数字电路技术基础-第2章-门电路
78页1、 数字电子技术基础 电子课件 电子信息工程学院2020年1月18日 第二章门电路 2 1概述 门电路 实现基本运算 复合运算的单元电路 如与门 与非门 或门 门电路中以高 低电平表示逻辑状态的1 0 正逻辑和负逻辑 在逻辑电路中存在两种逻辑状态 分别用二值逻辑的1和0来表示 如果以输出的高电平表示逻辑1 以输出低电平表示逻辑0 则这种逻辑制称为正逻辑 反之 若以逻辑1代表低电平 而以逻辑0代表高电平 则称为负逻辑 2 2半导体开关特性 2 2 1半导体二极管的开关特性2 2 2半导体三极管的开关特性 二极管的开关特性 vI VIH D截止 vO VOH VCCvI VIL D导通 vO VOL 0 7V 高电平 VIH VCC低电平 VIL 0 二极管的动态特性 2 2 2半导体三极管的开关特性 Transistor 一 三极管的开关特性 截止工作状态放大工作状态 饱和工作状态 动态开关特性主要开关参数 饱和压降 开启延迟时间 关闭延迟时间 二 MOS管的开关特性 1 MOS管的结构 S Source 源极G Gate 栅极D Drain 漏极B Substrate 衬底 金属层 氧化
2、物层 半导体层 PN结 2 静态开关特性 截止区 可变电阻区 恒流区 3 MOS管的动态开关特性 4 主要开关参数 导通电阻 MOS管导通时 且为固定值条件下 漏极电压的变化量与漏极电流变化量之间的比值 即 截止电阻 MOS管截止时 漏极和源极之间的电阻值 大小约为 跨导 在一定的条件下 漏极电流变化与栅源极电压变化之比 它表示栅源电压对漏极电流的控制能力 开启电压和夹断电压 对于N沟道增强型MOS管为正值 P沟道增强型为负值 对于N沟道耗尽型MOS管为负值 P沟道耗尽型为正值 5 MOS管的四种类型 增强型耗尽型 大量正离子 导电沟道 2 3最简单的与 或 非门电路 二极管与门 设VCC 5V加到A B的VIH 3VVIL 0V二极管导通时VDF 0 7V 规定3V以上为1 0 7V以下为0 二极管构成的门电路的缺点 电平有偏移带负载能力差只用于IC内部电路 2 3 2三极管非门 反相器 三极管的基本开关电路就是非门实际应用中 为保证vI VIL时T可靠截止 常在输入接入负压 参数合理 vI VIL时 T截止 vO VOHvI VIH时 T截止 vO VOL 输入信号悬空时 2 3
3、3二极管 三极管与非 或非门 2 4TTL门电路 Transistor TransistorLogic 2 4 1TTL与非门电路结构和工作原理一 电路结构 二 工作原理 1 当输入中有一个为低电平时 这时对应的发射极必然导通 并在深度饱和状态 T2和T5管截止 T4导通 T5截止 输出为高电平 2 当输入全为高电平时 此时假设T1导通 则T1的基极电压钳位在2 1V 这样T1管的所有发射结均反偏 相当于把原来的集电极作为发射极使用 原来的发射极作为集电极使用 也就是说T1管工作在倒置状态 T2导通使导致T4截止 T5导通 输出变为低电平 2 4 2TTL与非门的外部特性及参数一 静态输入特性和输出特性 1 输入特性 输入低电平电流 输入高电平电流 0 7V 1 4V T2开始导通 但T1管集电极支路电流仍很小 时T5管导通 随着增大迅速减小这时T1管处于倒置状态 T1管的集电极电流流入T2管的基极 输入电流方向与参考方向一致 转变为正值 2 输出特性 输出高电平时的输出特性 a 等效电路 b 高电平输出特性曲线 输出低电平时的输出特性 a 等效电路 b 低电平输出特性曲线 二 负载特
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