二逻辑门电路.pptx

1、逻辑门逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。2、逻辑门电路的分类逻辑门电路的分类二极管门电路二极管门电路三极管门电路三极管门电路TTL门电路门电路MOS门电路门电路PMOS门门CMOS门门逻辑门电路逻辑门电路分立门电路分立门电路集成门电路集成门电路NMOS门门序序第第1页页/共共19页页 第一第一节 二极管二极管.三极管的开关特性三极管的开关特性(1)(1)加正向电压加正向电压V VF F时，二极管导通，管压降时，二极管导通，管压降V VD D可忽略。可忽略。二极管相当于一个闭合的开关。二极管相当于一个闭合的开关。一、二极管的开关特性一、二极管的开关特性（一）二极管的静态开关特性（一）二极管的静态开关特性第第2页页/共共19页页 可可见见，二二极极管管在在电电路路中中表表现现为为一一个个受受外外加加电电压压v vi i控控制制的的开开关关。当当外外加加电电压压v vi i为为一一脉脉冲冲信信号号时时，二二极极管管将将随随着着脉脉冲冲电电压压的的变变化化在在“开开”态态与与“关关”态态之之间间转转换换。这这个转换过程就是二极管开关的个转换过程就是二极管开关的动态特性动态特性。(2)(2)加反向电压加反向电压V VR R时，二极管截止，反向电流时，二极管截止，反向电流I IS S可忽略。可忽略。二极管相当于一个断开的开关。二极管相当于一个断开的开关。第第3页页/共共19页页（二）二极管开关的（二）二极管开关的（二）二极管开关的（二）二极管开关的动态动态特性特性特性特性t ts s为为存存储储时时间间，t tt t称称为为渡渡越越时时间间，t treret ts s十十t tt t称称为为反反向向恢恢复复时时间间。使使二二极极管管开开关速度受到限制关速度受到限制1.1.反向恢复反向恢复过程过程第第4页页/共共19页页2.2.产生反向恢复生反向恢复过程的原因：程的原因：反向恢复反向恢复时间t trere就是存就是存储电荷消散所需要的荷消散所需要的时间。同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段时间称为开同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多，一般可以忽略不计通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多，一般可以忽略不计。第第5页页/共共19页页 二三极管二三极管的开关特性的开关特性（一）三极管的三种工作状（一）三极管的三种工作状态 （1 1）截止状态：）截止状态：当当V VI I小于三极管发射结死区电压时，小于三极管发射结死区电压时，I IB BI ICBOCBO00，I IC CI ICEOCEO00，V VCECEV VCCCC，三极管工作在截止区，对应图，三极管工作在截止区，对应图1.4.51.4.5（b b）中的）中的A A点。点。三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压第第6页页/共共19页页 此此时时，若若调调节节R Rb b，则则I IB B，I IC C，V VCECE，工工作作点点沿沿着着负负载载线线由由A A点点B B点点C C点点D D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，其特点为其特点为I IC CIIB B。三极管工作在放大状态的条件为：三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏 （2 2）放大状态）放大状态：当当V VI I为正值且大于死区电压时，三极管导通。有为正值且大于死区电压时，三极管导通。有 第第7页页/共共19页页 若若再再减减小小R Rb b，I IB B会会继继续续增增加加，但但I IC C已已接接近近于于最最大大值值V VCCCC/R RC C，不不会会再再增增加加，三三极极管管进进入入饱饱和和状状态态。饱饱和和时时的的V VCECE电电压压称称为为饱饱和和压压降降V VCESCES，其其典型值为典型值为：V VCESCES0.3V0.3V。三极管工作在饱和状态的电流条件为：三极管工作在饱和状态的电流条件为：I IB B I IBS BS 电压条件为：集电结和发射结均正偏电压条件为：集电结和发射结均正偏（3 3）饱和状态：）饱和状态：保保持持V VI I不不变变，继继续续减减小小R Rb b，当当V VCECE 0.7V0.7V时时，集集电电结结变变为为零零偏偏，称称为为临临界界饱饱和和状状态态，对对应应图图（b b）中中的的E E点点。