河南理工大学数字电子技术.ppt

,2 逻辑门电路,2.1 基本逻辑门电路,2.2 TTL逻辑门电路,2.3 MOS门电路,教学基本要求,1、了解半导体器件的开关特性，掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、异或门）的逻辑功能。 3、掌握TTL和MOS逻辑门电路的功能、特性参数 和使用方法； 4、掌握OC门和三态门的电路结构特点，并能够进行应用； 5、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。,2 逻辑门电路,1 逻辑门电路：,2 逻辑门电路的分类：,二极管门电路,三极管门电路,TTL门电路,MOS门电路,PMOS 门,CMOS 门,逻辑门 电路,分立,集成,NMOS 门,构成数字逻辑电路的基本元件,概 述,(1)加正向电压VF时，二极管导通，管压降VD可忽略。 二极管相当于一个闭合的开关。,1、二极管的静态特性（回忆）,2.1.1 二极管的开关特性,2.1 基本逻辑门电路,静态特性及开关等效电路,正向导通时UD(ON)0.7V（硅） 0.3V（锗） RD几 几十 相当于开关闭合,(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽 略。二极管相当于一个断开的开关。,反向截止时 反向饱和电流极小 反向电阻很大（约几百k） 相当于开关断开,可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压vi控制的开 关。当外加电压vi为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲电 压的变化在“开”态与“关”态之间转换。 动态特性定义：二极管作为开关使用时，,由开通关断 由关断 开通,之间的转换特性。,当脉冲信号的频率很高时，开关状态的变化速度很快，每秒可达百万次，这就要求器件的开关转换速度要在微秒甚至纳秒内完成。,2、二极管的动态特性,在0t1期间，vi VF时，D导通，电路中有电流流过：,二极管从正向导通到反向截止的过程,2、二极管的动态特性,二极管从正向导通到反向截止的过程,：,通常将二极管从导通转为截止所需的时间称为反向恢复时间: tre= ts+tt,存储时间,渡越时间,在t1 时，突然I VR时，电路中电流 i = ?,二极管从正向导通到反向截止的过程,3、产生反向恢复过程的原因,正向（饱和）电流愈大，电荷的浓度分布梯度愈大，存储的电荷愈多，电荷消散所需的时间也愈长。,0t1期间，PN结承受正向电压， 有利于多子的扩散。使得耗尽层 变窄，形成电流。同时在P区和N 区形成了一定的电荷存储。,Vi由VFVR，由于存储电荷 电荷的存在，存储电荷不会马上 消失，它减小的两种途径：,（1）在反向电场的作用下，P 区的电子被拉回到N区，N 区的空穴被拉回P区，形成 反向漂移电流。,（2）与多数载流子复合,反向恢复时间一般在纳秒数量级。,产生反向恢复的过程的原因： 存储电荷消散需要时间。,二极管从反向截止到正向导通的过程,结论：二极管的开通时间与反向恢复时间相比很小，可以忽略不计。二极管的动态特性主要考虑反向恢复时间。,二极管从截止转为正向导通所需的时间称为开通时间。,原因是：PN结加正偏电压时，其正向压降很小，比VF小得多，故电路中的正向电流IF VF / RL 。主要由外电路参数决定。,end,IBS=VCC/Rc ICS= VCC/Rc CEVCES0.2V,-VB1,+VB1,2.1.2 BJT的开关特性,1. BJT的三种工作状态,2.2 BJT的开关特性,iCICS,NPN 型 BJT 截止、放大、饱和三种工作状态的特点,三极管的开关时间,开启时间ton,上升时间tr,延迟时间td,关闭时间toff,下降时间tf,存储时间ts,2. BJT开关的动态特性,(1) 开启时间ton 三极管从截止到饱和所需的时间。 ton = td +tr td ：延迟时间 tr ：上升时间,(2) 关闭时间toff 三极管从饱和到截止所需的时间。 toff = ts +tf ts ：存储时间（几个参数中最长的；饱和越深越长） tf ：下降时间,toff ton 。 开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。,开关时间随管子类型的不同而不同，一般为几十几百纳秒。开关时间越短，开关速度越高。一般可用改进管子内部构造和外电路的方法来提高三极管的开关速度。,二极管与门电路,与逻辑符号,2.1.3 基本逻辑门电路,1 . 二极管与门电路,0 v,若输入端中有任意一个 为0V,另两个为+5V,输入与输出电压关系,1 二极管与门电路,5 v,A、B、C三个都输入高电平+5V,1 二极管与门电路,真 值 表,二极管或门电路,2 二极管或门电路,输入端A、B、C都为0V,0 V,或逻辑真值表,2 二极管或门电路,输入端