哈工大《数字电路》课件第3章门电路课堂用0809013

1 Harbin Institute of Technology 《数字电路》 课件----------------- 内部资料 第三章 门电路 在现代数字电子设备，如微机及各种数控装置中，执行逻辑及数字运算的电路，几乎都是选用各种功能的集成电路组装而成的。随着微电子技术的进步，集成电路不但性能日益改善，而且规模（即单位芯片面积中听容纳的晶体管数目）也不断增加，因而电路块的功能也愈显复杂。 众所周知，现代数字集成电路，就是在半导体硅一类材料的芯片上，用特殊工艺制造出大量晶体管，同时布上适当的连线，再经测试和封装而成。数字集成电路中的晶体管，多数是工作在开关状态的，与模拟电路中晶体管的小信号(线性)工作状态有很大的不同。 TTL，MOS 及 ECL。等类逻辑门的基本结构、工作原理、外部特性及应用知识。 3.1 晶体管的开关特性及反相器 3.1.1 晶体二极管特性曲线及等效电路 2 作用：限幅、钳位 3.l.2 晶体管三极开关(反相器)及其特性 (1) 特性曲线的折线化和等效电路 NPN 晶体管共射极开关电路，即反相器。 其中v i 为输入控制方波 输入特性图(c) 输出特性图(d) 当电源电压Vcc及负载电阻Rc 确定后，晶体管的工作点可以落在三种不同的区域，即放大(线性)区、饱和区及截止区，完全由基极电流来决定: 3 ◆ 饱和区：iB≥IBS 临界饱和点: 集-射极间压降Vce 很小 Vces≈0.2~ 0.3 ◆ 截止区：VBE < 0 ◆ 饱和区、截止区等效电路 CCCCSBSRVII00(2) 分布电容对反相器的影响 4 (4) 场效应管(FET)开关 图3-10 共射晶体管开关特性 结型FET ：J-FET ，主要用于模拟电路 金属-氧化物-半导体：MOS-FET，Metal Oxide Semiconductor－FET 主要用于数字电路 (3) 开关特性 由饱和经放大到截止时，电荷消散时间 5 特点：电压型，开关特性好，功耗低，容易集成 缺点：速度较慢 N 沟道增强型MOS管反相器 6 RD 可用有源负载代替 传输时延 3.2 早期门电路 3.2.1 二极管门电路 （a） F＝ABC （b） F＝A＋B＋C 表 3-1 二极管门电路的电平真值表 A B C F(V) A B C F(V) 0 0 0 0.7 VCC＝＋5V 0 0 0 0 0 0 5 0.7 VIL＝ 0V 0 0 5 4.3 0 5 0 0.7 VIH＝ 5V 0 5 0 4.3 0 5 5 0.7 0 5 5 4.3 7 3.2.2 电阻－晶体管逻辑门（RTL） 3.2.3 二极管－晶体管逻辑门（DTL） 3-3 晶体管—晶体管逻辑门(TTL) I 区 II 区 III 区 8 3-3-1 T T L 基...