数字电子技术（第3版）课件 邱寄帆 第2章 逻辑门电路.ppt

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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？

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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。

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理想开关的开关特性：

(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

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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。

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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

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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

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开启电压

图2-1二极管的伏安特性曲线理想化

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

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2.动态特性：

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）。

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。

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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

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（a）电路（b）输出特性曲线

(1)截止状态

条件：发射结反偏

特点：电流约为0

开关等效电路

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(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

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