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数字电子技术,第三章.ppt

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第3章 门电路 《数字电子技术基础》教学课件 半导体二极管门电路 3.2 TTL门电路 3.5 CMOS门电路 3.3 概述 3.1 目录 广东工业大学 自动化学院 3.1 概述 广东工业大学 自动化学院 什么是门?其内部电路是什么样的,如何实现相应的逻辑功能? 门电路有哪些参数?如何正确使用? 本章主要讲述门电路的结构与工作原理、门电路外特性以及如何正确使用门电路。 3.1 概述 在门电路中,输入和输出信号都是用高、低电平表示的,代表逻辑状态的1、0。 常用的门电路有与门、或门、非门(反相器)、与非门、或非门、异或门等。 门电路 广东工业大学 自动化学院 ——用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的电子电路,简称门电路。 高、低电平 高电平和低电平都不是一个固定的数值,而是有一定的变化范围。 3.1 概述 开关S为半导体二极管、三极管或场效应管。通过输入信号控制管子工作在截止、导通(即开、关)两个状态,以输出高、低电平。 广东工业大学 自动化学院 获得高、低电平的基本开关电路: 单开关电路 互补开关电路 3.1 概述 广东工业大学 自动化学院 正、负逻辑 若用高电平表示逻辑1,低电平表示逻辑0,则称这种表示方法为正逻辑; 反之,若用高电平表示0,低电平表示1,则称这种表示方法为负逻辑。 若无特别说明,本书中将采用正逻辑。 从集成度不同 --数字集成电路可分为小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)、超大规模(VLSI)四类。 从电路的形式不同 --数字电路可分为集成电路和分立电路 从制造工艺不同 --数字电路可分为单极型、双极型 和 混合型电路 3.1 概述 广东工业大学 自动化学院 数字电路的分类 目前使用最多的是CMOS(单极型)和TTL(双极型)电路 集成度:一块芯片中含有等效逻辑门或元器件的个数 广东工业大学 自动化学院 3.1 概述 3.2 半导体二极管门电路 一、理想开关的开关特性 广东工业大学 自动化学院 静态特性 ① 断开 ② 闭合 动态特性 ① 开通时间 ② 关断时间 普通开关:静态特性好,动态特性差 半导体开关:静态特性较差,动态特性好 3.2 半导体二极管门电路 二、二极管的开关特性 广东工业大学 自动化学院 静态特性 ① 外加正向电压(正偏) 二极管导通(相当于开关闭合) ② 外加反向电压(反偏) 二极管截止(相当于开关断开) 3.2 半导体二极管门电路 广东工业大学 自动化学院 动态特性 1. 二极管的电容效应 结电容 C j 扩散电容 C D 电容效应使二极管的通断需要一段延迟时间才能完成 2. 二极管的开关时间 (反向恢复时间) ton — 开通时间 toff — 关断时间 二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。 3.2 半导体二极管门电路 广东工业大学 自动化学院 二极管开关电路 高电平:VIH=VCC 低电平:VIL=0 VI=VIH D截止,VO=VOH=VCC VI=VIL D导通,VO=VOL≈ 0V 3.2 半导体二极管门电路 广东工业大学 自动化学院 三、 二极管与门 3V 0V 与门(AND gate) UD = 0.7 V 真值表 A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 Y = AB 电压关系表 uA/V uB/V uY/V D1 D2 0 0 0 3 3 0 3 3 导通 导通 0.7 导通 截止 0.7 截止 导通 0.7 导通 导通 3.7 符号: 3.2 半导体二极管门电路 广东工业大学 自动化学院 四、 二极管或门 uY/V 3V 0V 符号: 或门(OR gate) UD = 0.7 V 真值表 A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 电压关系表 uA/V uB/V D1 D2 0 0 0 3 3 0 3 3 导通 导通 - 0.7 截止 导通 2.3 导通 截止 2.3 导通 导通 2.3 Y = A + B 二极管门电路的缺点: 电平有偏移 广东工业大学 自动化学院 3.2 半导体二极管门电路 带负载能力差 只用于IC内部的逻辑单元 一、 MOS管的开关特性 3.3 CMOS门电路 广东工业大学 自动化学院 MOS管又称为绝
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