此此时时的的集集电电极极电电流流称称为为集集电电极极饱饱和和电电流流，用用I ICSCS表表示示，基基极极电电流流称称为为基基极极临临界界饱饱和和电电流流，用用I IBSBS表表示，有示，有:第第8页页/共共19页页第第9页页/共共19页页解：解：根据饱和条件根据饱和条件IBIBS解题。解题。例例1 1 电路及参数如图所示，设输入电压电路及参数如图所示，设输入电压V VI I=3V=3V，三极管的，三极管的V VBEBE=0.7V=0.7V。（1 1）若）若6060，试判断三极管是否饱和，并求出，试判断三极管是否饱和，并求出I IC C和和V VO O的值。的值。（2）将）将RC改为改为6.8kW W，重复以上计算。，重复以上计算。IBIBS 三极管饱和。三极管饱和。IB不变，仍为不变，仍为0.023mA IBIBS 三极管处在放大状态。三极管处在放大状态。第第10页页/共共19页页（3 3）将）将R RC C改为改为6.8k6.8k，再将，再将R Rb b改为改为60k60k，重复以上计算。，重复以上计算。由由上上例例可可见见，R Rb b 、R RC C 、等等参参数数都都能能决决定三极管是否饱和。定三极管是否饱和。该电路的则饱和条件可写为：该电路的则饱和条件可写为：即即在在VI一定（要保证发射结正偏）和一定（要保证发射结正偏）和VCC一定的条件下，一定的条件下，Rb越小，越小，越大，越大，RC越大，三极管越容易饱和。越大，三极管越容易饱和。在数字电路中总是合理在数字电路中总是合理地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。IBS0.029 mAIBIBS 三极管饱和。三极管饱和。第第11页页/共共19页页（二）（二）（二）（二）三极管的三极管的三极管的三极管的动态动态特性特性特性特性（1 1）延延迟时间t td d 从从输入信号入信号v vi i正跳正跳变的的 瞬瞬间开始，到集开始，到集电极极电流流i iC C上升到上升到0.10.1I ICSCS所需的所需的时间 （2 2）上升上升时间t tr r集集电极极电流从流从0.10.1I ICSCS上上升到升到0.90.9I ICSCS所需的所需的时间。（3 3）存存储时间t ts s从从输入信号入信号v vi i下跳下跳变的的瞬瞬间开始，到集开始，到集电极极电流流i iC C下降到下降到0.90.9I ICSCS所需的所需的时间。（4 4）下降下降时间t tf f集集电极极电流从流从0.90.9I ICSCS下降下降到到0.10.1I ICSCS所需的所需的时间。第第12页页/共共19页页t ts s和和t tf f之和称之和称为关关闭时间t toffoff即即 t toffoff=t ts s+t tf f。是存是存储电荷消散荷消散时间其中：其中：t td d和和t tr r之和称之和称为开通开通时间t tonon，即即t tonon=t td d+t tr r；是建立基区是建立基区电荷荷时间 三三极极管管的的开开启启时时间间和和关关闭闭时时间间总总称称为为三三极极管管的的开开关关时时间间，一一般般为为几几个个纳纳秒秒到到几几十十纳纳秒秒。三三极极管管的的开开关关时时间间对对电电路路的的开开关关速速度度影影响响很很大大，开开关关时时间间越越小小，电电路路的的开开关关速度越高。速度越高。第第13页页/共共19页页三三.MOS开关的开关特性开关的开关特性：MOS管工作在可变电阻区，输出低电平管工作在可变电阻区，输出低电平:MOS管截止，管截止，输出高电平输出高电平当当I VT第第14页页/共共19页页MOS管相当于一个由管相当于一个由vGS控制的控制的无触点开关。无触点开关。MOS管工作在可变电阻区，管工作在可变电阻区，相当于开关相当于开关“闭合闭合”，输出为低电平。输出为低电平。MOS管截止，管截止，相当于开关相当于开关“断开断开”输出为低电平。输出为低电平。1.当输入为低电平时：当输入为低电平时：2.当输入为高电平时：当输入为高电平时：第第15页页/共共19页页正负逻辑的概念：正负逻辑的概念：用用H H和和L L分别表示高、低电平分别表示高、低电平规定规定 高电平为逻辑高电平为逻辑1 1，低电平为逻辑，低电平为逻辑0 0，就是，就是正逻辑正逻辑；高电平为逻辑高电平为逻辑0 0，低电平为逻辑，低电平为逻辑1 1为为负逻辑负逻辑。A BLL LL HH LH HL LLHA BL0 00 11 01 10001A BL1 11 00 10 01110门电路电平表示门电路电平表示正正与与门门真真值值 表表负负或或门门真真值值表表第二节第二节 基本逻辑门电路基本逻辑门电路第第16页页/共共19页页一正与门电路一正与门电路第二节第二节 基本逻辑门电路基本逻辑门电路第第17页页/共共19页页 二二正正或或门电路路第第18页页/共共19页页三、三极管非三、三极管非门电路路第第19页页/共共19页页