《数字电路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 门电路

第二章逻辑门电路 §2.1概述 522半导体二极管和三极管的开关特性 523分立元件门电路 52.4TTL门电路 §26CMOS门电路 527其它类型的TT门电路 §28TTL与CMOS电路的接口

第二章 逻辑门电路 §2.1 概述 §2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 §2.3 分立元件门电路 §2.4 TTL门电路 §2.6 CMOS门电路 §2.7 其它类型的TTL门电路 §2.8 TTL与CMOS电路的接口

§2,1概述 高电平低电平: 数字信号是一种二值信号用两个电平(高电 平和低电平)分别来表示两个逻辑值(逻辑1和逻 辑0)。 Ⅴcc 高电平 低电平 图21.1

§2.1 概述 一、高电平 低电平： 数字信号是一种二值信号,用两个电平(高电 平和低电平)分别来表示两个逻辑值(逻辑1和逻 辑0)。 高电平 低电平 Vcc Vo VI 图2.1. 1

二、正逻辑与负逻辑: 有两种逻辑体制 正逻辑体制规定:高电平为逻辑1,低电平为逻辑0 负逻辑体制规定:低电平为逻辑1,高电平为逻辑0 如果采用正逻辑,图1.1所示的数字电压信号就成为 如图1.1.所示逻辑信号。 逻辑1 逻辑1 逻辑0 逻辑0 逻辑0 逻辑0 逻辑0 逻辑1 逻辑1 逻辑1 正逻辑 负逻辑 图212逻辑信号

有两种逻辑体制： 正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。 如果采用正逻辑，图1.1.1所示的数字电压信号就成为 如图1.1.2所示逻辑信号。 逻辑0 逻辑1 逻辑0 逻辑1 逻辑0 二、正逻辑与负逻辑: 逻辑1 逻辑0 逻辑1 逻辑0 逻辑1 正逻辑 图2.1.2 逻辑信号 负逻辑

522半导体二极管和三极管的开关特性 N型半导体 P型半导体 多余电子 空穴 +4 4 ④ +4 ∽心55> +5 +4 +3 +4 > >①N0 磷原子 硼原子

§2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 +4 +4 +5 +4 多余电子 磷原子 N型半导体 P型半导体 +4 +4 +3 +4 空穴 硼原子

PN结及其单向导电性 P型半导 内电场E N型半导 体 99999⊙ +|9199 eoo9olO0000 Q9999⑨守 外电场

PN结及其单向导电性 P型半导 体 N型半导 体 内电场E － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - 外电场

、半导体二极管: 二极管的伏安特性: +(m 正向 导通压降: 死区电压 硅管 硅管0.5V锗阮区0.6-0.7V锗 管0.IV。 5管0.20.3V U 反向击穿 电压UBR 反向 u 图22

一、半导体二极管： 1.二极管的伏安特性: U+ (V) I 死区电压 硅管0.5V,锗 管0.1V。 导通压降: 硅管 0.6~0.7V,锗 管0.2~0.3V。 反向击穿 电压U(BR) 死区 电压 正向 反向 +(mA) I- (uA) U- (V) 图2.2.1

二极管的开关特性: 1.二极管开关的静态特性: K 加正向电压不时,二极→ 管导通,管压降巧可忽 (a) 略。二极管相当于一个 闭合的开关。 图2.2.2二极管加正向电压 加反向电压K时, 极管截止,反向电流 RL RL I可忽略。二极管相 当于一个断开的开关。 图2.2.3二极管加反向电压

加反向电压VR时，二 极管截止，反向电流 IS 可忽略。二极管相 当于一个断开的开关。 F D K V F I F V F L R I (a) (b) RL 图2.2.2 二极管加正向电压 二、二极管的开关特性： 1．二极管开关的静态特性： 加正向电压VF时，二极 管导通，管压降VD可忽 略。二极管相当于一个 闭合的开关。 K L D V R I S R V L R R (a) (b) 图2.2.3 二极管加反向电压

2.二极管开关的动态特性 0 t R R F 图224 0.l RR 反向恢复时间:t。=ts十t

2．二极管开关的动态特性： 反向恢复时间：tre ＝ts十tt 0 t VF VR v i t1 0 t IF IR ts tt 0.1IR i (b) (d) + － D vi RL i (a) t F S (c) i I 0 I t1 t1 图2.2.4

反向恢复时间:t。=ts十t 产生反向恢复过程的原因 反向恢复时间t就是存储电荷消散所需要的时间。 P区耗尽层N区 oooooo oo。o P区中电子 N区中空穴 浓度分布 浓度分布 (b) L 图2.2.5加正向电压时二极管存储电荷的分布 同理,二极管从截止转为正向导通也需要时间,这段时间称为开通 时间。开通时间比反向恢复时间要小得多,一般可以忽略不计

反向恢复时间：tre ＝ts十tt 产生反向恢复过程的原因： 反向恢复时间tre就是存储电荷消散所需要的时间。 + － P 区 耗尽层 N 区 Ln Lp 区中电子 区中空穴 浓度分布 浓度分布 P N (a) (b) x 图2.2.5 加正向电压时二极管存储电荷的分布 同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段时间称为开通 时间。开通时间比反向恢复时间要小得多，一般可以忽略不计

、半导体三极管: 工作压降:硅管 1.三极管的输入特性 kp≈0.6-07V,锗 管UBE≈0.2~0.3V。 IB(μA) 80 60 Ucg≥lV 40 死区电 压,硅管20 0.5V,锗 UREOV 管0V 0.40.8 图2.2.6

1.三极管的输入特性 工作压降： 硅管 UBE0.6~0.7V,锗 管UBE0.2~0.3V。 二、半导体三极管： IB (A) UBE(V) 20 40 60 80 0.4 0.8 UCE1V 死区电 压，硅管 0.5V，锗 管0.1V。 图2.2.6