數字電路與邏輯設計第3章(已修改)

　

【正文】 與非門 的邏輯功能： 輸入有“ 0”，輸出為“ 1” 輸入全為“ 1”，輸出才為“ 0” F1=AB 或非門 的邏輯功能： 輸入有“ 1”，輸出為“ 0” 輸入全為“ 0”，輸出才為“ 1” F2=A+B 異或門 的邏輯功能： 輸入相同，輸出為“ 0” 輸入不同，輸出為“ 1” A B F =1 F=A?B 知 識 回 顧 F1=AB F2=A+B A B F =1 F=A?B 內部電路是什么樣的，如何實現相應的邏輯功能？ 內部電路不同，邏輯功能相同，如何正確使用？ 知 識 回 顧 第三章 邏輯門電路 半導體器件的開關特性 TTL邏輯門電路 MOS邏輯門電路 基本邏輯門電路 PN結的構成 半導體材料經不同摻雜過程，可使其內部的電子和空 穴的濃度各不相同。 濃度大的稱為多數載流子，濃度小 的稱為少數載流子。 多子為電子的是 N型材料；多子為空穴的是 P型材料。 晶體二極管和三極管由 P型和 N型半導體材料復合而 成， P型和 N型半導體材料貼在一起，其接合部稱為結。 二極管有一個結，三極管有兩個結。 半導體器件的開關特性 二極管的開關特性 半導體器件的開關特性 PN陽 極陰 極陽 極陰 極（ a ） 結 構 示 意 圖 （ b ） 符 號Di＋－Dv + u i R L －+u o－ D開關電路 I F 0. 5 0. 7 i D ( mA ) u D ( V ) 伏安特性 U BR Is + u i = 0V R L －+u o－ Du i = 0V 時的等效電路 + + － u i = 5 V R L －+u o－ D 0 .7 Vu i = 5 V 時的等效電路ui＝ 0V時，二極管截止，如同開關斷開， uo＝ 0V。 ui＝ 5V時 ， 二極管導通 ， 如同 ， uo＝ 。 Ui，二極管截止， iD= Is 。 Ui，二極管導通。 iD= Is ( e q v / k T 1 ) 二極管的瞬態開關特性 反向恢復時間 是 影響二極管開關特性的 主要因素 三極管的開關特性 半導體器件的開關特性 N +NPbcebce集 電 極發 射 極基 極集 電 區集 電 結發 射 區發 射 結基 區（ a ） 結 構 示 意 圖 （ b ） 符 號三極管的符號及結構圖如圖所示： 三個極 —— 基極（ b）、發射極（ e）、集電極（ c）。 兩個 PN結 —— 發射結、集電結。 UBE= VI RBIB VO= UCE= VCC RCIC N P N 型三極管截止、放大、飽和 3 種工作狀態的特點 工作狀態 截 止 放 大 飽 和 條 件 VB＜ VE VB＜ VC iB＝ 0 VB VE VB＜ VC 0 ＜ iB＜ IBS VB VE VB VC iB＞ IBS 偏置情況 發射結反偏 集電結反偏 uBE0 ， uBC0 發射結正偏 集電結反偏 uBE0 ， uBC0 發射結正偏 集電結正偏 uBE0 ， uBC0 集電極電流 iC＝ 0 iC＝ β iB iC＝ ICS ce 間電壓 uCE＝ VCC uCE＝ VCC－iCRc uCE＝ UC E S＝0. 3V 工 作 特 點 ce 間等效電阻 很大， 相當開關斷開 可變 很小， 相當開關閉合 Q2ui iB e Rb biC ( m A ) 直流負載線 VCC Rc 0+ VCCiC uo工作原理電路 輸出特性曲線80 μ A60 μ A40 μ A20 μ AiB=00 UC E S VCC uCE(V ) 0 u BE ( V )輸入特性曲線iB( μ A )Q1Q Rc c＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － 截止狀態 飽和狀態 iB≥IBS ui= uo=+VCC ui=UIH uo= ＋ － Rb Rc +VCC b c e ＋ － ＋ ＋ － － 飽和區 截止區 放 大 區 10k Ωui iB eRb b+ VCC= + 5ViC uo Rc1k Ω cβ = 40② ui=，因為 uBE，iB=0，三極管工作在截止狀態，ic=0。因為 ic=0，所以輸出電壓： ① ui=1V時 ， 三極管導通 ， 基極電流： 因為 0iBIBS，三極管工作在放大狀態。iC=βiB=50 =，輸出電壓： ?????bBEiB Ruui三極管臨界飽和時的基極電流： ??????cC E SiBS RuuI?uo=uCE=UCCiCRc= 1= uo=VCC=5V ③ ui＝ 3V時，三極管導通，基極電流： ???Bi而 mA0 9 ?BSI因為 iBIBS，三極管工作在飽和狀態。輸出電壓： uo＝ UCES＝ 三極管瞬態開關特性 延遲時間 上升時間 存儲時間 下降時間 對上升沿 ： 三極管從截止到導通，稱為開通時間 TO