南京工程学院：《数字电子技术》课程教学课件（PPT电子教案）第3章 逻辑门电路

皿痛嘯林m逻辑门电路 第3章逻辑门电路 ⊙概述 ◎三极管的开关特性 ◎TTL集成逻辑门 O CMOS集成逻辑门 o集成逻辑门的应用 本章小结 EXIT

EXIT 逻辑门电路 概 述 第 3 章 逻辑门电路 三极管的开关特性 TTL 集成逻辑门 CMOS 集成逻辑门 集成逻辑门的应用 本章小结

皿痛嘯林m逻辑门电路 3.1概述 主要要求: 了解逻辑门电路的作用和常用类型, 理解高电平信号和低电平信号的含义 EXIT

EXIT 逻辑门电路 3.1 概 述 主要要求： 了解逻辑门电路的作用和常用类型。 理解高电平信号和低电平信号的含义

皿痛嘯林m逻辑门电路 门电路的作用和常用类型 按逻辑功能不同分 与门或门非门异或门与非门或非门与或非门 按电路结构不同分 IL集成门电路 CMOS集成门电路 输入端和输出端都用 用互补对称MOS 文稿 三极管的逻辑门电路。 管构成的逻辑门电路。 按功能特点不同分 〔推拉式输出)开路/态门CMOS 普通门 输出 传输门 KDEXIT

EXIT 逻辑门电路 CMOS TTL 即即Transistor Complementary -Transistor Metal Logic -Oxide-Semiconductor 一、门电路的作用和常用类型 按功能特点不同分 普通门 (推拉式输出) CMOS 传输门 输出 开路门 三态门 门电路 (Gate Circuit) 指用以实现基本逻辑关系和 常用复合逻辑关系的电子电路。 是构成数字电路的基本单元之一 按逻辑功能不同分 与门 或门 非门 异或门 与非门 或非门 与或非门 按电路结构不同分 TTL集成门电路 CMOS集成门电路 输入端和输出端都用 三极管的逻辑门电路。 用互补对称MOS 管构成的逻辑门电路

皿痛嘯林m逻辑门电路 二、高电平和低电平的含义 高电平和低电平为某规定范围的电位值,而非一固定值。 高电平 0高电平 由门电路种类等决定 低电￥上0 低电平 正逻辑体制 负逻辑体制 EXIT

EXIT 逻辑门电路 二、高电平和低电平的含义 高电平和低电平为某规定范围的电位值，而非一固定值。 高电平信号是多大的信号？低 电平信号又是多大的信号？ 1 0 高电平 低电平 0 1 高电平 低电平 正逻辑体制 负逻辑体制 由门电路种类等决定

皿痛嘯林m逻辑门电路 3.,2三极管的开关特性 主要要求: 理解三极管的开关特性。 口掌握三极管开关工作的条件。 EXIT

EXIT 逻辑门电路 主要要求： 理解三极管的开关特性。 掌握三极管开关工作的条件。 3.2 三极管的开关特性

皿痛嘯林m逻辑门电路 三极管的开关作用及其条件 ic+临界饱和线 R 放大区 C C(sat) B(sat) B 负载线 u=U BE E 和 截止区 区 O U CE(sat) u CE C「三极管 稿三极管关断的条件和等效电路 B 截止状态 LBE 当输入u为低电平,使 等效电路 BE<Um时,三极管截止。 1≈0,≈0,C、E间相当为门限电压 于开关断开 KDEXIT

EXIT 逻辑门电路 三极管为什么能用作开关？ 怎样控制它的开和关？ 当输入 uI 为低电平，使 uBE < Uth时，三极管截止。 iB  0，iC  0，C、E 间相当 于开关断开。 三极管关断的条件和等效电路 IC(sat) Q A UCE(sat) uCE O iC M N IB(sat) T S 负载线 临界饱和线 饱 和 区 放大区 一、三极管的开关作用及其条件 截止区 uBE < Uth B E C 三极管 截止状态 等效电路 uI=UIL uBE + - Uth为门限电压

