第二章逻辑门电路优秀文档

第二章逻辑门电路二极管、三极管的开关特性二极管逻辑门电路三.TTL逻辑门电路四.射极耦合逻辑门电路(自学)五.CMOS逻辑门电路六.各种工艺的逻辑门之间的接口问题1、逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。2、逻辑门电路的分类二极管门电路三极管门电路TTL门电路MOS门电路PMOS门CMOS门逻辑门电路分立门电路集成门电路NMOS门序(1)加正向电压VF时，二极管导通，管压降VD可忽略。二极管相当于一个闭合的开关。一、二极管的开关特性（一）二极管的静态开关特性

可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压vi控制的开关。当外加电压vi为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换过程就是二极管开关的动态特性。(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二极管相当于一个断开的开关。

（二）二极管开关的动态特性ts为存储时间，tt称为渡越时间，tre＝ts十tt称为反向恢复时间。使二极管开关速度受到限制过程2.产生反向恢复过程的原因：反向恢复时间tre就是存储电荷消散所需要的时间。

同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多，一般可以忽略不计。二．三极管的开关特性（一）三极管的三种工作状态

（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图1.4.5（b）中的A点。

三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压此时，若调节Rb↓，则IB↑，IC↑，VCE↓，工作点沿着负载线由A点→B点→C点→D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，其特点为IC＝βIB。三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏

（2）放大状态：当VI为正值且大于死区电压时，三极管导通。有

若再减小Rb，IB会继续增加，但IC已接近于最大值VCC/RC，不会再增加，三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES，其典型值为：VCES。

三极管工作在饱和状态的电流条件为：IB＞IBS电压条件为：集电结和发射结均正偏

（3）饱和状态：

保持VI不变，继续减小Rb，当VCE＝0.7V时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的集电极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极临界饱和电流，用IBS表示，有:高电平为逻辑0，低电平为逻辑1为负逻辑。瞬间开始，到集电极电流iCts为存储时间，tt称为渡越时间，tre＝ts十tt称为反向恢复时间。∵IB＞IBS∴三极管饱和。8k，再将Rb改为60k，重复以上计算。∵IB＜IBS∴三极管处在放大状态。:MOS管截止，输出高电平即在VI一定（要保证发射结正偏）和VCC一定的条件下，Rb越小，β越大，RC越大，三极管越容易饱和。可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压vi控制的开关。ts和tf之和称为关闭时间toff即

toff=ts+tf。（一）二极管的静态开关特性7V时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图1.解：根据饱和条件IB＞IBS解题。例1电路及参数如图所示，设输入电压VI=3V，三极管的VBE=0.7V。（1）若β＝60，试判断三极管是否饱和，并求出IC和VO的值。（2）将RCW，重复以上计算。∵IB＞IBS∴三极管饱和。

IB

∵IB＜IBS∴三极管处在放大状态。（3）将RC改为6.8k，再将Rb改为60k，重复以上计算。由上例可见，Rb、RC、β等参数都能决定三极管是否饱和。该电路的则饱和条件可写为：即在VI一定（要保证发射结正偏）和VCC一定的条件下，Rb越小，β越大，RC越大，三极管越容易饱和。在数字电路中总是合理地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。

IBS≈0.029mA∵IB＞IBS∴三极管饱和。

＞

（二）三极管的动态特性（1）延迟时间td——从输入信号vi正跳变的瞬间开始，到集电极电流iCICS所需的时间

（2）上升时间tr——ICS上ICS所需的时间。（3）存储时间ts——从输入信号vi下跳变的瞬间开始，到集电极电流iCICS所需的时间。（4）下降时间tf——ICS下降ICS所需的时间。

1、逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。（2）放大状态：当VI为正值且大于死区电压时，三极管导通。（2）上升时间tr——二．三极管的开关特性例1电路及参数如图所示，设输入电压VI=3V，三极管的VBE=0.二极管相当于一个闭合的开关。8k，再将Rb改为60k，重复以上计算。其特点为IC＝βIB。(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。三极管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，一般为几个纳秒到几十纳秒。使二极管开关速度受到限制即在VI一定（要保证发射结正偏）和VCC一定的条件下，Rb越小，β越大，RC越大，三极管越容易饱和。瞬间开始，到集电极电流iC∵IB＞IBS∴三极管饱和。MOS管相当于一个由vGS控制的2、逻辑门电路的分类三极管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，一般为几个纳秒到几十纳秒。ts和tf之和称为关闭时间toff即

toff=ts+tf。

是存储电荷消散时间

其中：td和tr之和称为开通时间ton，即ton=td+tr；是建立基区电荷时间三极管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，一般为几个纳秒到几十纳秒。三极管的开关时间对电路的开关速度影响很大，开关时间越小，电路的开关速度越高。

三.

MOS开关的开关特性：MOS管工作在可变电阻区，输出低电平:MOS管截止，输出高电平当υI

<VT当υI

>VT(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。∵IB＞IBS∴三极管饱和。瞬间开始，到集电极电流iC三极管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，一般为几个纳秒到几十纳秒。该电路的则饱和条件可写为：ts为存储时间，tt称为渡越时间，tre＝ts十tt称为反向恢复时间。三极管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，一般为几个纳秒到几十纳秒。同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段时间称为开通时间。∵IB＜IBS∴三极管处在放大状态。8k，再将Rb改为60k，重复以上计算。开通时间比反向恢复时间要小得多，一般可以忽略不计。二极管相当于一个闭合的开关。8k，再将Rb改为60k，重复以上计算。解：根据饱和条件IB＞IBS解题。此时的集电极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极临界饱和电流，用IBS表示，有:用H和L分别表示高、低电平MOS管相当于一个由vGS控制的无触点开关。MOS管工作在可变电阻区，相当于开关“闭合”，输出为低电平。MOS管截止，相当于开关“断开”输出为低电平。1.当输入为低电平时：2.当输入为高电平时：正负逻辑的概念：用H和L分别表示高、低电平规定高电平为逻辑1，低电平为逻辑0，就是正逻辑；高电平为逻辑0，低电平为逻辑1为负逻辑。ABLLLLHH