数字电子技术2

1,第二章门电路,第一节概述,门电路：实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。,门电路的两种输入，输出电平：高电平、低电平。它们分别对应逻辑电路的1,0状态。,正逻辑：1代表高电平；0代表低电平。,负逻辑：0代表高电平；1代表低电平。,高电平,低电平,2,根据制造工艺不同可分为单极型和双极型两大类。,门电路中晶体管均工作在开关状态。,首先介绍晶体管和场效应管的开关特性。,然后介绍两类门电路。,注意：各种门电路的工作原理，只要求一般掌握；而各种门电路的外部特性和应用是要求重点。,当代门电路（所有数字电路）均已集成化。,【题2.1】（b），【题2.5】，【题2.10】，【题2.16】，【题2.18】，【题2.19】，【题2.21】，【题2.22】。,3,第二节半导体二极管和三极管的开关特性,一、二极管的开关特性,1.开关电路举例,2.静态特性,伏安特性,等效电路,在数字电路中重点在判断二极管开关状态，因此必须把特性曲线简化。（见右侧电路图）,有三种简化方法：,输入信号慢变化时的特性。,4,第一种,第三种,0.5V,第二种,VON0.7V,5,3.动态特性,当外加电压突然由正向变为反向时，二极管会短时间导通。,这段时间用tre表示，称为反向恢复时间。,输入信号快变化时的特性。,它是由于二极管正向导通时PN结两侧的多数载流子扩散到对方形成电荷存储引起的。,6,二、半导体三极管的开关特性,（一）双极型三极管的开关特性,1.静态特性,可用输入输出特性来描述。,基本开关电路如图：,可用图解法分析电路：,7,VON(0.7V),IbRTG则,C=0时，传输门截止；C=1,传输门导通。,57,分析原理。先分析只有一个管时的情况：,单管工作的缺点是：1.有死区；2.导通电阻随输入电压变化很大。,采用双管可克服这些缺点。,58,2.模拟开关,将电压传输系数定义如下：,采用改进电路的CMOS四模拟开关CC4066在VDD=15V时，RTG值不大于240。而且在变化时，RTG基本保持不变。,目前，某些精密CMOS模拟开关的导通电阻已降低到20以下。,59,（五）三态输出的CMOS门电路,60,三、改进的CMOS门电路,1.高速CMOS电路,CMOS电路的优点是低功耗、高抗干扰能力。缺点是速度低。改进后的CMOS电路的速度已达到TTL电路的水平。,右图说明MOS管的寄生电容情况。,减小寄生电容是提高速度的关键。,关键措施是采用短沟道硅栅自对准工艺。,高速CMOS通用系列是54HC/74HC系列。,它们采用+5V电源，输出高低电平与TTL电路兼容。平均传输业延迟时间小于10nS。与TTL电路相当。,61,2.Bi-CMOS电路,双极型-CMOS电路的简称。Bipolar-CMOS。,逻辑部分采用CMOS电路，输出部分采用双极型三极管。因此，它兼有CMOS电路低功耗和双极型电路低输出内阻的特点。,目前，Bi-CMOS反相器的传输延迟时间可达到1nS以下。,62,四、CMOS电路的正确使用,1.输入电路的静电防护,CMOS电路的输入保护电路承受静电电压和脉冲功率的能力有限。因此，在储存，运输，组装和调试过程中，仍需采取防静电措施。,(1)储存和运输不要使用化纤织物包装，最好用金属屏蔽层包装；,(3)不用的输入端不应悬空。,2.输入电路的过流保护,保护二极管只能承受1mA电流，因此下列三种情况下输入端要串入保护阻。,(1)输入端接低内阻信号源；,(2)输入端接有大电容；,(3)输入端接长线。,(2)操作时使用的电烙铁等，要妥善接地；,63,3.CMOS电路锁定效应的防护,产生锁定效应将造成CMOS电路永久失效。可在输入、输出端接入钳位保护电路，在电源输入端加去偶电路。,应确保CMOS电路先通电、后断电。,64,返回H系列,返回S系列,返回LS系列,表中dp积是延迟功耗积（Delay-PowerProduct），