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文檔簡介
第2章邏輯門電路2.1二極管及三極管的開關特性2.2基本邏輯門電路2.1.1二極管的開關特性
2.1.2三極管的開關特性
2.2.1二極管與門2.2.2二極管或門2.2.3關于高低電平的概念及狀態(tài)賦值2.2.4二極管非門(反相器)2.2.5關于正邏輯和負邏輯的概念返回結束放映2/6/20231復習請回憶實現(xiàn)與、或、非邏輯的開關電路形式?它們有何共同特點?開關電路與邏輯電路是如何聯(lián)系起來的?2/6/202322.1二極管及三極管的開關特性數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和MOS管工作在開關狀態(tài)。導通狀態(tài):相當于開關閉合截止狀態(tài):相當于開關斷開。邏輯變量←→兩狀態(tài)開關:在邏輯代數(shù)中邏輯變量有兩種取值:0和1;電子開關有兩種狀態(tài):閉合、斷開。半導體二極管、三極管和MOS管,則是構成這種電子開關的基本開關元件。2/6/20233客觀世界中,沒有理想開關。乒乓開關、繼電器、接觸器等的靜態(tài)特性十分接近理想開關,但動態(tài)特性很差,無法滿足數(shù)字電路一秒鐘開關幾百萬次乃至數(shù)千萬次的需要。半導體二極管、三極管和MOS管做為開關使用時,其靜態(tài)特性不如機械開關,但動態(tài)特性很好。2/6/202352.1.1二極管的開關特性
返回1.靜態(tài)特性及開關等效電路正向導通時UD(ON)≈0.7V(硅)0.3V(鍺)RD≈幾Ω~幾十Ω相當于開關閉合圖2-1二極管的伏安特性曲線2/6/20236反向截止時反向飽和電流極小反向電阻很大(約幾百kΩ)相當于開關斷開圖2-1二極管的伏安特性曲線2/6/202372.動態(tài)特性:若輸入信號頻率過高,二極管會雙向導通,失去單向導電作用。因此高頻應用時需考慮此參數(shù)。二極管從截止變?yōu)閷ê蛷膶ㄗ優(yōu)榻刂苟夹枰欢ǖ臅r間。通常后者所需的時間長得多。反向恢復時間tre:二極管從導通到截止所需的時間。一般為納秒數(shù)量級(通常tre≤5ns)。2/6/202392.1.2三極管的開關特性
1.靜態(tài)特性及開關等效電路在數(shù)字電路中,三極管作為開關元件,主要工作在飽和和截止兩種開關狀態(tài),放大區(qū)只是極短暫的過渡狀態(tài)。圖2-3三極管的三種工作狀態(tài)(a)電路(b)輸出特性曲線返回2/6/202310開關等效電路(1)截止狀態(tài)條件:發(fā)射結反偏特點:電流約為02/6/202311圖2-4三極管開關等效電路(a)截止時(b)飽和時2/6/2023132.三極管的開關時間(動態(tài)特性)圖2-5三極管的開關時間
開啟時間ton
上升時間tr延遲時間td關閉時間toff下降時間tf存儲時間ts2/6/202314(1)開啟時間ton
三極管從截止到飽和所需的時間。ton=td+tr
td:延遲時間
tr:上升時間(2)關閉時間toff
三極管從飽和到截止所需的時間。toff=ts+tf
ts:存儲時間(幾個參數(shù)中最長的;飽和越深越長)tf:下降時間toff>ton
。開關時間一般在納秒數(shù)量級。高頻應用時需考慮。2/6/2023152.2.1二極管與門電路
1.電路2.工作原理A、B為輸入信號(+3V或0V)F為輸出信號VCC=+12V表2-1電路輸入與輸出電壓的關系ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V返回2/6/202317用邏輯1表示高電平(此例為≥+3V)用邏輯0表示低電平(此例為≤0.7V)ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3.邏輯賦值并規(guī)定高低電平4.真值表ABF000010100111表2-2二極管與門的真值表A、B全1,F(xiàn)才為1??梢妼崿F(xiàn)了與邏輯2/6/2023185.邏輯符號6.工作波形(又一種表示邏輯功能的方法)7.邏輯表達式F=AB圖2-6二極管與門(a)電路(b)邏輯符號(c)工作波形2/6/2023194.真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可見實現(xiàn)了或邏輯3.邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1表示高電平(此例為≥+2.3V)用邏輯0表示低電平(此例為≤0V)ABF000011101111A、B有1,F(xiàn)就1。表2-2二極管或門的真值表2/6/202321圖2-7二極管或門(a)電路(b)邏輯符號(c)工作波形5.邏輯符號6.工作波形7.邏輯表達式F=A+B2/6/2023222.2.3關于高低電平的概念及狀態(tài)賦值電位指絕對電壓的大?。浑娖街敢欢ǖ碾妷悍秶?。高電平和低電平:在數(shù)字電路中分別表示兩段電壓范圍。例:上面二極管與門電路中規(guī)定高電平為≥3V,低電平≤0.7V。又如,TTL電路中,通常規(guī)定高電平的額定值為3V,但從2V到5V都算高電平;低電平的額定值為0.3V,但從0V到0.8V都算作低電平。1.關于高低電平的概念
返回2/6/2023232.2.4非門(反相器)
圖2-8非門(a)電路(b)邏輯符號1.電路2.工作原理A、B為輸入信號(+3.6V或0.3V)F為輸出信號AF0.3V+VCC3.6V0.3V返回2/6/2023253.邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1表示高電平(此例為≥+3.6V)用邏輯0表示低電平(此例為≤0.3V)4.真值表AF0.3V+VCC3.6V0.3VAF0110表2-4三極管非門的真值表A與F相反可見實現(xiàn)了非邏輯Y=A2/6/2023262.2.5關于正邏輯和負邏輯的概念
正邏輯體系:用1表示高電平,用0表示低電平。負邏輯體系:用1表示低電平,用0表示高電平。
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