第11章電子技術(shù)...ppt

1、第11章集成邏輯門電路第1節(jié)半導(dǎo)體二極管和晶體管的開關(guān)特性11 . 1 . 1 . 1晶體管開關(guān)特性11.1.2晶體管的開關(guān)特性11.1.3二極管和晶體管組成的基本邏輯門電路第2節(jié)TTL 和鄭智薰“門電路11.2.1通用TTL”和鄭智薰。2.3 TTL“and not”門的主要參數(shù)11.2.4 TTL門電路改進(jìn)11.2.5收集器打開TTL門(OC門)11.2.6 3狀態(tài)TTL門(TSL門)第3節(jié)場效應(yīng)管和MOS邏輯門11.3.1 N通道增強(qiáng)MOS管的開關(guān)特性11.3.2 NMOS逆變器11在分離狀態(tài)下，阻抗是無限的。分離和傳導(dǎo)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間瞬間完成。半導(dǎo)體元件與理想的開關(guān)元件特性不同，但即使速

2、度低，也用作開關(guān)元件。1.晶體二極管的開關(guān)特性(1)晶體二極管開關(guān)的靜態(tài)特性曲線，(2)二極管的瞬態(tài)開關(guān)特性，(3)逆恢復(fù)過程的原因，二極管加上正向偏置電壓，加上電場以與自構(gòu)建電場相反的方向縮小PN連接的耗盡層。實(shí)際上，從P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴不是與電子一起全部復(fù)合，而是直接消失，而是在一定距離內(nèi)通過邊緣擴(kuò)散，邊緣復(fù)合逐漸減少。這樣在N古瀨車站內(nèi)發(fā)生一定量的空穴積累，接近枯竭層邊緣的濃度最大，隨著距離的增加，空穴濃度呈指數(shù)下降，形成梯度分布。同樣，如果N區(qū)的電子擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)也會(huì)發(fā)生一定程度的電子積累，這些區(qū)域擴(kuò)散到相對區(qū)域而積累的少數(shù)載流子稱為冗余元件，PN節(jié)點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)的少數(shù)載流子積累現(xiàn)象稱

3、為存儲效果。(阿爾伯特愛因斯坦，Northern Exposure，成功)，如果輸入電壓ui突然從UF變?yōu)閁R，那么二極管中存儲的電荷就不能立即消失，因此，由于這些存儲電荷的存在，PN結(jié)保持了正偏置。從ui負(fù)跳躍到反向流ID下降到0.9IR所需的時(shí)間稱為存儲時(shí)間ts.在此時(shí)間內(nèi)，PN結(jié)位于正向偏置，反向電流IR近似保持不變。Ts時(shí)間過后，P區(qū)和N古瀨車站存儲電荷明顯減少，反流使存儲電荷繼續(xù)消失，同時(shí)，耗盡層逐漸擴(kuò)大，PN結(jié)從正向偏移到反向偏移，二極管逐漸轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)。方向電流從IR逐漸減少到反向飽和電流值。此時(shí)間段稱為下降時(shí)間TF。2 .晶體三極管的開關(guān)特性(1)晶體三極管的穩(wěn)態(tài)開關(guān)特性，三

4、極管開關(guān)的穩(wěn)態(tài)開關(guān)特性如圖所示。輸出電壓uo在輸入電壓ui發(fā)生變化時(shí)，分別在截止區(qū)域、放大區(qū)域和飽和區(qū)域工作。(2)晶體三極管的瞬態(tài)開關(guān)特性三極管的瞬態(tài)開關(guān)特性與二極管的瞬態(tài)開關(guān)特性相似。即在飽和狀態(tài)和阻塞狀態(tài)之間切換的過渡屬性。如果三極管是惰性理想開關(guān)，則輸出電壓波形與輸入電壓波形同步，但振幅增加，相位相反。但實(shí)際上，三極管有惰性開關(guān)。也就是說，拋光和飽和的轉(zhuǎn)換不能瞬間完成。具體波形如右圖所示。開放時(shí)間ton由延遲TD和上升時(shí)間tr組成。它反映了晶體管從拋光轉(zhuǎn)換到飽和所需的時(shí)間。結(jié)束時(shí)間toff由存儲時(shí)間ts和下降時(shí)間TF組成，反映了三極管從飽和轉(zhuǎn)換到拋光所需的時(shí)間。，延遲時(shí)間td生成輸入電

