数字电子技术基础课件：门电路.pptx

数字电子技术

门电路概述3.1分立元件门电路TTL门电路(?，★)CMOS门电路(★)集成逻辑门电路的应用应用案例3.23.33.43.53.63.7半导体器件开关特性

延迟符3.1概述用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路叫逻辑门电路，简称门电路。所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号是否通过。2.按功能特点不同分类普通门(推拉式输出)CMOS传输门输出开路门三态门1.按逻辑功能不同分类与门或门非门异或门与非门或非门与或非门门电路的常用类型

3.1概述3.按电路结构不同分类用分立的元器件和导线连接起来构成的门电路二极管门电路晶体管门电路双极型集成门(TTL、ECL)单极型集成门PMOS门CMOS门门电路分立元件门电路NMOS门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。电子、空穴两种载流子参与导电一种载流子参与导电

4.按集成度分集成门电路优点：高可靠性、微型化、转换速度快、便于多级串接。单位面积的半导体芯片上集成的分立元器件的个数或者基本逻辑门的个数。数字集成电路（IntegratedCircuits，IC）的集成度：小规模集成电路SSI10门/片、或者100元器件/片中规模集成电路MSI10～99门/片、或者100～999元器件/片大规模集成电路LSI100～9999门/片、或者1000～99999元器件/片超大规模集成电路VLSI10000门/片、或者100000元器件/片

数字系统中所用的二值逻辑1和0，一般用高、低电平来表示，我们利用开关S获得高、低电平。ui控制开关S的断、通情况。实际使用的开关为二极管、晶体管以及场效应晶体管等电子器件。S断开，u0为高电平；S接通，u0为低电平。高低电平的实现

单开关电路功耗较大，目前出现互补开关电路(如CMOS门电路)，即用一个管子代替图(a)中的电阻，如图(b)所示。互补开关电路由于两个开关总有一个是断开的，流过的电流为零，故电路的功耗非常低，因此在数字电路中得到广泛的应用。(b)(a)

3.1概述正逻辑与负逻辑正逻辑：用高电平表示逻辑1，用低电平表示逻辑0。负逻辑：用低电平表示逻辑1，用高电平表示逻辑0。负逻辑正逻辑高电平和低电平是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。0V5V2.4V0.8V010V5V2.4V0.8V10

1.集成门按内部有源器件可分为几类？2.门电路按集成度可分为几类？3.什么是高电平？什么是低电平？4.什么是正逻辑？什么是负逻辑？思考与练习

3.2.1半导体二极管的开关特性阴极A阳极KPN结P区N区++++++++--------正向导通区反向截止区0.50.7/mA/V02)外加反向电压(反偏)：二极管截止，断开了的开关。1)外加正向电压(正偏)：二极管导通，压降的闭合了的开关。3.2半导体器件开关特性ui=0V时的等效电路RLD=0Vui–+u0–+开关电路ui–+Du0–+RLui=5V时的等效电路RLD=5Vui–+0.7V+u0–+–-AK+

3.2.2晶体管的开关特性ui+-+-uCE(u0)VCCRCRBNPNiBiCECB发射结集电结基极Base集电极CollectorNNP发射极Emitter(1)结构示意图和符号

0uBE/ViB/μA发射结正偏条件电流关系状态放大iC=?iB集电结反偏饱和iC＜?iB两个结正偏ICS=?IBS临界截止iB≈0,iC≈0两个结反偏ui+-+-uCE(u0)VCCRCRB截止区IB1=0IB2=10μAIB3=20μAIB4=30μAIB5=40μAIB6=50μA0uCE(V)iC(mA)放大区饱和区晶体管不是工作在饱和区就是工作在截止区，转换瞬间经过放大区。

ui+-+-uCE(u0)VCCRCRB?b)饱和导通状态a)截止状态??1．截止uBE＜UT=0.7V时（NPN型管），发射结和集电结均处于反向偏压下；iB≤0，iC≈0，三极管T截止，相当一个开关的断开。输出为高电平。2．饱和当iB≥IBS时，三极管进入饱和区。UCES很小（硅管约为0.3V，锗管约为0.1V），且集电结和发射结均处于正偏状态，T导通。

【例3-1】电路如图所示。(1)已知VCC=6V，UCES=0.2V，ICS=10mA，求集电极电阻RC的值。(2)已知晶体管的β=50、UBE=0.7V、输入高电平ui=2V，当电路处于临