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文檔簡介
第二章門電路
2.1半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管的開關(guān)特性
2.1.1二極管的開關(guān)特性因?yàn)榘雽?dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦裕运喈?dāng)于一個(gè)受外加電壓極性控制的開關(guān).
1.二極管靜態(tài)開關(guān)特性(a)電路圖(b)輸入高電平時(shí)的等效電路(c)輸入低電平時(shí)的等效電路
圖2.1二極管靜態(tài)開關(guān)電路及其等效電路
2.1.2三極管的開關(guān)特性
1.三極管的三種工作狀態(tài)
(1)截止?fàn)顟B(tài):當(dāng)VI小于三極管發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓時(shí),IB=ICBO≈0,IC=ICEO≈0,VCE≈VCC,三極管工作在截止區(qū),對應(yīng)圖1.4.5(b)中的A點(diǎn)。
三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)的條件為:發(fā)射結(jié)反偏或小于死區(qū)電壓此時(shí),若調(diào)節(jié)Rb↓,則IB↑,IC↑,VCE↓,工作點(diǎn)沿著負(fù)載線由A點(diǎn)→B點(diǎn)→C點(diǎn)→D點(diǎn)向上移動(dòng)。在此期間,三極管工作在放大區(qū),
其特點(diǎn)為IC=βIB。三極管工作在放大狀態(tài)的條件為:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏
(2)放大狀態(tài):當(dāng)VI為正值且大于死區(qū)電壓時(shí),三極管導(dǎo)通。有
若再減小Rb,IB會(huì)繼續(xù)增加,但I(xiàn)C已接近于最大值VCC/RC,不會(huì)再增加,三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)。飽和時(shí)的VCE電壓稱為飽和壓降VCES,其典型值為:VCES≈0.3V。三極管工作在飽和狀態(tài)的電流條件為:IB>IBS電壓條件為:集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均正偏
(3)飽和狀態(tài):保持VI不變,繼續(xù)減小Rb,當(dāng)VCE=0.7V時(shí),集電結(jié)變?yōu)榱闫?,稱為臨界飽和狀態(tài),對應(yīng)圖(b)中的E點(diǎn)。此時(shí)的集電極電流稱為集電極飽和電流,用ICS表示,基極電流稱為基極臨界飽和電流,用IBS表示,有:二、二極管或門電路
(a)電路圖(B)邏輯符號(hào)(C)工作波形
二極管或門的工作原理
四、組合邏輯門電路
1.與非門電路 與非門電路及其邏輯符號(hào) (a)電路圖(b)邏輯符號(hào)2、或非門電路或非門電路及其邏輯符號(hào)(a)電路圖(b)邏輯符號(hào)工作原理①輸入低電平:Ui=0,Uo=1②輸入高電平:Ui=1,Uo=0
二CMOS門電路或非門
驅(qū)動(dòng)管并聯(lián)負(fù)載管并聯(lián)或非:有1出0,全1出1四.三態(tài)門2.4TTL集成與非門電路如果把分立元件電路中的半導(dǎo)體器件、電阻、電容及導(dǎo)線等都制造在一個(gè)半導(dǎo)體基片(通常是硅片)上,構(gòu)成一個(gè)完整的電路,封裝在一個(gè)管殼內(nèi),就是集成門電路?;诎雽?dǎo)體工藝的特點(diǎn),集成電路中管子制造較容易,占芯片面積小,但電容和高阻值電阻制造較困難,占芯片面積較大。因此,在數(shù)字集成電路中,一般都避免使用電容和高阻值電阻,往往多用管子。數(shù)字集成電路可以分成兩大類:一類以雙極型晶體管為基本器件,稱為雙極型數(shù)字集成電路,屬于這一類的有TTL等;另一類以MOS晶體管為基本器件,稱為MOS型(或單極型)數(shù)字集成電路,屬于這一類的有NMOS和CMOS等。
數(shù)字集成電路按半導(dǎo)體器件:按照集成度(即每一片硅片中所含元、器件數(shù))的高低,可將集成電路分成小規(guī)模集成電路(smallscaleIntegration,簡稱SSI),中規(guī)模集成電路(MediumScaleIntegration,簡稱MSI),大規(guī)模集成電路(LargeScaleIntegration,簡稱LSI)和超大規(guī)模集成電路(VeryLargeScaleIntegration,簡稱VLSI)。
1.TTL集成與非門電路結(jié)構(gòu)
電路組成:Ⅰ:輸入級V1多發(fā)射極管Ⅱ:中間級(倒相級)V2R2R3Ⅲ:輸出級V3V4為射極輸出器與V5構(gòu)成推拉式輸出級
①輸入有低電平0.3V時(shí),K點(diǎn)電位為1V,V1導(dǎo)通,V2、V5截止,V3、V4導(dǎo)通。(F為3.6V高電平。)
②輸入全為高電平3V,則K點(diǎn)電位3.7V,在三個(gè)PN結(jié)的鉗制下,VK=2.1v,V1集電結(jié)正偏,發(fā)射結(jié)反偏。
R1處于倒置工作狀態(tài)(B反)R1V5-飽和,M點(diǎn)電位1V,則V3——微通,V4——截止(則F=0.3V低電平)
由①、②得F=
2.工作原理
2.工作原理工作區(qū)
1、
AB段:UI<0.6V且UO=UOH
2、DE段:UI>1.5V且UO=UOL飽和區(qū)
線形區(qū)3、BC段:0.6v<UI<1.3V則UI↑UO↓(V5截止)轉(zhuǎn)折區(qū)4、CD段:1.3V<UI<1.5VUI↑UO↓(利用之可構(gòu)成振蕩電路。如產(chǎn)生矩形波)
b.關(guān)門電平、開門電平和閾值電壓(1)關(guān)門電平在保證輸出為標(biāo)準(zhǔn)高電平USH(常取USH=3V)時(shí),允許輸入低電平的最大值稱為關(guān)門電平,用UOFF表示。由上圖可得UOFF≈1.0V。顯然,只有當(dāng)輸入uI<UOFF時(shí),與非門才關(guān)閉,輸出高電平。
在保證輸出為標(biāo)準(zhǔn)低電平USL(常取USL=0.3V)時(shí),允許輸入高電平的最小值稱為開門電平,用UON表示。由上圖可得UON≈1.2V。顯然,只有當(dāng)uI>UON時(shí),與非門才開通,輸出低電
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