數(shù)字電路及數(shù)字系統(tǒng)設計教學課件全解

第二章門電路第二章門電路§21概述一、正邏輯與負邏輯正邏輯:用高電平表示邏輯1,用低電平表示邏輯0負邏輯:用低電平表示邏輯1,用高電平表示邏輯0正負邏輯之間存在著簡單的對偶關系,例如正邏輯與門等同于負邏輯或門等。在數(shù)字系統(tǒng)的邏輯設計中,若采用NPN晶體管和NMOS管電源電壓是正值,一般采用正邏輯。若采用的是PNP管和PMOS管,電源電壓為負值,則采用負邏輯比較方便。今后除非特別說明,一律采用正邏輯。數(shù)字系統(tǒng)中所用的為兩值邏輯0和1,一般用高、低電平來表示,我們利用開關S獲得高、低電平。如圖1示V控制開關S的斷、通情況。S斷開,Vo為高電平S接通,V為低電平。使用的實際開關為晶體二極管、三極管以及場效應管等電子器件。邏輯電平冷高電平VH:大于給定電平值的電壓范圍輸入高電平Vca輸出高電平VoH冷低電平V:小于給定電平值的電壓范圍c輸入低電平Vuc輸出低電平VoL邏輯“0和邏輯“1”對應的電壓范圍寬,因此在數(shù)字電路中,對電子元件、器件參數(shù)精度的要求及其電源的穩(wěn)定度的要求比模擬電路要低邏輯電平示意圖vo電平上限最小值0豆〔口in下限最大值0L〔■int正邏輯負邏揖、門電路概述工藝分類雙極型門電路MOS門電路Bi-CMOS電路基本邏輯門電路與門、或門、非門常用門電路與門、或門、非門與非門、或非門、與或非門、同或、異或222半導體三極管和三極管的開關特性221半導體二極管開關特性、二極管伏安特性T26m!(結溫為27℃,T=300K)二極管的反向飽和電流;k-玻爾茲曼常數(shù)1.381*1023K;T--力學溫度;V--加到二極管兩端的電壓;q-電子電荷1.6*1019C杯答生由駛么9應用于二極管外應用于二極管電路應用于二極管電路電阻R值輸入電壓V正向電路輸入電與其動態(tài)rD電幅值與VoN差別壓V正向峰值阻等量級場不大,且R>>rDVp>VoN的場合,數(shù)字電且R>>ID的場路屬于此類⌒、二極管開關特性導通條件及特點條件:VD>0.7V特點:相當于07V電壓降的閉合開關截止條件及特點條件:Vn<0.7V特點:相當于完全斷開的開關利用二極管的單項導電性,相當于一個受外加電壓極性控制的開關。如圖示假定:VIH,II二極管D的正向電阻為0,反向電阻為∞R(在數(shù)字電路中,為便于分析,取單一值D硅管0.7V,鍺管0.3V)Kv.則當V=Vm時,D截止,v=VOHEVCOSV=VH時,D導通四、師極管致本特性繼荷消散時梨綺聲筏占內部建立起足夠的電荷梯度后才開始有擴散電流形成,即濃度梯度建立產(chǎn)生的延遲a延遲時間由PN結正向動態(tài)結電容及其結電阻和外電路等效電阻形成的時間常數(shù)決定外加電壓由突然變?yōu)闀r,因PN結尚有定數(shù)量的存儲電荷,所以有較大的瞬態(tài)反向電流流過。隨著存儲電荷的消散,