文档介绍：第2章门电路 概述 半导体二极管和三极管的开关特性 分立元件门电路 TTL 门电路 CMOS 门电路 概述门电路是用以实现逻辑关系的电子电路。门电路分立元件门电路集成门电路双极型集成门( DTL 、 TTL ) MOS 集成门 NMOS PMOS CMOS 正逻辑:用高电平表示逻辑 1,用低电平表示逻辑 0 负逻辑:用低电平表示逻辑 1,用高电平表示逻辑 0 在数字系统的逻辑设计中,若采用 NPN 晶体管和 NMOS 管,电源电压是正值,一般采用正逻辑。若采用的是 PNP 管和 PMOS 管,电源电压为负值, 则采用负逻辑比较方便。今后除非特别说明,一律采用正逻辑。 概述一、正逻辑与负逻辑 V I控制开关 S的断、通情况。 S断开, V O为高电平; S接通, V O为低电平。 V I S Vcc V 概述二、逻辑电平 10 5V 0V 2V 高电平下限低电平上限实际开关为晶体二极管、三极管以及场效应管等电子器件逻辑电平?高电平 U H: ?输入高电平 U IH ?输出高电平 U OH ?低电平 U L: ?输入低电平 U IL ?输出低电平 U OL ?逻辑“0”和逻辑“1”对应的电压范围宽, 因此在数字电路中,对电子元件、器件参数精度的要求及其电源的稳定度的要求比模拟电路要低。 概述一、二极管伏安特性 半导体二极管和三极管的开关特性 i D( mA)u D (V) 硅 PN 结伏安特性 U BR 0门坎电压 U th 反向击穿电压二极管的单向导电性: ①外加正向电压( >U th),二极管导通,导通压降约为 ; ②外加反向电压,二极管截止。 u D (V) i D (mA ) 半导体二极管的开关特性利用二极管的单向导电性,相当于一个受外加电压极性控制的开关。当u I=U IL时, D导通, u O==U OL--- 开关闭合 u I 二极管开关电路 u o D R二、二极管开关特性 半导体二极管和三极管的开关特性假定: U IH= ,U IL=0 当u I=U IH时, D截止, u o==U OH--- 开关断开 半导体二极管和三极管的开关特性一、双极型三极管结构 双极型三极管的开关特性因有电子和空穴两种载流子参与导电过程,故称为双极型三极管。 NPN 型 PNP 型 半导体二极管和三极管的开关特性二、双极型三极管输入特性 0 BE( V) 输入特性曲线 i B( μA) b i C 硅料 NPN型三极管 c e i B双极型三极管的应用中,通常是通过 b,e 间的电流 i B控制 c,e 间的电流 i C实现其电路功能的。因此,以 b,e 间的回路作为输入回路, c,e 间的回路作为输出回路。输入回路实质是一个 PN结,其输入特性基本等同于二极管的伏安特性。 半导体二极管和三极管的开关特性三、双极型三极管输出特性 b i C 硅料 NPN型三极管 c e i B 截止区 i B =0 mA A 放大区 i c (mA) 饱和区 u ce (V) u ces 0放大区:发射结正偏,集电结反偏; u be>u T,u bc<0;起放大作用。截止区:发射结、集电极均反偏, u bc<0V ,u be<0V ;一般地, u be< 时, i b?0V,i c?0V;即认为三极管截止。饱和区:发射结、集电极均正偏; u be>V T,u bc>V T;深度饱和状态下, 饱和压降 U CEs约为 。