M二201二极管三极管门电路课件

1、2022/9/271一、二极管、三极管的开关特性 1 二极管的开关特性2 三极管的开关特性2022/9/261一、二极管、三极管的开关特性 1 二极管2022/9/272 1、掌握二极管导通和截止特性、导通和截止等效电路； 2、掌握三极管导通和截止特性、导通和截止等效路； 3、了解二极管和三极管开关时间。二、三极管开关特性之课题目标：2022/9/262 1、掌握二极管导通和截止特性、导通和2022/9/273 数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管工作在开关状态,即:导通状态：相当于开关闭合截止状态：相当于开关断开。逻辑变量两状态开关： 在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：0和1；电子开关有两

2、种状态：闭合、断开。半导体二极管、三极管和MOS管，则是构成这种电子开关的基本开关元件。2022/9/263 数字电路中的晶体二极管、三极管和2022/9/274 (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UAK = 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： 2022/9/264 (1) 静态特性： 闭合时2022/9/275客观世界中，没有理想开关。乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很

3、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。2022/9/265客观世界中，没有理想开关。2022/9/2761 二极管的开关特性 1. 静态特性及开关等效电路正向导通时UD(ON)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2022/9/2661 二极管的开关特性 1. 静态特性2022/9/277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2022/9/267反向截止时 二极管的伏安特性曲线2022/9/278 二极

4、管的开关等效电路(a) 导通时 (b) 截止时 二极管的伏安特性曲线开启电压理想化伏安特性曲线2022/9/268 二极管的开关等效电路 二极2022/9/2792. 动态特性：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 ：二极管从导通到截止所需的时间。一般为纳秒数量级（通常tre 5ns ）。2022/9/2692. 动态特性：若输入信号频率过高，2022/9/27102 三极管的开关特性 1. 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，

5、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。三极管的三种工作状态（a）电路 （b）输出特性曲线2022/9/26102 三极管的开关特性 1. 静2022/9/2711开关等效电路(1) 截止状态 条件：发射结反偏特点：电流约为0 2022/9/2611开关等效电路(1) 截止状态 条件：2022/9/2712(2)饱和状态条件：发射结正偏，集电结正偏特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅2022/9/2612(2)饱和状态条件：发射结正偏，集电结2022/9/2713三极管开关等效电路(a) 截止时 (b) 饱和时2022/9/2613三极管开关等效电路2022/

6、9/27142. 三极管的开关时间（动态特性） 三极管的开关时间 开启时间ton 上升时间tr延迟时间td关闭时间toff下降时间tf存储时间ts2022/9/26142. 三极管的开关时间（动态特性） 三2022/9/2715(1) 开启时间ton 三极管从截止到饱和所需的时间。ton = td +tr td ：延迟时间 tr ：上升时间(2) 关闭时间toff 三极管从饱和到截止所需的时间。toff = ts +tf ts ：存储时间（几个参数中最长的；饱和越深越长）tf ：下降时间toff ton 。开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。2022/9/2615(1) 开启时间ton

7、 (2) 关闭2022/9/2716二、二极管、三极管门电路 1 二极管与门电路2 三极管或门电路3 三极管非门电路及驱动作用4 二极管、三极管与非门电路2022/9/2616二、二极管、三极管门电路 1 二极管与2022/9/27171、掌握二极管与门、或门电路；2、掌握三极管非门电路及驱动作用；3、掌握二极管三极管与非门电路；4、通过实验验证二极管、三极管门电路的逻辑功能。二、三极管门电路之课题目标：2022/9/26171、掌握二极管与门、或门电路；二、三极2022/9/2718门电路的概念： 实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或门，实现非

8、运算的叫非门，也叫做反相器，等等。分立元件门电路和集成门电路: 分立元件门电路：用分立的元件和导线连接起来构成的门电路。简单、经济、功耗低，负载差。 集成门电路：把构成门电路的元器件和连线都制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了集成门电路。现在使用最多的是CMOS和TTL集成门电路。2022/9/2618门电路的概念：分立元件门电路和2022/9/2719 电位指绝对电压的大小；电平指一定的电压范围。 高电平和低电平：在数字电路中分别表示两段电压范围。 例：上面二极管与门电路中规定高电平为3V，低电平0.7V。 又如，TTL电路中，通常规定高电平的额定值为3V，但从2V到5V都算高电平；

