基本逻辑门功能及表示方法.ppt

2.1.1 二极管的开关特性 2.1.2 三极管的开关特性 2.2.1 二极管与门电路 2.2.2 二极管或门电路 关于高低电平的概念及状态赋值 2.2.3 非门（反相器） * * 第2章 逻辑门电路 2.1 概述 2.2 基本逻辑门电路 2.2.1 二极管与门 2.2.2 二极管或门 2.2.4 三极管非门 结束 放映 复习 请回忆实现与、或、非逻辑的开关电路形式？ 它们有何共同特点？ 开关电路与逻辑电路是如何联系起来的？ 2.1 概述 实现各种基本逻辑关系的电路称为门电路。数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管工作在开关状态。 　　导通状态：相当于开关闭合 　　截止状态：相当于开关断开。 　　逻辑变量←→两状态开关： 在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：0和1； 　　电子开关有两种状态：闭合、断开。　　 　　半导体二极管、三极管和MOS管，则是构成这种电子开关的基本开关元件。 　 　(1) 静态特性： 断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻ROFF = 无穷，电流IOFF = 0。 　 闭合时，流过其中的电流不管多大，等效电阻RON = 0，电压UAK = 0。 　 (2) 动态特性：开通时间 ton = 0 关断时间 toff = 0 理想开关的开关特性： 　　客观世界中，没有理想开关。 　　乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。 　　半导体二极管、三极管和MOS管做为开关使用时，其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。 1. 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Ω ～几十Ω 相当于开关闭合 图2-1 二极管的伏安特性曲线 反向截止时 反向饱和电流极小 反向电阻很大（约几百kΩ） 相当于开关断开 图2-1 二极管的伏安特性曲线 图2-2 二极管的开关等效电路 (a) 导通时 (b) 截止时 图2-1 二极管的伏安特性曲线 开启电压 理想化伏安特性曲线 2. 动态特性： 　　若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去单向导电作用。因此高频应用时需考虑此参数。 　　二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间。通常后者所需的时间长得多。 反向恢复时间tre ：二极管从导通到截止所需的时间。 　　一般为纳秒数量级（通常tre ≤5ns ）。 1. 静态特性及开关等效电路 　　在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在饱和和截止两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。 图2-3三极管的三种工作状态 （a）电路 （b）输出特性曲线 开关等效电路 (1) 截止状态 条件：发射结反偏 特点：电流约为0 (2)饱和状态 条件：发射结正偏，集电结正偏 特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅 图2-4　三极管开关等效电路 (a) 截止时 (b) 饱和时 2. 三极管的开关时间（动态特性） 图2-5 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 (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。 　　门电路的概念： 实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或门，实现非运算的叫非门，也叫做反相器，等等。 2.2 基本逻辑门电路 　　分立元件门电路和集成门电路: 分立元件门电路：用分立的元件和导线连接起 来构成的门电路。简单、经济、功耗低，负载差。 集成门电路：把构成门电路的元器件和连线都 制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了集成门电路。现在使用最多的是CMOS和TTL集成门电路。 1. 电路 2. 工作原理 A、B为输入信号 （+3V或0V） F 为输出信号 VCC＝+12V 表2-1　电路输入与输出电压的关系 A B F 0V 0V 0.7V 0V 3V 0.7