端并接,127,PPT學(xué)習交

54、流,UILUOFF UIHUON,UILUSL UIHUSH,通常,以保證有較大的噪聲容限,噪聲容限越大，則電路抗干擾能力越強。,UIL UOL 0 V UIH UOH VDD,UNL UNH VDD / 2 ，噪聲容限很大， 因此電路抗干擾能力很強。,CMOS 傳輸門既可傳輸數(shù)字信號， 也可傳輸模擬信號。,當輸入端外接電阻 RI 時,RI ROFF 相當于輸入邏輯 0 RI RON 相當于輸入邏輯 1,TTL 電 路,CMOS 電路,CMOS 門電路由于輸入電流為零， 因此不存在開門電阻和關(guān)門電阻。,128,PPT學(xué)習交流,概述,第 2 章邏輯門電路,二極管、三極管的開關(guān)特性,TTL 集成邏

55、輯門,CMOS 集成邏輯門,集成邏輯門的應(yīng)用,本章小結(jié),最簡單的與、或、非門電路,129,PPT學(xué)習交流,2.1 概 述,主要要求：,了解邏輯門電路的作用和常用類型。,理解高電平信號和低電平信號的含義。,130,PPT學(xué)習交流,TTL 即 Transistor-Transistor Logic,CMOS 即 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,一、門電路的作用和常用類型,按功能特點不同分,按邏輯功能不同分,按電路結(jié)構(gòu)不同分,輸入端和輸出端都用三極管的邏輯門電路。,用互補對稱 MOS 管構(gòu)成的邏輯門電路。,131,PPT學(xué)習交流,二、獲得高低電平的方法

56、及高電平和低電平的含義,獲得高、低電平的基本原理,132,PPT學(xué)習交流,高電平和低電平為某規(guī)定范圍的電位值，而非一固定值。,高電平信號是多大的信號？低電平信號又是多大的信號？,由門電路種類等決定,133,PPT學(xué)習交流,主要要求：,理解二極管、三極管的開關(guān)特性。,掌握二極管、三極管開關(guān)工作的條件。,2.2二極管和三極管的開關(guān)特性,134,PPT學(xué)習交流,2.2.1 半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性,二極管開關(guān)電路,真值表,邏輯電平,135,PPT學(xué)習交流,三極管為什么能用作開關(guān)？怎樣控制它的開和關(guān)？,當輸入 uI 為低電平，使 uBE Uth時，三極管截止。,iB 0，iC 0，C、E 間相當于開關(guān)斷

57、開。,三極管關(guān)斷的條件和等效電路,負載線,飽 和 區(qū),放大區(qū),一、三極管的開關(guān)作用及其條件,截止區(qū),三極管 截止狀態(tài) 等效電路,uI=UIL,Uth為門限電壓,2.2.2半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性,136,PPT學(xué)習交流,飽 和 區(qū),放大區(qū),一、三極管的開關(guān)作用及其條件,uI 增大使 iB 增大，從而工作點上移， iC 增大，uCE 減小。,截止區(qū),三極管 截止狀態(tài) 等效電路,S 為放大和飽和的交界點，這時的 iB 稱臨界飽和基極電流，用 IB(sat) 表示；相應(yīng)地，IC(sat) 為臨界飽和集電極電流； UBE(sat) 為飽和基極電壓； UCE(sat) 為飽和集電極電壓。對硅管， UBE(

58、sat) 0.7V， UCE(sat) 0.3V。在臨界飽和點三極管仍然具有放大作用。,uI 增大使 uBE Uth時，三極管開始導(dǎo)通，iB 0，三極管工作于放大導(dǎo)通狀態(tài)。,137,PPT學(xué)習交流,飽 和 區(qū),放大區(qū),一、三極管的開關(guān)作用及其條件,截止區(qū),三極管 截止狀態(tài) 等效電路,uI=UIH,三極管開通的條件和等效電路,當輸入 uI 為高電平，使 iB IB(sat)時，三極管飽和。,uBE UCE(sat) 0.3 V 0， C、E 間相當于開關(guān)合上。,三極管 飽和狀態(tài) 等效電路,138,PPT學(xué)習交流,iB 愈大于 IB(Sat) ， 則飽和愈深。,由于UCE(Sat) 0，因此飽和后 iC 基本上為恒值， iC IC(Sat) =,139,PPT學(xué)習交流,例下圖電路中 = 50,UBE(on) = 0.7 V,UIH = 3.6 V,UIL = 0.3 V,為使三極管開關(guān)工作,試選擇 RB 值,并對應(yīng)輸入波形畫出輸出波形。,解：(1)根據(jù)開關(guān)工作條件確定 RB 取值,uI = UIL = 0.3 V 時,三極管滿足截止條件,uI = UIH = 3.6 V 時,為使三極管飽和,應(yīng)滿足 iB IB(sat),所以求得 RB 29 k，可取標稱值 27 k。,140,PPT學(xué)習交流,(2) 對應(yīng)輸入波形畫出輸出波形,可見，該電路在輸入低電平時輸出高電平，輸入高電平時輸出低電