三極管的開關(guān)特性門電路教程演示文稿

1、三極管的開關(guān)特性門電路教程演示文稿第一頁，共六十一頁。（優(yōu)選）三極管的開關(guān)特性門電路教程第二頁，共六十一頁。2. 2 二極管和三極管的開關(guān)特性二極管導(dǎo)通條件及導(dǎo)通時的特點:二極管截止條件及截止時的特點:第三頁，共六十一頁。第四頁，共六十一頁。第五頁，共六十一頁。較大的反向漂移電流一般為納秒數(shù)量級出現(xiàn)大量的反向電流的原因：第六頁，共六十一頁。 在數(shù)字電路中，三極管是作為開關(guān)使用的。 三極管截止相當(dāng)于開關(guān)斷開；三極管飽和相當(dāng)于開關(guān)閉合；因此我們最關(guān)心三極管截止和飽和時的情況。 一、開關(guān)特性2.2.2 三極管的開關(guān)特性第七頁，共六十一頁。圖2.2.6 雙極型三極管的特性曲線 (a)輸入特性曲線 (b

2、)輸出特性曲線第八頁，共六十一頁。圖2.2.8 用圖解法分析圖2.2.7電路 (a)電路圖 (b)作圖方法第九頁，共六十一頁。截止.飽和條件:截止條件: 飽和條件:第十頁，共六十一頁。圖2.2.9 雙極型三極管的開關(guān)等效電路 (a)截止?fàn)顟B(tài) (b)飽和導(dǎo)通狀態(tài)第十一頁，共六十一頁。圖2.3.1 二極管與門2.3 最簡單的與、或、非門電路第十二頁，共六十一頁。圖2.3.2 二極管或門第十三頁，共六十一頁。圖2.3.3 三極管非門（反相器）第十四頁，共六十一頁。 2.4 TTL門電路 TTL（Transistor-Transistor-Logic) 目前，我們使用的TTL門電路和中、小規(guī)模集成電路

3、以74 / 54系列為主，包括做實驗時所使用的芯片，都是這一系列產(chǎn)品。 74 / 54 系列又根據(jù)功耗的大小，速度的快慢等分為幾個子系列，如74SXX、 74LSXX、74ALSXX、74HXX和74FXX等等。 （一）、TTL門電路 我們以TTL與非門電路為例，分析一下TTL電路的特點，特別是輸出級的結(jié)構(gòu)，因為大多數(shù)TTL門電路的輸出級都是這種結(jié)構(gòu)。 第十五頁，共六十一頁。圖2.4.1 TTL反相器的典型電路第十六頁，共六十一頁。非門內(nèi)部電路工作原理A 為0.2v 5v 3.4V2.1v1v1v0.9v1.4v0.7v0.3v3.6v0.5v第十七頁，共六十一頁。2、推拉輸出電路 推拉輸出電

4、路： 推拉輸出因T4和T5你通我止，你止我通而得名。它也叫圖騰柱（Totem pole）輸出，有源上拉電路（Active pull-up）。 本推拉輸出電路由T4、T5、D2及R4組成，它的特點是無論輸出電平是高是低，輸出阻抗始終較低，負(fù)載能力強。同時，電路轉(zhuǎn)換速度快。 此電路相當(dāng)于反相器電路有一個阻值可變的集電極電阻RC，三極管飽和時變大，有利于加大飽和程度，降低輸出電壓；三極管截止時變小，有利于三極管退出飽和，降低高電平輸出阻抗。第十八頁，共六十一頁。二、TTL非門的主要外部特性 1、電壓傳輸特性 V0 隨 Vi 變化的規(guī)律 ab段：截止區(qū) Vi1.3v以后 V0加速下降。 de段：飽和區(qū)

5、 VI增大。第十九頁，共六十一頁。2.4.4 其它TTL門圖2.4.20 TTL與非門電路第二十頁，共六十一頁。圖2.4.22 TTL或非門電路第二十一頁，共六十一頁。圖2.4.23 TTL與或非門第二十二頁，共六十一頁。圖2.4.24 TTL異或門第二十三頁，共六十一頁。圖2.4.25 推拉式輸出級并聯(lián)的情況二、OC門第二十四頁，共六十一頁。圖2.4.26 集電極開路與非門的電路和圖形符號第二十五頁，共六十一頁。圖2.4.27 OC門輸出并聯(lián)的接法及邏輯圖OC門電路可以實現(xiàn)線與，高電壓、大電流的驅(qū)動能力很強，但失去了推拉功耗低、輸出速度快的優(yōu)點。第二十六頁，共六十一頁。圖2.4.31 三態(tài)輸

