《数字电子技术基础》课程电子教案（PPT教学课件）第2章 集成门电路

第2章集成门电路 授课计划 教学内窒 教学小结

第2章 集成门电路 授课计划 教学内容 教学小结

授课计划 教学目标 1、掌握半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性; 2、掌握基本TL与非门电路的工作原理,了解TIL数字 集成电路的电路特性及其性能参数; 3、熟练掌握CMOS集成门电路的工作原理及其性能参数: 4、熟悉几种常用的TTL与非门电路、CMOS集成门电路 及其逻辑符号的表示方法

一、授课计划 1、教学目标 1、掌握半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性； 2、掌握基本TTL与非门电路的工作原理，了解TTL数字 集成电路的电路特性及其性能参数； 3、熟练掌握CMOS集成门电路的工作原理及其性能参数； 4、熟悉几种常用的TTL与非门电路、CMOS集成门电路 及其逻辑符号的表示方法

2、重点与难点 1、重点:集成门电路外部特性及应用 2、难点:TTL、CMOS集成门电路芯片的分类与选用

2、重点与难点 1、重点：集成门电路外部特性及应用。 2、难点：TTL、CMOS集成门电路芯片的分类与选用

3、学时分配:共6学时 ◆第1、2学时:半导体二极管、三极管和MOS管 的开关特性 第3、4学时:TTL集成门电路 ◆第5、6学时:CMOS集成门电路

3、学时分配：共6学时  第1、2学时：半导体二极管、三极管和MOS管 的开关特性  第3、4学时： TTL集成门电路  第5、6学时： CMOS集成门电路

、教学内容 21半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性(第1、2学时 21.1晶体二极管的开关特性 二极管(就是一个PN结)具有单向导电性,理想二极 管如同一个开关。但实际二极管与理想的二极管还是有 些区别的,特别是在高频电路中,必须加以注意。 )、二极管稳态开关特性 二极管的伏安特性曲线 (二)、瞬态开关特性 上页 下页 退出

二、教学内容 2.1 .1 晶体二极管的开关特性 二极管（就是一个PN结）具有单向导电性，理想二极 管如同一个开关。但实际二极管与理想的二极管还是有一 些区别的，特别是在高频电路中，必须加以注意。 （一）、二极管稳态开关特性 二极管的伏安特性曲线 2.1 半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性（第1、2学时） （二）、瞬态开关特性 上页 下页 退出

从图中可知:反向恢复时间是影响二极管开关特性的主要 因素、正向恢复时间往往可以忽略。出现反向恢复时间的原因 是电荷存储效应(外加正向电压时,非平衡少子的积累) 212晶体三极管开关特性 在数字电路中,三极管是作为开关使用的。三极管 截止相当于开关断开;三极管饱和相当于开关闭合 稳态开关特性 理想稳态开关特性: 关态:输入低电平,三极管截止,C、E极间无电流 L等于0,输出为vco 开态:输入高电平,三极管导通,C、E极电压为零。 L等于Vc/Rc,输出为v。 实际稳态开关特性: 关态:基极接负电压,集电结、发射结均反偏 CBO 输出约等于ⅤcC、E之间无导通电流。 上页 下页 退出

从图中可知：反向恢复时间是影响二极管开关特性的主要 因素、正向恢复时间往往可以忽略。出现反向恢复时间的原因 是电荷存储效应（外加正向电压时，非平衡少子的积累） 2.1.2 晶体三极管开关特性 在数字电路中，三极管是作为开关使用的。 三极管 截止相当于开关断开；三极管饱和相当于开关闭合。 一、稳态开关特性 理想稳态开关特性： 关态：输入低电平，三极管截止，C、E极间无电流。 IC等于0，输出为VCC。 开态：输入高电平，三极管导通，C、E极电压为零。 IC等于 VCC / RC，输出为0V。 实际稳态开关特性： 关态：基极接负电压，集电结、发射结均反偏，IC=ICBO 输出约等于VCC。C、E之间无导通电流。 上页 下页 退出

