电子技术应用基础数字部分

1、电子技术应用基础数字部分电子技术应用基础数字部分本章学习重点熟悉开关器件（二极管、三极管熟悉开关器件（二极管、三极管BJT）的开关）的开关特性特性 【BJT：Bipolar Junction Transistor】第2章掌握由分立元件构成的基本逻辑门电路掌握由分立元件构成的基本逻辑门电路 二极管与门电路二极管与门电路 二极管或门电路二极管或门电路 非门非门BJT反相器反相器电子技术应用基础数字部分本章学习重点TTL逻辑门电路逻辑门电路第2章一般了解 它们的内部结构它们的内部结构重点 掌握它们的逻辑功能和外特性掌握它们的逻辑功能和外特性逻辑门电路的主要技术参数逻辑门电路的主要技术参数,如如:扇入

2、扇出数、噪声扇入扇出数、噪声容限等容限等TTL门电路中的门电路中的OC门和三态门门和三态门CMOS门电路与门电路与TTL门电路相比各有哪些优缺点门电路相比各有哪些优缺点CMOS传输门传输门电子技术应用基础数字部分第2章 逻辑门电路一一 二极管的开关特性二极管的开关特性二二 BJT的开关特性的开关特性三三 基本逻辑门电路基本逻辑门电路四四 TTL逻辑门电路逻辑门电路五五 CMOS逻辑门电路逻辑门电路返回返回第2章电子技术应用基础数字部分一二极管的开关特性首先来看一下获得高、低电平的基本原理： 当开关S断开时，输 出电压vO为高电平； 当开关S接通后，输出便为低电平。 以下讨论的开关S是用半导体二

3、极管或三极管构成的。第2章返回电子技术应用基础数字部分二极管的开关特性表现在：二极管的开关特性表现在： 正向导通与反向截止这样两种不同状态之间的转换过程。第2章（一）半导体二极管相关知识（一）半导体二极管相关知识二极管的几种外形二极管的几种外形 电子技术应用基础数字部分二极管的几种常见结构和符号二极管的几种常见结构和符号 第2章电子技术应用基础数字部分二极管的基本特性：二极管的基本特性：单向导电性 二极管的伏安特性二极管的伏安特性v正向偏置时二极管导通反向偏置时二极管截止) 1e (IiTVvSi为流过二极管的电流；v 为加到二极管两端的电压；vT 为温度的电压当量，常温下等于 26mV第2章

4、电子技术应用基础数字部分第2章（二）二极管的开关特性（二）二极管的开关特性 当vi=0(即输入为低电平)时： D导通，输出vo0为低电平；相当于开关闭合状态 当vi=VCC(即输入为高电平)时：D截止，输出voVCC为高电平；相当于开关断开状态 电子技术应用基础数字部分二三极管的开关特性（一）半导体三极管的结构（一）半导体三极管的结构 （1 1）三极管的几种外形）三极管的几种外形第2章返回电子技术应用基础数字部分（2）三极管的几种常见结构和符号）三极管的几种常见结构和符号第2章电子技术应用基础数字部分常用双极型三极管的两种类型：（b）PNP型（a）NPN型第2章电子技术应用基础数字部分（3）双

5、极型三极管的特性曲线）双极型三极管的特性曲线（a） 输入特性曲线 以基极b和发射极e之间的发射结作为输入回路而得该曲线。 它与半导体二极管正向导通时的V-I特性曲线相同。第2章电子技术应用基础数字部分（b）输出特性曲线 以集电极c和发射极e之间的回路作为输出回路，而得该输出曲线。第2章电子技术应用基础数字部分半导体三极管的开关特性半导体三极管的开关特性 第2章 当vi=0(即输入为低电平)时：T截止，输出voVCC为高电平；相当于开关断开状态 当vi=VCC(即输入为高电平)时：T导通，输出vo0为低电平；相当于开关闭合状态电子技术应用基础数字部分三. 分立元件构成的门电路二极管与门二极管与门

6、第2章BAY 返回电子技术应用基础数字部分二极管或门二极管或门第2章BAY 电子技术应用基础数字部分三极管非门（反相器）三极管非门（反相器）第2章AY 电子技术应用基础数字部分四. TTL集成门电路（一）TTL反相器第2章典型电路典型电路通常把它分成三部分：输入级（Rb1和T1）倒相级（Rc2、T2和Re2）输出级（Rc4、D和T3）返回电子技术应用基础数字部分TTLTTL反相器反相器电路电路第2章【分析工作原理（1）】 当输入为高电平，假当输入为高电平，假设设v vI I=V=VIHIH时：时：T1处于发射结和集电结倒置使用的放大状态，而T2和T3处于饱和状态，T4和D均截止，故此时输输出出

7、v vo o，为低电平输出。，为低电平输出。电子技术应用基础数字部分TTLTTL反相器反相器电路电路第2章【分析工作原理（2）】_ 当输入为低电平，当输入为低电平，假设假设v vI I=V=VIHIH时：时：T1发射结导通，T2和T3均截止，而T4和D处于饱和状态，故此时输输出出v vo o，为高电平输出。，为高电平输出。电子技术应用基础数字部分TTLTTL反相器反相器电路电路第2章【几点说明】v输出端属于推拉式输出级。其优点是：既能提高开关速度，又能提高带负载能力。v二极管D1的作用：为确保T3饱和导通时T4可靠地截止而串的。vTTL集成门电路的某个输入端悬空，相当于输入端接1。电子技术应用

