数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件

1、第二章 逻辑门电路基础第二章 逻辑门电路基础本章主要内容第一节 二极管、三极管的开关特性第二节 二极管逻辑门电路第三节 TTL逻辑门电路第四节 射极耦合逻辑门电路第五节 CMOS逻辑门电路第六节 各种逻辑的门电路之间的接口问题本章主要内容第一节 二极管、三极管的开关特性第一节 二极管、三极管的开关特性一、二极管的开关特性（一）二极管的静态开关特性（二）二极管的动态开关特性第一节 二极管、三极管的开关特性一、二极管的开关特性（一）二极管的静态开关特性二极管正偏时导通，管压降为0V，流过二极管的电流大小决定于外电路，相当于开关闭合。二极管反偏时截止，流过二极管的电流为0，相当于开关打开，二极管两端

2、电压的大小决定于外电路。这就是二极管的静态开关特性。（一）二极管的静态开关特性二极管正偏时导通，管压降为0V，流（二）二极管的动态开关特性给二极管电路加入一个方波信号，电流的波形怎样呢？（二）二极管的动态开关特性给二极管电路加入一个方波信号，电流trets十tt称为反向恢复时间ts为存储时间tt称为渡越时间trets十tt称为反向恢复时间ts为存储时间tt称为渡越1. 反向恢复过程通常把二极管从正向导通转为反向截止所经历的转换过程称为反向恢复过程。 1. 反向恢复过程产生反向恢复过程的原因：电荷存储效应 反向恢复时间tre就是存储电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

3、，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。产生反向恢复过程的原因：电荷存储效应 同理，二极管从2. 对输入信号 vi的要求输入信号vi的负半周的宽度应大于tre ，这样二极管才具有单向导电性。若小于，二极管还没有到达截止状态，就又必须随输入脉冲而导通，从而失去单向导电性。输入信号vi的正半周的宽度要求比较低。输入信号vi的频率不可太高，由tre时间决定2. 对输入信号 vi的要求二、双极型三极管的开关特性（一）双极型三极管的静态开关特性（二）双极型三极管的动态开关特性二、双极型三极管的开关特性（一）双极型三极管的静态开关特性判断三极管工作状态的解题思路：（1）把

4、三极管从电路中拿走，在此电路拓扑结构下求三极管的发射结电压，若发射结反偏或零偏或小于死区电压值，则三极管截止。若发射结正偏，则三极管可能处于放大状态或处于饱和状态，需要进一步判断。进入步骤（2）。（2）把三极管放入电路中，电路的拓扑结构回到从前。假设三极管处于临界饱和状态（三极管既可以认为是处于饱和状态也可以认为是处于放大状态，在放大区和饱和区的交界区域，此时三极管既有饱和状态时的特征VCES =0.3V，又有放大状态时的特征IC=IB），求此时三极管的集电极临界饱和电流ICS ，进而求出基极临界饱和电流IBS 。集电极临界饱和电流ICS是三极管的集电极可能流过的最大电流。（3）在原始电路拓扑

5、结构基础上，求出三极管的基极支路中实际流动的电流iB。（4）比较iB和IBS的大小：若iB IBS（或者 iB ICS），则三极管处于饱和状态。若iB IBS （或者 iB ton输入信号vi的负半周的宽度 toff以保证三极管能可靠进入饱和状态和截止状态对输入脉冲的要求ton = td + tr三、MOS管的开关特性（一）MOS管的静态开关特性三、MOS管的开关特性（一）MOS管的静态开关特性（二）MOS管的动态开关特性（二）MOS管的动态开关特性第二节 二极管逻辑门电路概念高电平低电平正逻辑体制负逻辑体制第二节 二极管逻辑门电路概念数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件一、正与门电路

6、一、正与门电路正逻辑体制正逻辑体制负逻辑体制负逻辑体制二、正或门电路二、正或门电路正逻辑体制负逻辑体制呢?正逻辑体制负逻辑体制呢?三、非门电路三、非门电路第三节 TTL逻辑门电路一、标准生产工艺的TTL非门的工作原理TTL的含义：Transistor Transistor 第三节 TTL逻辑门电路一、标准生产工艺的TTL非门的工作（一）输入VI为高电平3.6V时（一）输入VI为高电平3.6V时数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件（二）输入VI为低电平0.3V 时（二）输入VI为低电平0.3V 时二、标准生产工艺的TTL非门的电路结构特点1、输入级采用三极管以提高工作速度。2、采用了推拉

