模塊二:數(shù)字電子技術(shù)電路基礎(chǔ)

——分立元件的基礎(chǔ)邏輯電路一、二極管、三極管的開(kāi)關(guān)特性

二、二極管、三極管門(mén)電路

三、TTL邏輯門(mén)電路四、COMS門(mén)電路2/6/20231一、二極管、三極管的開(kāi)關(guān)特性

1二極管的開(kāi)關(guān)特性2三極管的開(kāi)關(guān)特性2/6/202321、掌握二極管導(dǎo)通和截止特性、導(dǎo)通和截止等效電路；2、掌握三極管導(dǎo)通和截止特性、導(dǎo)通和截止等效路；3、了解二極管和三極管開(kāi)關(guān)時(shí)間。二、三極管開(kāi)關(guān)特性之課題目標(biāo)：2/6/20233

(1)靜態(tài)特性：斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端的電壓不管多大，等效電阻ROFF=無(wú)窮，電流IOFF=0。

閉合時(shí)，流過(guò)其中的電流不管多大，等效電阻RON=0，電壓UAK=0。

(2)動(dòng)態(tài)特性：開(kāi)通時(shí)間ton=0關(guān)斷時(shí)間toff=0

理想開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)特性：

2/6/20235客觀世界中，沒(méi)有理想開(kāi)關(guān)。乒乓開(kāi)關(guān)、繼電器、接觸器等的靜態(tài)特性十分接近理想開(kāi)關(guān)，但動(dòng)態(tài)特性很差，無(wú)法滿(mǎn)足數(shù)字電路一秒鐘開(kāi)關(guān)幾百萬(wàn)次乃至數(shù)千萬(wàn)次的需要。半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管做為開(kāi)關(guān)使用時(shí)，其靜態(tài)特性不如機(jī)械開(kāi)關(guān)，但動(dòng)態(tài)特性很好。2/6/202361二極管的開(kāi)關(guān)特性

1.靜態(tài)特性及開(kāi)關(guān)等效電路正向?qū)〞r(shí)UD(ON)≈0.7V（硅）0.3V（鍺）RD≈幾Ω～幾十Ω相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合二極管的伏安特性曲線(xiàn)2/6/20237二極管的開(kāi)關(guān)等效電路(a)導(dǎo)通時(shí)(b)截止時(shí)

二極管的伏安特性曲線(xiàn)開(kāi)啟電壓理想化伏安特性曲線(xiàn)2/6/202392.動(dòng)態(tài)特性：若輸入信號(hào)頻率過(guò)高，二極管會(huì)雙向?qū)ǎ蜗驅(qū)щ娮饔?。因此高頻應(yīng)用時(shí)需考慮此參數(shù)。二極管從截止變?yōu)閷?dǎo)通和從導(dǎo)通變?yōu)榻刂苟夹枰欢ǖ臅r(shí)間。通常后者所需的時(shí)間長(zhǎng)得多。反向恢復(fù)時(shí)間tre：二極管從導(dǎo)通到截止所需的時(shí)間。一般為納秒數(shù)量級(jí)（通常tre≤5ns）。2/6/2023102三極管的開(kāi)關(guān)特性

1.靜態(tài)特性及開(kāi)關(guān)等效電路在數(shù)字電路中，三極管作為開(kāi)關(guān)元件，主要工作在飽和和截止兩種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，放大區(qū)只是極短暫的過(guò)渡狀態(tài)。三極管的三種工作狀態(tài)（a）電路（b）輸出特性曲線(xiàn)2/6/202311(2)飽和狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏特點(diǎn)：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅2/6/202313三極管開(kāi)關(guān)等效電路(a)截止時(shí)(b)飽和時(shí)2/6/2023142.三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間（動(dòng)態(tài)特性）三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間

開(kāi)啟時(shí)間ton

上升時(shí)間tr延遲時(shí)間td關(guān)閉時(shí)間toff下降時(shí)間tf存儲(chǔ)時(shí)間ts2/6/202315二、二極管、三極管門(mén)電路