6、出門的電路圖和圖形符號 （a）控制端高電平有效 （b）控制端低電平有效三、三態(tài)門Enable:控制端，又稱使能端第二十七頁，共六十一頁。三態(tài)輸出門 三態(tài)：電路輸出端可以處于三種狀態(tài)：高電平、低電平和懸空態(tài)。 推拉輸出的特點是T4、T5輪流導(dǎo)通，如果我們使T4、T5全都截止，則輸出端處于懸空態(tài)，也稱高阻態(tài)。第二十八頁，共六十一頁。圖2.4.32 用三態(tài)輸出門接成總線結(jié)構(gòu)第二十九頁，共六十一頁。圖2.4.33 用三態(tài)輸出門實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸?shù)谌?，共六十一頁。第三十一頁，共六十一頁?.6 CMOS 門電路 2.6.1、CMOS反相器工作原理 CMOS 電路的結(jié)構(gòu)特點是： 一個N溝道管和一個P溝

7、道管配 對使用，即N、P互補（Comp- lementary）。 P管作負(fù)載管，N管作輸入管， 兩管柵極接在一起。 注意：P溝的開啟電壓是負(fù)值 柵極電壓要低于源極。 兩管導(dǎo)通時的電阻較小為RON 兩管截止時的電阻很大為ROFF 第三十二頁，共六十一頁。N溝道增強型和P溝道增強型第三十三頁，共六十一頁。 (1) 當(dāng)輸入電壓VI為低電平時，VI=0 T1管導(dǎo)通，T2管截止，輸出電壓V0為： VDD (2) 當(dāng)輸入電壓VI為高電平時，VI=VDD T1管截止，T2管導(dǎo)通，輸出電壓V0為：0v 與 TTL 反相器相比，輸出高電平更高(= VDD)， 穩(wěn)態(tài)時，且總有一個管子是截止的，工作電流極小，功耗極

8、低。第三十四頁，共六十一頁。圖2.6.2 CMOS反相器的電壓傳輸特性第三十五頁，共六十一頁。圖2.6.3 CMOS反相器的電流傳輸特性第三十六頁，共六十一頁。圖2.6.4 不同VDD下CMOS反相器的噪聲容限第三十七頁，共六十一頁。圖2.6.5 CMOS反相器輸入端噪聲容限與VDD的關(guān)系第三十八頁，共六十一頁。圖2.6.6 CMOS反相器的輸入保護電路 （a）CC4000系列的輸入保護電路 （b）74HC系列的輸入保護電路第三十九頁，共六十一頁。圖2.6.7 CMOS反相器的輸入特性 （a）圖2.6.6 (a)電路的輸入特性 （b）圖2.6.6 (b)電路的輸入特性第四十頁，共六十一頁。圖2

9、.6.8 vO= VOL時CMOS反相器的工作狀態(tài)第四十一頁，共六十一頁。圖2.6.9 CMOS反相器的低電平輸出特性第四十二頁，共六十一頁。圖2.6.10 vO= VOH時CMOS反相器的工作狀態(tài)第四十三頁，共六十一頁。圖2.6.11 CMOS反相器的高電平輸出特性第四十四頁，共六十一頁。圖2.6.12 CMOS反相器傳輸延遲時間的定義第四十五頁，共六十一頁。圖2.6.13 VDD 和CL對傳輸延遲時間的影響第四十六頁，共六十一頁。圖2.6.14 CMOS反相器的交流噪聲容限第四十七頁，共六十一頁。圖2.6.15 CMOS反相器的瞬時導(dǎo)通電流第四十八頁，共六十一頁。圖2.6.16 CMOS反相器對負(fù)載電容的充、放電電流第四十九頁，共六十一頁。圖2.6.17 CMOS反相器的靜態(tài)漏電流 （a） vI= 0 （b） vI=VDD第五十頁，共六十一頁。圖2.6.18 CMOS與非門第五十一頁，共六十一頁。圖2.6.19 CMOS或非門第五十二頁，共六十一頁。圖2.6.20 帶緩沖級的CMOS與非門電路第五十三頁，共六十一頁。圖2.6.21 帶緩沖級的CMOS或非門電路第五十四頁，共六十一頁。圖2.6.22 漏極開路輸出的與非門CC40107第五十五頁，共六十一頁。圖2.6.23 CMOS傳輸門的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號第五十六頁，共六十一頁。圖2.6.24 CMOS傳輸門中兩個MOS管