数字电路第二章(1)课件

2.1.1理想开关的开关特性一、静态特性①断开②闭合SAK2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性2.1.1理想开关的开关特性SAK2.1半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性二、动态特性①开通时间：②关断时间：闭合）（断开断开）（闭合普通开关：静态特性好，动态特性差半导体开关：静态特性较差，动态特性好几百万/秒几千万/秒2.1.2半导体二极管的开关特性一、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)硅二极管伏安特性阴极A阳极KPN结-AK+P区N区++++++++--------正向导通区反向截止区反向击穿区0.50.7/mA/V01.结构示意图、符号和伏安特性二、动态特性1.二极管的电容效应结电容C

j扩散电容CD2.二极管的开关时间电容效应使二极管的通断需要一段延迟时间才能完成tt00(反向恢复时间)≤ton—开通时间toff—关断时间一、静态特性NPN2.1.3半导体三极管的开关特性发射结集电结发射极emitter基极base集电极collectorbiBiCec(电流控制型)1.结构、符号和输入、输出特性NNP(Transistor)(1)结构示意图和符号(2)输入特性(3)输出特性iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAiB=0024684321放大区截止区饱和区0uBE

/ViB

/µA发射结正偏

条件电流关系状态放大i

C=

iB集电结反偏饱和

iC

＜

iB两个结正偏I

CS=

IBS临界截止iB≈0,iC≈0两个结反偏饱和导通条件：+RcRb+VCC

+12V+uoiBiCTuI3V-2V2k2.3k≤因为所以二、动态特性3-2t00.9ICS0.1ICSt030.3t02.1.4MOS管的开关特性(电压控制型)MOS（Mental–Oxide–Semiconductor）

金属–

氧化物–

半导体场效应管一、静态特性1.结构和特性：(1)N沟道栅极

G漏极

DB源极

S3V4V5VuGS=6ViD/mA42643210uGS/ViD/mA43210246810uDS/V可变电阻区恒流区UTNiD开启电压UTN=2V+-uGS+-uDS衬底漏极特性转移特性uDS=6V截止区2.MOS管的开关作用：(1)N沟道增强型MOS管+VDD+10VRD20kBGDSuIuO+VDD+10VRD20kGDSuIuO开启电压UTN=2ViD+VDD+10VRD20kGDSuIuORONRD(2)P沟道增强型MOS管-VDD-10VRD20kBGDSuIuO-VDD-10VRD20kGDSuIuO-VDD-10VRD20kGDSuIuO开启电压UTP=-2ViD二、动态特性1.MOS管极间电容栅源电容C

GS栅漏电容CGD在数字电路中，这些电容的充、放电过程会制约MOS管的动态特性，即开关速度。漏源电容CDS1~3pF0.1~1pF一、门电路的概念实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的电子电路与或非与非或非异或与或非概述与门或门非门与非门或非门异或门与或非门二、逻辑变量与两状态开关低电平高电平断开闭合高电平3V低电平0V二值逻辑:所有逻辑变量只有两种取值(1或0)。数字电路:通过电子开关S的两种状态(开或关)获得高、低电平，用来表示1或0。3V3V逻辑状态1001S可由二极管、三极管或MOS管实现三、高、低电平与正、负逻辑负逻辑正逻辑0V5V2.4V0.8V高电平和低电平是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。010V5V2.4V0.8V10五、数字集成电路的集成度一块芯片中含有等效逻辑门或元器件的个数小规模集成电路SSI(SmallScaleIntegration)<10门/片或<100元器件/片中规模集成电路MSI(MediumScaleIntegration)10~99门/片或100~999元器件/片大规模集成电路LSI

(LargeScaleIntegration)

100~9999门/片或1000~99999元器件/片超大规模集成电路VLSI(VeryLargeScaleIntegration)>10000门/片或>100000元器件/片uYuAuBR0D2D1+VCC+10V2.2分立元器件门电路2.2.1二极管与门和或门一、二极管与门3V0V符号:与门（ANDgate)ABY&0V0VUD=0.7V0V3V3V0V3V3V真值表ABY000110110001Y=AB电压关系表uA/VuB/VuY/VD1D200033033导通导通0.7导通截止0.7截止导通0.7导通导通3.7二、二极管或门uY/V3V0V符号:或门（ORgate)ABY≥10V0VUD=0.7V0V3V3V0V3V3VuYuAuBROD2D1-VSS-10V真值表ABY000110110111电压关系表uA/VuB/VD1D200033033导通导通-0.7截止导通2.3导通截止2.3导通导通2.3Y=A+B一、半导体三极管非门T截止T导通2.2.2三极管非门（反相器）饱和导通条件:+VCC+5V1kRcRbT+-+-uIuO4.3kβ=30iBiCT饱和因为所以电压关系表uI/VuO/V0550.3真值表0110AY符号函数式+VCC+5V1k