开态:希望(即输出电压V)接近于0V,应工作在 饱和区,C、E结电压最小。 瞬态开关特性 当晶体三极管发生由截止到饱和,或由饱和到截止 的状态翻转时,其工作特性称为瞬态特性。 三、晶体三极管反相器 反相器的作用是将输入信号极性求反,高电 平变低电平,低电平变高电平。 1工作原理 当输入电压V为低电平v时,输出Ⅴo应为高电 平VH;此时三极管应可靠截止。当输入电压为高电 平时,输出应为低电平,此时三极管应可靠饱和。 上页 下页 退出

开态： 希望 （即输出电压 ）接近于0V，应工作在 饱和区，C、E结电压最小。 二、瞬态开关特性 当晶体三极管发生由截止到饱和，或由饱和到截止 的状态翻转时，其工作特性称为瞬态特性。 三、晶体三极管反相器 反相器的作用是将输入信号极性求反，高电 平变低电平，低电平变高电平。 1 工作原理 当输入电压VI为低电平VL时，输出VO应为高电 平VH；此时三极管应可靠截止。当输入电压为高电 平时，输出应为低电平，此时三极管应可靠饱和。 上页 下页 退出

2反相器的带负载能力 负载能力是指当负载发生变化时,输出电路能 够保证其输出指标不变的能力 灌电流:流入反相器的负载电流,叫灌电流Ioi 产生灌电流的负载叫灌流负载。 拉电流:流出反相器的负载电流,叫拉电流Iop。 产生拉电流的负载叫拉流负载。 负载能力可用保证反相器正常工作条件下的最 大灌流lom和最大拉流J表示。 上页 下页 退出

2 反相器的带负载能力 负载能力是指当负载发生变化时，输出电路能 够保证其输出指标不变的能力。 灌电流：流入反相器的负载电流，叫灌电流 Ioi。 产生灌电流的负载叫灌流负载。 拉电流：流出反相器的负载电流，叫拉电流 Iop。 产生拉电流的负载叫拉流负载。 负载能力可用保证反相器正常工作条件下的最 大灌流IOIM和最大拉流IOPM表示。 上页 下页 退出

(1)带灌流负载的能力 极管饱和时的灌流负载 RC t lol 灌电流加大,Lc加大,饱和 深度减小,过大则退出饱和。因此应满足 C=Ikc+o≤βIB即 OIM B CC/R 三极管饱和程度越深,IOI加大使IC加大后, 退出饱和的可能性越小,负载能力越强 还要满足 C RC OIM 以免损坏三极管。I为集电极最大额定电流。 上页 下页 退出

(1)带灌流负载的能力 三极管饱和时的灌流负载 Ic = IRC + IOI 灌电流加大，IC 加大，饱和 深度减小，过大则退出饱和。因此应满足： IC = IRC + IOI   IB 即 IOIM   IB — VCC / RC 三极管饱和程度越深，IOI加大使IC加大后， 退出饱和的可能性越小，负载能力越强。 还要满足 ： IC = IRC + IOIM  ICM 以免损坏三极管。 ICM为集电极最大额定电流。 上页 下页 退出

(2)带拉流负载的能力 极管饱和时拉流负载 op=Ikgc-L,Ikc不变,Iop越大,I越小,有利于饱 和,负载能力强, OPM Vcc/R C 三极管截止时拉流负载 c=lpc1+lop,Igc-定,lop越大,lpc,越小,应保证 钳位二极管的正向导通电流,使其起到钳位作用。其中 CC RC 即:Do 上页 下页 退出

(2)带拉流负载的能力 三极管饱和时拉流负载 IOP = IRC - IC ， IRC不变， IOP越大，IC越小，有利于饱 和，负载能力强，IOPM  VCC / RC 三极管截止时拉流负载 IRC = IDC1 + IOP ，IRC一定，IOP越大，IDC1越小，应保证 钳位二极管的正向导通电流，使其起到钳位作用。 其中： VCC - VC1 VCC - VC1 IRC = —————— 即 ： IOPM  ————— RC RC 上页 下页 退出