[理学]第二章 门电路.ppt

第二章 门电路 2.1 导论 2.2 分立元件门电路 晶体管非门电路(反相器) 二、特性 2、 输入端负载特性 3、输出特性 4、电压传输特性 三、门电路级联： 负载能力的计算 直流参数 传输延迟时间 一、集电极开路（OC）与非门 OC门电路 OC门可以实现“线与” RC的计算方法 RC的计算方法 二、输出三态门 2、三态门符号 3、三态门应用 三态门应用 六、 TTL系列 实际的与非门器件 2-5 CMOS逻辑门电路 2.CMOS与非门和或非门电路 CMOS逻辑门电路的系列 * 2-1 导论 2-2 分立元件门电路 2-3 TTL门电路 2-4 其它类型TTL门电路 2-5 CMOS逻辑门 门电路的分类 两大类工艺技术的特点： 高 小 慢 MOS 低 大 快 TTL 集成度 功耗 速度 目前最常用的工艺: CMOS 按封装（外形）分：双列直插、扁平封装、表面封 装、针式 复习二极管开关特性 复习三极管开关特性 一、PN（二极管）的开关特性 P N PN 结 外电场 外加的正向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多数载流子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。 内电场 P N 内电场 IF 正向导通 内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。 P N PN 结 内电场 IS 外电场 在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流 IS 。 P N 内电场 反向截至 二、NPN三极管开关特性 饱和 截止 +12V A B DA DB R F 3V 3V 3V 0V 3V 0V 0V 0V 3V 0V 0V 0V uF uA uB 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 F A B F=AB –12V A B DA DB R F F=A+B F=A +12V Rc T RA A F +5 V T 1 R 1 R 2 T 2 T 3 T 4 R 3 R 4 Y W k 4 W .6k 1 W 130 W k 1 A D 2.3 TTL门电路 一、结构与原理 TTL非门 TTL与非门电路 ui/V ii/mA 0 1 2 –1 IIS IIH IIL IIH —输入高电平电流(输入漏电流40?A) IIS —输入短路电流(–1.6mA) IIL —输入低电平电流 1、 输入伏安特性 F +5V ui ii 1 1 F +5V Ri ui ui Rb1 T1 +5V Ri Ri较小时，uiUT，ui=“0” Ri较大时，uiUT，ui=“1” 临界时 ui= Ri+Rb1 Ri (5–Ube)=1.4 Ron—开门电阻， Ri Ron(2.5K?)，ui为高电平。 Roff —关门电阻， Ri Roff(0.85K?)，ui为低电平。 TTL门电路输入端悬空时为“1”。 i 拉电流负载 (输出高电平有效) IOH IOH —输出高电平电流(拉电流400?A) 灌电流负载 (输出低电平有效) IOL IOL—输出低电平电流(灌电流16mA) “0” “1” F R 1 “0” “1” F +5V R 1 Vi 1 F A Vo +5V R uo /V 1 2 3 4 ui /V 0 1 2 UOH UOL UOHmin Uff Uon—开门电平 (输出低电平的最大值≤ 0.8V ) U0Lmax Uon Uff—关门电平 (输出高电平的最小值≥ 2.4V) ui uo UOH UOL 理想化 UT UT —阈值电压(门槛电平) UT=1.4V 前一个器件的输出就是后一个器件的输入，后一个是前一个的负载，两者要相互影响。 “0” “1” “0” II L IOL T4 T5 +5V T1 +5V Rb1 II L IOL T4 T5 +5V “1” T1 +5V Rb1 IOH II H 1 1 “1” “0” IOH II H 1 1 “1” IOH II H II H II H II H IOH=N?IIH N=IOH/IIH=400/40=10 “0” IOL II L II L II L II L IOL=N?IIL N