5、壓ui從U跳至U時(shí)出現(xiàn)基流Ib，但晶體管不能立即通，擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子被集電區(qū)域吸收，形成集電電流IC。由此可見，IC的出現(xiàn)要比在ui中跑步的時(shí)間推遲一個(gè)小時(shí)。這就是產(chǎn)生TD的原因。上升時(shí)間tr的發(fā)生發(fā)射開始后，發(fā)射極繼續(xù)向基區(qū)注入電子，但是集電極電流不能立即上升到最大值。這是因?yàn)榧姌O電流的形成要求電子在基底上逐漸積累的過程，所以根據(jù)IB跳躍不跳躍需要時(shí)間。存儲時(shí)間ts生成輸入信號ui從U移動(dòng)到U時(shí)，基準(zhǔn)電流IB為U/Rb，存儲在基準(zhǔn)區(qū)域中的電子在反向電流作用下逐漸消失。隨著不必要的電荷消失，三極管從飽和后退到臨界飽和所需的時(shí)間是存儲時(shí)間ts。下降時(shí)間TF生成基本區(qū)域超荷被耗散后，三極管

6、脫離飽和，集電結(jié)開始從正向偏置變?yōu)榉聪蚱?，在反向?qū)動(dòng)電流U/Rb繼續(xù)驅(qū)動(dòng)的情況下，基本區(qū)域存儲電荷開始消失，電子濃度梯度減小。這導(dǎo)致聚合電極電流IC減少，最終下降到0。因此，下降時(shí)間TF是晶體管從飽和通過區(qū)域移動(dòng)到閉合區(qū)域的時(shí)間。(3)提高三極管開關(guān)速度的方法可以提高三極管的開關(guān)速度，可以選擇內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的高頻管道外部，可以在設(shè)計(jì)外部電路時(shí)降低ton和toff。最有效的方法是使用加速電容器方法提高三極管的開關(guān)特性，如圖所示。3 .由二極管、三極管組成的基本邏輯門電路(1)二極管“和”和“或”門電路、(2)三極管“鄭智薰”門電路和復(fù)合門電路、雙節(jié)TTL”和鄭智薰“門TTL門電路結(jié)構(gòu)、1TTL柵

7、極電路的電路結(jié)構(gòu)分析。分析時(shí)三極管深度飽和輸出電壓為0.1V，三極管接合壓力為0.7V假設(shè)減少到。輸入高電平為3.6V，輸入低電平為0.3V，然后估計(jì)回路每個(gè)點(diǎn)的電位。2 .傳輸特性特寫uoff，uiuon輸出為低電平。噪聲容限：低級噪聲容限：UNL=Uoff-UIL高級噪聲容限：UNH=UIH-Uon，3。主要參數(shù)輸出高標(biāo)準(zhǔn)。輸出端處于空載狀態(tài)時(shí)的輸出電平。一般3.5V，標(biāo)準(zhǔn)2.4V輸出低階。輸入完整高度時(shí)的輸出平坦。標(biāo)準(zhǔn)值為0.4V輸入短路電流。一端接地，另一端開放，通過此輸入電流流動(dòng)，主要測量前端負(fù)載電流的扇出系數(shù)。輸出端最多可以連接幾個(gè)類似的門。開門。關(guān)閉碑文開通時(shí)的最低輸入水平。關(guān)閉

8、鄭智薰門和門所需的最大輸入標(biāo)高。平均延遲時(shí)間。4 .TTL門電路改善淺飽和TTL電路。肖特基TTL電路肖特基二極管為純電壓降，導(dǎo)電機(jī)制對大多數(shù)載體、電荷存儲效果很小。開關(guān)速度比一般PN接頭二極管高10，000倍，5 .集電極開口TTL語句(OC語句)直接連接邏輯語句輸出。但是直接連接門電路會(huì)產(chǎn)生很大的電流。OC語句可以替換成RL和碑文的T3，T4。6 .三狀態(tài)TTL門電路(TSL門)3狀態(tài)表示高電阻輸出狀態(tài)，以及高電平和低電平。第4節(jié)正邏輯和負(fù)邏輯1。確定了正負(fù)邏輯的基本概念電路結(jié)構(gòu)后，唯一確定了輸入和輸出的平面關(guān)系，電路需要實(shí)現(xiàn)的邏輯功能取決于電路高、低水平分配。正邏輯：高級別為邏輯 1 ，低級別為邏輯 0 負(fù)邏輯：高級別為邏輯 0 ，低級別為邏輯 1 ，2。正負(fù)邏輯的轉(zhuǎn)換規(guī)則，轉(zhuǎn)換規(guī)則：正邏輯 and