3.1-晶体管的开关特性-3.2基本逻辑门电路

1第3章集成逻辑门电路•3.1概述•3.2半导体二极管逻辑门电路•3.3MOS集成逻辑门电路•3.4TTL集成逻辑门电路•*3.5TTL与CMOS电路的接口2门电路分立元件门电路集成门电路双极型集成门（DTL、TTL）MOS集成门集成逻辑门中使用的开关器件是：晶体管场效应管研究它们的开关特性门电路是数字系统最基本的单元电路。与门、或门、与非门、或非门、异或门等。3.1概述3ViVoK5VRK断开----K闭合----可用二极管、三极管、MOS管代替Vo=5v输出高电平Vo=0v输出低电平3.1.1获得高低输出电平的原理电路43.1.2、高、低电平的概念电平就是电位，在数字电路中，人们习惯于高、低电平一词来描述电位的高低。它们表示的都是一定的电压范围，而不是一个固定不变的数值。高电平的电压范围：1.8-5V低电平的电压范围：0-0.8V0V5V0.8V1.8V正逻辑10负逻辑0153.2.1晶体二极管的开关特性二极管正偏与等效电路–+1kΩ5V(a)(b)–RVcc0.7V++–i+–0.7v3.2半导体二极管逻辑门电路6Vcc–R+(b)–5V+0mA–5V+1kΩ(a)二极管反偏与等效电路7tVi0(a)ti0(b)tre二极管动态电流波形8VCC=+5VAFR=2.8KBCABCF00000101001110010111011100000001&ABCFIILIIL=(VCC-0.7)/RIIL=(5-0.7)/2.8K=1.5mA3.2.2二极管与门电路9思考如下问题：（1）试问IIL，IIL1，IIL2，IIL3其值各为多少？它们之间有何关系？（设VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）IIL3IIL2FIIL&IIL1VCC=+5VAFR=2.8KBCIIL1IIL2IIL3IIL&将几个输入端并联使用时，总的输入低电平电流与使用单个输入端的输入低电平电流基本相等。IIL=(5-0.7)/2.8（mA）IIL1=IIL2=IIL3=IIL/310（2）在下图中，IIH，IIH1，IIH2，IIH3其值各为多少？它们之间有何关系？（设VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）。IIH3FIIHIIH2+6V&IIH1VCC=+5VAFR=2.8KBC将几个输入端并联使用时，总的输入高电平电流将按并联输入端的数目加倍。IIH1+6VIIH2IIH3输入高电平电流IIH=二极管反向饱和电流113.2.3半导体二极管或门电路R=2.8KABCFABCF01110100100001010011011101111111≥1ABCF123.4.1晶体三极管的开关特性1.晶体三极管的工作状态截止、放大、饱和iC/mAVCE/V截止区饱和区80μA60μA40μA20μAIB=0放大区0RCRBVCCvivoiBiCb13RCRBVCCvivoiBiCb截止：发射结、集电结都反偏vi0.7viB≈0iC≈0vo≈VCC放大：发射结正偏、集电结反偏vo=vce=VCC-iCRCvi0.7viB0iC=βiB饱和：发射结、集电结都正偏0.7viB0vo=vces≈0.3vβiBiCviVCE/V截止区饱和区80μA60μA40μA20μAIB=0放大区014iC/mAVCE/V截止区饱和区80μA60μA40μA20μAIB=0放大区0饱和判别条件：IB≥IBS饱和：ICS(VCC-0.3)/RC临界饱和：IBS=ICS/b15RCRBVCCvivoiBiCb(a)截止：vi0.7viB≈0iC≈0vo≈VCC放大：vo=vce=VCC-iCRCvi0.7viB0iC=βiB饱和：vi0.7viB0vo=vces≈0.3viCS=(VCC–0.3)/RCiB≥IBS判断三极管是否饱和的条件IBS=(VCC–0.3)/βRC16RCRBVCCvivoiBiCb(a)例1.在所示电路中，若VCC=5V,RC=1kΩ,RB=30kΩ时，试分析计算：(1)b=100，试求vi=0V和vi=3V时的输出电压vo解：vi=0V时,VBE=Vi=0V∴三极管截止,Vo=VCC=5Vvi=3V时,047.011003.05=.-=-=BSICESVCCV=CRbCSIb077.0=307.03-=-BRBESViV=Bi由于：iBIBS，三极管饱和，所以输出电压vo=0.3V17(2)若b=50其余条件不变，再求vi=0V和vi=3V时的输出电压vo=?(VCC=5V,RC=1kΩ,RB=30kΩ)解：vi=0V时,Vo=5Vvi=3V时,0.094150=.==BSICESV=CRbCSIb5--CCV3.0077.0=307.03-=BRBESViV=Bi由于：iBIBS，所以三极管处于放大状态-RCRBVCCvivoiBiCb18vo=VCC－iCRCiC=bIB=50×0.077=3.85mA5v1KΩ？三极管处于放大状态时，vo=?RCRBVCCvivoiBiCb(a)vo=1.15V19(3)分析VCC,vi,RB,RC,b的大小如何变化才有利于三极管的饱和？饱和条件？iB≥IBS-=BSICESVCCV=CRbCSIb-BRBESViV=Bi时有利于三极管饱和。VCCviRBRCbRCRBVCCvivoiBiCb(a)202．晶体管的动态特性tofftonVO00ViRCRBVCCvivoiBiCb(a)ton:开通时间toff:关闭时间21R1DR2AF+5V+3V嵌位二极管3.三极管非门uAuF3V0.3V0V3.7V22D1D2AB+5V二极管与门与非门R1DD5F+5V+3V三极管非门D423同样，我们利用二极管或门和三极管非门串联可构成或非门。即如果将与门的输出和或非门的输入相连，便构成与或非门，即FABC=FABCD=24作业3.10