9、低电平的额定值为0.3V，但从0V到0.8V都算作低电平。关于高低电平的概念 2022/9/2619 电位指绝对电压的大小2022/9/2720逻辑状态赋值 在数字电路中，用逻辑0和逻辑1分别表示输入、输出高电平和低电平的过程称为逻辑赋值。 经过逻辑赋值之后可以得到逻辑电路的真值表，便于进行逻辑分析。2022/9/2620逻辑状态赋值 在数字电路中，2022/9/27211 二极管与门电路 1. 电路2. 工作原理A、B为输入信号 （+3V或0V）F 为输出信号 VCC+12V 电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V2022/9/2621

10、1 二极管与门电路 1. 电路2. 2022/9/2722用逻辑1表示高电平（此例为+3V）用逻辑0表示低电平（此例为0.7V）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3. 逻辑赋值并规定高低电平4. 真值表ABF000010100111 二极管与门的真值表A、B全1，F才为1。可见实现了与逻辑2022/9/2622用逻辑1表示高电平（此例为+3V）A2022/9/27235. 逻辑符号6. 工作波形(又一种表示逻辑功能的方法）7. 逻辑表达式FA B二极管与门（a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形2022/9/26235. 逻辑符号二极管与门2022/9/2

11、7242 二极管或门电路 1. 电路2. 工作原理电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VA、B为输入信号（+3V或0V）F为输出信号 2022/9/26242 二极管或门电路 1. 电路2.2022/9/27254. 真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可见实现了或逻辑3. 逻辑赋值并规定高低电平用逻辑1表示高电平（此例为+2.3V）用逻辑0表示低电平（此例为0V）ABF000011101111A、B有1，F就1。 二极管或门的真值表2022/9/26254. 真值表ABF0V0V0V0V3V2022/9/

12、2726 二极管或门（a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形5. 逻辑符号6. 工作波形7. 逻辑表达式FA+ B2022/9/2626 二极管或门5. 逻辑符号2022/9/27273 三极管非门电路（反相器） 非门(a) 电路 （b）逻辑符号1. 电路2. 工作原理A、B为输入信号 （+3.6V或0.3V）F为输出信号 AF0.3V+VCC3.6V0.3V2022/9/26273 三极管非门电路（反相器） 非门2022/9/27283. 逻辑赋值并规定高低电平用逻辑1表示高电平（此例为+3.6V）用逻辑0表示低电平（此例为0.3V）4. 真值表AF0.3V+VCC3.6V0.3VAF01

13、10 三极管非门的真值表A与F相反可见实现了非逻辑Y=A2022/9/26283. 逻辑赋值并规定高低电平用逻辑1表2022/9/27294 二极管、三极管与非门电路R1DR2F+12V+3V三极管非门D1D2AB+12V二极管与门逻辑式：&ABF逻辑符号：2022/9/26294 二极管、三极管与非门电路R1DR22022/9/2730二、三极管门电路验证实训一、实训目的1 、掌握数字电路实验箱的结构与使用方法;2、加深理解二极管、三极管饱和导通和截止；3、熟悉二极管、三极管门电路构成的方法；4、理解二极管门电路、三极管门电路的逻辑关系。2022/9/2630二、三极管门电路验证实训一、实训

14、目的12022/9/2731二、实训仪器及设备 1、数字逻辑实验箱 1台2、二极管（IN4007) 2个3、三极管（9011） 1个4、发光二极管 1个5、电阻 若干6、导线 若干2022/9/2631二、实训仪器及设备 1、数字逻辑实验箱2022/9/2732三、实训内容及步骤1、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置（开关闭合为“0”，断开为“1”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？2022/9/2632三、实训内容及步骤1、实验电路如图所示2022/9/27332、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置（开关闭合为“1”，断开为“0”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？(注意,请将电路图中两个二极管反过来接,图中是错的)2022/9/26332、实验电路如图所示，开关S1、S2按2022/9/27343、实验电路如图所示，开关S1按表所列要求设置（开关闭合为“1”，断开为“0”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？2022/9/26343、实验电路如图所示，开关S1按表所列2022/9/27354、