8、基础数字部分TTL反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性第2章就是 的关系曲线，如下图所示。)v(fvIOAB段截止区BC段线性区CD段转折区DE段饱和区电子技术应用基础数字部分（二） TTL与非门电路第2章 把TTL反相器的输入端修改为多输入端的形式，就变成了TTL与非门电路。多输入端多输入端典型电路典型电路BAY电子技术应用基础数字部分TTLTTL与非门的技术参数与非门的技术参数（1 1）传输特性）传输特性【如前介绍】（2 2）输入和输出的高、低电压）输入和输出的高、低电压 由前面TTL反相器的传输特性上可以求得输入和输出的高、低电压的数值如下：输出高电压VOHVO输出低电压VOL=VC

9、ES输入低电压VIL=VI输入高电压VIH=VI第2章电子技术应用基础数字部分74系列门电路的标准参数为：VON(min)；VOL(max)VIH(min)；VIL(max)（3 3）噪声容限）噪声容限 在保证高、低电平基本不变（或者说变化的大小不超过允许限度）的条件下，输入电平的允许波动范围，称为输入端噪声容限。它表示门电路的抗干扰能力。 输入为高电平时的噪声容限： VNH=VOH(min)-VIH(min) 输入为低电平时的噪声容限： VNL=VIL(max)-VOL(max)电子技术应用基础数字部分（三）集电极开路门（OC门：【Open Collector 】）第2章定义定义 集电极开路

10、是指TTL与非门电路的推拉式输出级中，删去电压跟随器。电路结构及逻辑符号电路结构及逻辑符号 电子技术应用基础数字部分OC门的特点门的特点 OC门最显著的特点就是：可以线与线与。v所谓“线线与与”，就是将多个OC门的输出端并联（即各输出端用一根导线直接连接起来）以实现与逻辑与逻辑的功能（如右图所示）CDABY电子技术应用基础数字部分计算计算OC门负载电阻最大值的工作状态门负载电阻最大值的工作状态第2章)total(IH(min)IHCC(max)PIVVR 式中：VCC直流电源电压；VIH(min)负载器件VIH的最小值；IIH(total)接到上拉电阻（【Pull -up resistor】）

11、下端的全部拉 电流负载的IIH总值。电子技术应用基础数字部分计算计算OCOC门负载电阻最小值的工作状态门负载电阻最小值的工作状态第2章)total(IL(max)OL(max)OLCC(min)PIIVVR 式中：VCC直流电源电压；VOL(max)驱动器件VOL的最大值；IOL(max)驱动器件IOL最大值；IIL(total)接到上拉电阻下端的 全部灌电流负载的IIL总值。 电子技术应用基础数字部分（四）三态输出门（TSL门：【Tristate Logic】） 第2章三态门的电路结构和代表符号 三态门的输出具有三种状态：高电平、低电平和高阻态（又称为禁止态）。 （a）控制端高电平有效 当E

12、N=1时， 当EN=0时，Y为高阻态 （b）控制端低电平有效 当 时，Y为高阻态 当 时， ABY 1EN 0EN ABY 电子技术应用基础数字部分三态门的应用第2章（1 1）用三态）用三态输出门接成总线结构输出门接成总线结构让各门的控制端处于高电平，即任意时刻只让一个TSL门处于工作状态，而其余的TSL门均处于高阻状态，这样总线会轮流接受各TSL门的输出。电子技术应用基础数字部分（2）用三态）用三态输出门实现数据的双向传输输出门实现数据的双向传输第2章? 当EN=1时：G1工作而G2呈高阻态，数据D0经G1反相后送到总线上去；? 当EN=0时：G2工作而G1呈高阻态，来自总线的数据经G2反相

13、后由送出。电子技术应用基础数字部分五. CMOS逻辑门电路（一）CMOS反相器第2章CMOSCMOS英文：英文：Complementary-Symmetery Metal-Oxide-Semiconductor CircuitComplementary-Symmetery Metal-Oxide-Semiconductor Circuit 结构示意图（a）和电路图（b）返回电子技术应用基础数字部分CMOS反相器的电压传输特性第2章电子技术应用基础数字部分（二）CMOS传输门（TG门【Transmission Gate】）第2章TG门的电路结构和逻辑符号电子技术应用基础数字部分CMOS传输门中两

14、个传输门中两个MOS管的工作状态管的工作状态第2章电子技术应用基础数字部分TG门的应用第2章应用应用1 1：作：作CMOSCMOS双向模拟开关双向模拟开关电路结构和符号如下：电子技术应用基础数字部分（三）CMOS门电路的特点 CMOS电路的工作速度比TTL电路的稍低。 CMOS带负载的能力比TTL电路强。 CMOS电路的电源电压允许范围较大，约在318V，抗干扰能力比TTL电路强。 CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。门电路的功耗只有几个W，中规模集成电路的功耗也不会超过100W。第2章电子技术应用基础数字部分（三）CMOS门电路的特点 CMOS集成电路的集成度比TTL电路高。CMOS电路适

15、合于特殊环境下工作。CMOS电路容易受静电感应而击穿，在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好，尤其是CMOS电路多余不用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平第2章电子技术应用基础数字部分六. 使用集成电路时的注意事项 对于各种集成电路，使用时一定要在推荐的工作条件范围内，否则将导致性能下降或损坏器件。数字集成电路种多余的输入端在不改变逻辑关系的前提下可以并联起来使用，也可以根据逻辑关系的要求接地或接高电平。TTL电路多余的输入端悬空表示输入为高电平；但CMOS电路，多余的输入端不允许悬空，否则电路将不能正常工作。 第2章电子技术应用基础数字部分六. 使用集成电路时的注意事项 TTL电路和CMOS电路之间一般不能直接连接，而需利用接口电路进行电平转换或电流变换才可进行连接，使前级器件的输出电平及电流满足后