数字电子技术基础课件 第3章-1.ppt

第三章门电路 第1讲 一 什么是门电路 重点 二 二极管的开关特性 重点 三 二极管与门四 二极管或门五 三极管的开关特性 重点 六 三极管非门七 MOS管的开关特性 重点 八 MOS管非门 一 什么是门电路 重点 用以实现基本逻辑运算 与 或 非 和复合逻辑运算 与非 或非 与或非 同或 异或 的单元电路称为门电路 门电路实质就是开关电路 门只有开和关两种状态 本章介绍的就是具体的开关电路的实现办法 即介绍逻辑符号的内部 以后的使用过程中就不管内部电路了 只拿出电路符号使用 注重他的外部特性 基本开关电路与逻辑电平 我们的任务是寻找一种开关器件 用外高低电平控制该器件的开与关 采用正逻辑 且有一定高低电平宽容度 如3 0V以上都是 1 0 7伏以下都是 0 思考与讨论 电平与电压的区别是什么 1 静态特性 断开时 开关两端的电压不管多大 等效电阻ROFF 无穷 电流IOFF 0 闭合时 流过其中的电流不管多大 等效电阻RON 0 电压UON 0 2 动态特性 开通时间ton 0关断时间toff 0 理想开关的开关特性 客观世界中 没有理想开关 继电器 接触器等开关的静态特性十分接近理想开关 但动态特性很差 无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要 半导体二极管 三极管和MOS管做为开关使用时 其静态特性不如机械开关 但动态特性很好 数字电路中正是采用了二极管 三极管和MOS管工作在开关状态 导通状态相当于开关闭合 截止状态相当于开关断开 静态特性 正向导通时VON 0 7V 硅 0 3V 锗 rD 几 几十 相当于开关闭合 二极管的伏安特性曲线 二 二极管的开关特性 重点 正向等效电路一 Vcc和RL都很小时 正向等效电路二 rD与RL比可以忽略 正向等效电路三 rD和VON都忽略 VON 反向截止时反向饱和电流极小反向电阻很大 约几百k 相当于开关断开 二极管的伏安特性曲线 反向理想开关 动态特性 理解与记忆 若输入信号频率过高 二极管会双向导通 失去单向导电作用 因此高频应用时需考虑此参数 二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间 通常后者所需的时间长得多 反向恢复时间tre 是指反向电流从它的峰值衰减到峰值的十分之一所经过的时间 一般为纳秒数量级 通常tre 5ns 三 二极管与门 单个二极管构成的开关电路Vcc 5V当A 5V时 Y为高电平 当A 0V时 Y 0 7V Y Y A B 缺点 1 多级电平偏移 2 负载电阻的改变会影响输出高电平 四 二极管或门 Y A B 缺点 1 多级电平偏移 2 负载电阻的改变会影响输出高电平 静态特性及开关等效电路 在数字电路中 三极管作为开关元件 主要工作在饱和和截止两种开关状态 放大区只是极短暂的过渡状态 五 三极管的开关特性 双极型 1 截止状态 Vi为低电平时 满足VBE VON 2 饱和状态 满足iB IBS 三极管的动态特性 三极管的开关时间 六 三极管非门 书上有关计算例题自学 七 MOS管的开关特性 重点 静态特性 说明 VDS不是为0 而是很小 K为常数 与沟道载流子迁移率 绝缘层介电常数 栅层厚度 沟道宽度 沟道长度有关 MOS管的开关等效电路 动态特性 与双极型三极管基本相同 其它类型的MOS管 八 MOS管非门 A Y 总结 以上非门用的都是单开关 主要缺点是功耗比较大 为了克服