3.1 分立元件组成的门电路.ppt

3.1 半导体二极管、三极管的开关特性及门电路 一、概述 二、半导体二极管的开关特性 2. 半导体二极管的开关特性 三、二极管与门 四、二极管或门 第一节 半导体二极管门电路 半导体二极管的开关特性 概述 下页 总目录 推出 半导体三极管的开关特性 下页 返回 1.门电路的概念 用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路，通称为逻辑门电路，简称门电路。 常用的门电路在逻辑功能上有： 与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、 异或门等。 上页 下页 返回 上页 在二值逻辑中，逻辑变量的取值不是１就 是０，在数字电路中，与之对应的是： 电子 开关的两种状态。 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。 2.逻辑变量与状态开关 下页 返回 上页 高电平和低电平是两种状态，是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。 在电子电路中用高、低电平，分别表示二值逻辑的 1 和 0 两种逻辑状态。 3.高、低电平与正、负逻辑 控制开关S S断开时，输出高电平 S接通时，输出低电平 输入信号 获得高，低电平的基本原理 输出信号 R vO S vI Vcc 下页 返回 上页 4. 正逻辑和负逻辑 1 0 正逻辑 0 1 负逻辑 用１表示高电平 用０表示低电平 用0表示高电平 用1表示低电平 今后除非特别说明，本书中一律采用正逻辑。 下页 返回 上页 1.理想开关的开关特性 静态：断开时，其等效电阻ROFF = ∞， 通过其中的电流 IOFF = 0。 闭合时，其等效电阻ROFF = 0， 其上的电压 UAK = 0。 动态：开通时间tON = 0。 关断时间tOFF = 0。 下页 返回 上页 时，二极管导通 时，二极管截止 控制二极管的开关状态 二极管开关电路 VCC R D + - - + vO vI 假定二极管D 为理想二极管 动画 下页 返回 上页 二极管的伏安特性 v i o 在分析各种实际的二极管电路时，由于二极管的特性并不是理想的开关特性，所以并不是任何时候都能假定二极管为理想二极管。 反向电阻不是无穷大 正向电阻不是0 为简化分析和计算，常用近似的二极管特性。 返回 二极管与门的逻辑电平 A/V 0 0 3 3 B/V 0 3 0 3 Y/V 0.7 0.7 0.7 3.7 D1、D2导通 D1导通 D2截止 D1截止 D2导通 D1、 D2导通 1. 电路组成及工作原理 最简单的与门可以由二极管和电阻组成。 图中A、B为两个输入变量，Y为输出变量。 设输入的高、低电平分别为3V、0V， 二极管的正向导通压降为0.7V 。 Y 二极管与门 VCC（5V） R D1 D2 A B 下页 上页 下页 返回 上页 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 0 0 1 二极管与门的真值表 如果规定3V以上为高电平，用逻辑1 状态表示， 0.7V以下为低电平，用逻辑0状态表示，则可得如下真值表。 逻辑函数式 2. 真值表 这种与门电路虽然简单，但输出的高、低电平数值和输入的高、低电平数值不相等，负载电阻的改变有时会影响输出高电平。仅用作集成电路内部的逻辑单元。 A B Y 逻辑符号 仿真 下页 返回 上页 A/V 0 0 3 3 B/V 0 3 0 3 Y/V 0 2.3 2.3 2.3 二极管或门的逻辑电平 D1、D2截止 D1截止D2导通 D1导通D2截止 D1、 D2导通 1. 电路组成及工作原理 最简单的或门也是由二极管和电阻组成。 图中A、B为两个输入变量，Y为输出变量。 设输入的高、低电平分别为3V、0V， 二极管的正向导通压降为0.7V 。 D1 R D2 A B Y 二极管或门 返回 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 1 1 1 二极管或门的真值表 逻辑函数式 2. 真值表 如果规定2.3V以上为高电平，用逻辑1 状态表示， 0.7V以下为低电平，用逻辑0状态表示，则可得如下真值表。 二极管或门同样存在输出电平偏移的问题， 也只用于集成电路内部的逻辑单元。 A B Y 逻辑符号 下页 上页 仿真 下页 返回 上页 vBE VON 时三极管导通 vBE VON 时三极管截止 1. 三极管的输入特性 vBE + - iB O UBE/V iB/μA 实际特性 理想特性 VON 二、半导体三极管的开关特性 下页 返回 上页 饱和区：UCE很小 深度饱和时在0.3V以下 iC/mA O uCE/V iB=80μA 60 40 20 0 2. 三极管的输出特性 放大区