1二極管與門(mén)電路2三極管或門(mén)電路3三極管非門(mén)電路及驅(qū)動(dòng)作用4二極管、三極管與非門(mén)電路2/6/2023171、掌握二極管與門(mén)、或門(mén)電路；2、掌握三極管非門(mén)電路及驅(qū)動(dòng)作用；3、掌握二極管三極管與非門(mén)電路；4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二極管、三極管門(mén)電路的邏輯功能。二、三極管門(mén)電路之課題目標(biāo)：2/6/202318門(mén)電路的概念：實(shí)現(xiàn)基本和常用邏輯運(yùn)算的電子電路，叫邏輯門(mén)電路。實(shí)現(xiàn)與運(yùn)算的叫與門(mén)，實(shí)現(xiàn)或運(yùn)算的叫或門(mén)，實(shí)現(xiàn)非運(yùn)算的叫非門(mén)，也叫做反相器，等等。分立元件門(mén)電路和集成門(mén)電路:分立元件門(mén)電路：用分立的元件和導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)構(gòu)成的門(mén)電路。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、功耗低，負(fù)載差。集成門(mén)電路：把構(gòu)成門(mén)電路的元器件和連線(xiàn)都制作在一塊半導(dǎo)體芯片上，再封裝起來(lái)，便構(gòu)成了集成門(mén)電路。現(xiàn)在使用最多的是CMOS和TTL集成門(mén)電路。2/6/202319邏輯狀態(tài)賦值

在數(shù)字電路中，用邏輯0和邏輯1分別表示輸入、輸出高電平和低電平的過(guò)程稱(chēng)為邏輯賦值。經(jīng)過(guò)邏輯賦值之后可以得到邏輯電路的真值表，便于進(jìn)行邏輯分析。2/6/2023211二極管與門(mén)電路

1.電路2.工作原理A、B為輸入信號(hào)（+3V或0V）F為輸出信號(hào)VCC＝+12V電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V2/6/202322用邏輯1表示高電平（此例為≥+3V）用邏輯0表示低電平（此例為≤0.7V）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3.邏輯賦值并規(guī)定高低電平4.真值表ABF000010100111二極管與門(mén)的真值表A、B全1，F(xiàn)才為1?？梢?jiàn)實(shí)現(xiàn)了與邏輯2/6/2023232二極管或門(mén)電路

1.電路2.工作原理電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VA、B為輸入信號(hào)（+3V或0V）F為輸出信號(hào)2/6/2023254.真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)了或邏輯3.邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1表示高電平（此例為≥+2.3V）用邏輯0表示低電平（此例為≤0V）ABF000011101111A、B有1，F(xiàn)就1。二極管或門(mén)的真值表2/6/202326二極管或門(mén)（a）電路（b）邏輯符號(hào)（c）工作波形5.邏輯符號(hào)6.工作波形7.邏輯表達(dá)式F＝A+B2/6/2023273.邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1表示高電平（此例為≥+3.6V）用邏輯0表示低電平（此例為≤0.3V）4.真值表AF0.3V+VCC3.6V0.3VAF0110三極管非門(mén)的真值表A與F相反可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)了非邏輯Y=A2/6/2023294二極管、三極管與非門(mén)電路R1DR2F+12V+3V三極管非門(mén)D1D2AB+12V二極管與門(mén)邏輯式：&ABF邏輯符號(hào)：2/6/202330二、三極管門(mén)電路驗(yàn)證實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)目的1、掌握數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)與使用方法;2、加深理解二極管、三極管飽和導(dǎo)通和截止；3、熟悉二極管、三極管門(mén)電路構(gòu)成的方法；4、理解二極管門(mén)電路、三極管門(mén)電路的邏輯關(guān)系。2/6/202331二、實(shí)訓(xùn)儀器及設(shè)備

1、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2、二極管（IN4007)2個(gè)3、三極管（9011）1個(gè)4、發(fā)光二極管1個(gè)5、電阻若干6、導(dǎo)線(xiàn)若干2/6/202332三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)S1、S2按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為“0”，斷開(kāi)為“1”），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？2/6/2023332、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)S1、S2按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為“1”，斷開(kāi)為“0”），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？(注意,請(qǐng)將電路圖中兩個(gè)二極管反過(guò)來(lái)接,圖中是錯(cuò)的)2/6/2023343、實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，開(kāi)關(guān)S1按表所列要求設(shè)置（開(kāi)關(guān)閉合為“1”，斷開(kāi)為“0”），寫(xiě)出發(fā)光二極管的狀態(tài)（點(diǎn)亮為“1”，滅為“0”），判斷此電路構(gòu)成什么門(mén)電路？2/6/2023354、實(shí)驗(yàn)電路