集成逻辑门.pptx

3.1 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1/0。 正逻辑：高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0； 负逻辑：高电平表示逻辑0，低电平表示逻辑1。 获得高、低电平的基本原理如图所示 第三章 集成逻辑门 逻辑电平的定义 高电平VH：大于给定电平值的电压范围 输入高电平VIH 、输出高电平VOH 低电平VL：小于给定电平值的电压范围 输入低电平VIL 、输出低电平VOL 在数字电路中，逻辑“0”和 “1”对应的电压范围较宽，因此对元器件参数精度的要求及其电源的稳定度的要求比模拟电路要低。 3 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 半导体基础知识 本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体。常用硅Si，锗Ge。 4 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 半导体基础知识 杂质半导体：本征半导体中渗入少量的杂质。分为N型半导体和P型半导体。 5 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 PN结的形成：由于浓度差的原因，两个区域的多子向对方扩散，在两个区域之间形成了空间电荷区，这个特殊薄层称为PN结。 6 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 将P型与N型半导体有机组合在一起构成半导体器件，通过外部电压产生的电场来控制半导体的导通和截止，具有开关特性。 主要的半导体有二极管、三极管和场效应管。 7 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 3.2.1、二极管开关等效电路 理想 情况 常用 情况 8 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 二极管的动态电流波形 外加电压由反向突然变为正向：要等到PN结内部建立起足够的电荷梯度后才开始有扩散电流形成，因而正向导通电流的建立要稍微滞后一点。 外加电压突然由正向变为反向：因为PN结内尚有一定数量的存储电荷，所以有较大的瞬态反向电流流过。 9 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 3.2.2、三极管开关等效电路 三极管也称为双极性晶体管，内部由发射区、基区和集电区三个部分组成，每个区都有一个电极，分别称为基极（b）、发射极（e）和集电极（c）。 三极管分为NPN和PNP两种类型，它们的逻辑符号分别为 NPN型 PNP型 10 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 双极性三极管的输入特性和输出特性 11 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 三极管开关等效电路 12 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 三极管的动态开关特性 从二极管已知，PN结存在电容效应； 在饱和与截止两个状态之间转换时，ic的变化滞后于vI，则vO的变化也滞后于vI。 13 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 3.2.3、MOS管开关等效电路 MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor）: 分为NMOS和PMOS两种类型，它们的逻辑符号分别为 NMOS PMOS 14 3.2：半导体管的开关特性开关等效电路 MOS管开关等效电路 （a）截止 （b）导通 15 3.3：分离元件逻辑门电路 3.3.1 二极管与门 2. 工作原理 Da Db UY Ua Ub 0 0 0 3v 3v 0 3v 3v 3. 真值表（状态表） 4. 输出函数式 Y=A•B 5. 逻辑符号 Y 导通 导通 导通 导通 导通 导通 截止 截止 0.7V 0.7V 0.7V 3.7v AB 1. 电路组成（以二输入为例） +VCC R A B Y Da Db 设：VCC=5V， UIH=3v,UIL=0v 二极管正向压降0.7V。 16 1. 电路组成(以二输入为例) 2. 工作原理 Ua Ub 0 0 0 3v 3v 0 3v 3v 3.真值表 4.输出函数式 Y=A+B 5.逻辑符号 截止 截止 截止 截止 导通 导通 导通 导通 Da Db UY 2.3v 2.3v 2.3v Y AB ≥1 0 3.3.2 二极管或门 17 Vcc 3. 真值表 A 0 1 Y 1 0 4.输出函数式 5.逻辑符号 2.工作原理 注：为了保证在输入低电平时三极 管可靠截止，常将电路接成上图形式。由于接入了负电源VEE，即使输入低电平信号稍大于零，也能使三极管的基 极为负电位，使三极管可靠截止，输出为高电平。 1.电原理图 Ua 0 3v T 截止 饱和 UY 0 3.3.3三极管非门 18 3.4 TTL门电路 集成电路（Integrated Circuit，IC）：将数字电路的元器件和连线制作在同一硅片上。 按集成度（单个芯片所含门的个数）区分： 小规模集成电路（SSI） 中规模