7、式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电,提高开关速度和带负载能力。二、标准生产工艺的TTL非门的电路结构特点1、输入级采用三极数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件三、TTL非门的电压传输特性曲线和从其上可以得出的电路参数（一）电压传输特性曲线三、TTL非门的电压传输特性曲线和从其上可以得出的电路参数（二）从电压传输特性曲线上可以得出的电路参数1输出高电平VOH2标准输出高电平VSH V OH（min） 3输出低电平VOL4标准输出低电平VSL V OL（max） 5输入高电平VIH 6输入高电平的下限 VIH（min） (开门电平VON ）7输入低电平VIL 8输入低电平的上

8、限V IL（max）（关门电平VOFF）9噪声容限电压（1）输入高电平噪声容限电压（最大允许负向干扰电压）（2）输入低电平噪声容限电压（最大允许正向干扰电压）（二）从电压传输特性曲线上可以得出的电路参数1输出高电平V输入高电平噪声容限VNHV OH（min）-VONV OH（min）- V IH（min）2.4V-2.0V0.4V。输入低电平噪声容限VNLV OFF-V OL（max）V IL（max） -V OL（max）0.8V-0.4V0.4V。 输入高电平噪声容限输入低电平噪声容限四、TTL非门输入特性和从其上可以得出的参数四、TTL非门输入特性和从其上可以得出的参数1输入低电平电流I

9、IL1输入低电平电流IIL2输入高电平电流IIH2输入高电平电流IIH五、TTL非门的输入负载特性和从其上可以得出的参数五、TTL非门的输入负载特性和从其上可以得出的参数1关门电阻ROFF2开门电阻RON1关门电阻ROFF2开门电阻RON六、TTL非门的输出负载特性和从其上可以得出的参数（一）TTL非门的低电平输出负载特性六、TTL非门的输出负载特性和从其上可以得出的参数（一）TT2最大输出低电平电流I OL（max)3输出低电平时的扇出系数2最大输出低电平电流I OL（max)3输出低电平时的扇（二）TTL非门的高电平输出负载特性（二）TTL非门的高电平输出负载特性2最大输出高电平电流I O

10、H（max）3输出高电平时的扇出系数2最大输出高电平电流I OH（max）3输出高电平时的扇（三）扇出系数一般NOLNOH，常取两者中的较小值作为门电路的扇出系数，用NO表示。（三）扇出系数七、传输延迟时间导通延迟时间tPHL从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。与非门的传输延迟时间tpd是tPHL和tPLH的平均值。即 一般TTL与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒十几个纳秒。七、传输延迟时间导通延迟时间tPHL从输入波形上升沿的中八、功率损耗（功耗）PD九、功耗-延时积DP八、功率损耗（功耗）

11、PD十、TTL门电路芯片的封装十、TTL门电路芯片的封装十一、其它逻辑功能的TTL门电路（一）TTL正与非门十一、其它逻辑功能的TTL门电路（一）TTL正与非门（二）TTL正或非门（二）TTL正或非门（三）TTL正与或非门（三）TTL正与或非门（四）TTL异或门（四）TTL异或门十二、集电极开路（OC）的TTL门电路十二、集电极开路（OC）的TTL门电路数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件外接上拉电阻值的计算方法 OC门上拉电阻最大值的计算 为保证OC与非门输出的高电平不低于高电平的下限VOH(min)，Rp的值不能选得太大，即要保证 Rp(

12、max)=外接上拉电阻值的计算方法 OC门上拉电阻最大值的计算 为保证OC门上拉电阻最小值的计算。 应当确保在最不利的情况下，即只有一个OC与非门的输出级三极管T3处于饱和状态。这时所有负载电流全部流入唯一的那个处于饱和状态的输出级三极管T3的集电极，输出的低电平要低于输出低电平的上限V OL(max)。 R p(min) = OC门上拉电阻最小值的计算。 应当确保在最不利的情况下，即只特别提醒读者注意的是，在上面计算上拉电阻最小值和最大值时，应使驱动门的输出高、低电平满足其要求，而不是以输入门的输入高、低电平满足其要求。因为，还要考虑连接输入和输出信号的导线上应该有一定的抗干扰能力。特别提醒读者注意的是，在上面计算上拉电阻最小值和最大值时，应十三、TTL三态输出门电路（一）TTL三态输出的与非门电路的工作原理十三、TTL三态输出门电路（一）TTL三态输出的与非门电路的数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件数字电子技术基础-第二章-逻辑门电路基础课件十四、其它生产工艺类型的TTL门电路十四、其它生产工艺类型的TTL门电路第五节 CMOS门电路一、CMOS反相器第五节 CMOS门电路一、C