皿痛嘯林m逻辑门电路 三极管的开关作用及其条件 s为放大和饱和的交界点,这时的临界亻增大使i增大, 称临界饱和基极电流,用lBm表示;从而工作点上移,i增 相应地,cam为临界饱和集电极电流:大,c减小。 BE(a0.饱和基极电压; ICESat).饱和集电极电压。对硅管, UBE(ao0.7V, UCE(Sat)&03V。在临 截止区 界饱和点三极管仍然具有放大作用 CE(sat) u CE B 「三极管1 截止状态 1增大使uBE>Ut &NuBE 等效电路 时,三极管开始导通, i>0,三极管工作于放 大导通状态 bsYaorrasaosaa7a-7 KDEXIT

EXIT 逻辑门电路 IC(sat) Q A UCE(sat) uCE O iC M N IB(sat) T S 临界饱和线 饱 和 区 放大区 一、三极管的开关作用及其条件 uI 增大使 iB 增大， 从而工作点上移，iC 增 大，uCE 减小。 截止区 uBE Uth 时，三极管开始导通， iB > 0，三极管工作于放 大导通状态

皿痛嘯林m逻辑门电路 三极管的开关作用及其条件 ic+临界饱和线 R 放大区 C C(sat) B(sat) B BE E 和 截止区 ur O U CE(sat) u CE C「三极管 三极管开通的条件和等效电路 B 截止状态 &NuBE 当输入u1为高电平,使 等效电路 ≥lBa时,三极管饱和。 极 B UcE(sa≈0.3V≈0 饱和状态 BE EC、E间相当于开关合上。 Be(sat) 等效电路 B=B(sat) E KDEXIT

EXIT 逻辑门电路 IC(sat) Q A UCE(sat) uCE O iC M N IB(sat) T S 临界饱和线 饱 和 区 放大区 一、三极管的开关作用及其条件 截止区 uBE < Uth B E C 三极管 截止状态 等效电路 uI=UIH 三极管开通的条件和等效电路 当输入 uI为高电平，使 iB ≥ IB(sat)时，三极管饱和。 uBE + - uBE  UCE(sat)  0.3 V  0， C、E 间相当于开关合上。 iB ≥ IB(sat) B E UBE(sat) C UCE(sat) 三极管 饱和状态 等效电路

皿痛嘯林m逻辑门电路 开关工作的条件 截止条件 饱和条件 Ure B B(Sat) 可靠截止条件为 愈大于Sm 则饱和愈深。 BE ,<0 由于U CE(Sat) ≈0,因此饱和后i基本上为恒值, CC CE(sat) CC ≈ C(sat)≈ CC B(sat) BR EXIT

EXIT 逻辑门电路 iB 愈大于 IB(Sat) ， 则饱和愈深。 由于UCE(Sat)  0，因此饱和后iC 基本上为恒值， iC  IC(Sat) = C CC C CC CE(sat) R V R V U  − C C(sat) CC B(sat) R I V I   =  开关工作的条件 截止条件 饱和条件 uBE ＜ Uth iB ＞ IB(Sat) 可靠截止条件为 uBE ≤ 0

皿痛嘯林m逻辑门电路 [例]下图电路中B=50,Umm=07VUm=36V,Un=0.3V,为使 极管开关工作,试选择R值,并对应输入波形画出输出波形 IH U1 变解:()根据开关工作条件确定R3取值 l}=U=0.3ⅴ时,三极管满足截止条件 u1=Um=3.6V时,为使三极管饱和,应满足iB> IB(Sat) 因为in=m-7V=36-07v29V R B B CC 5V B(sat) 0.1mA BRC50×1k 所以求得RB<29kΩ,可取标称值27k2。 KDEXIT

EXIT 逻辑门电路 [例]下图电路中 = 50,UBE(on) = 0.7 V,UIH = 3.6 V,UIL = 0.3 V,为使 三极管开关工作,试选择RB 值,并对应输入波形画出输出波形。 解：(1)根据开关工作条件确定RB 取值 uI = UIL = 0.3 V 时,三极管满足截止条件 uI = UIH = 3.6 V 时,为使三极管饱和,应满足 iB > IB(sat) 因为 iB = IH B U −0.7 V R B B 3.6 0.7 V 2.9 V R R = − = C CC B(sat) βR V I  0.1mA 50 1k 5 V =   = 所以求得 RB < 29 k，可取标称值27 k。 O uI t UIH UIL 1k +5 V