数字电子技术第三章第一讲.ppt

* 练习： 1) 化简F＝∑m(1,3,6,,7,10,11，13，15)为最简与或式 2) 化简F＝(A+B)(A+B+C)(A+C)(B+C+D)为最简与或式 3) 化简F＝∑m(2,6,7,12,15)+ ∑d(0,3,4,10,11,13,14) 为最简与或式 第三章　 门电路 第一讲　分立元件门电路 第二讲　T T L门电路 第三讲　CMOS门电路 一、基本概念 1)门电路： 所谓“门”，就是一种开关元件，在一定条件下它能允许信号通过，条件 不满足时，就封锁信号通过。因此，门电路的输入信号与输出信号之间存在 一定的逻辑关系。具有实现基本逻辑关系的门电路称为逻辑门电路。 常用门电路:与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门. 2)电子电路中的逻辑状态： 数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电 平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）。 (1)正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 (2)负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。 用电阻、电容、二极管、晶体管等分立元件构成的逻辑门电路。 分立元件门电路: 集成逻辑门 3)获得高低电平的原理： 用输入信号控制开关，使输出电位不同。 附图2.1.1原理图和逻辑图 二、半导体二极管的开关特性： 二极管在电路中表现为一个受外加电压vi极性控制的开关。具有单向导电性。 1)理想二极管构成的电路： D相当于开关S，vo受vi控制。 附图２.１.２　理想二极管构成电路 2）实际二极管的特性曲线及等效电路： 　　特性曲线 等效电路 电压和电流波形 附图２.１.３　特性曲线、等效电路、电压电流波形 实际二极管两端电压和电流波形如下： (1)外加电压突然由反向变为正向时，导通电流要稍微滞后一点。 (2)外加电压突然由正向变为反向时，有较大的瞬间反导电流流过。 三、半导体三极管的开关特性 1）双极型三极管的开关特性 ①双极型三极管的结构： 三个极、二个结有PNP NPN 两种。 附图２.１.４三极管的基本结构 ②输入输出特性： 输入特性 输出特性（三个区：截止区、放大区、饱和区）。 附图２.１.５三极管输入输出特性 ③基本开关电路及等效电路： 附图２.１.６基本开关电路 ④动态开关特性： 三极管在截止与饱和导通两种状态迅速转换时电流的变化要滞于电压的变化 。 附图２.１.７三极管迅速转换时电流电压的变化 2）MOS管的开关特性 ①MOS管的结构 N沟道增强型 三个极：S D G ②输入特性和输出特性（共源接法） 输入特性：栅极和衬底间有绝缘层，输入电流为0，不用 画输入特性曲线。 输出特性：漏极特性曲线 三个区： 截止区、可变电阻区、恒流区 附图２.１.８　ＭＯＳ管的输入输出特性 ③基本开关电路： 用MOS管代替开关S 。 附图２.１.8 基本开关电路 ④ 等效电路： 附图２.１.９等效电路 ⑤MOS管的四种类型 ： N沟道增强型 P沟道增强型 N沟道耗尽型 P沟道耗尽型 N沟道耗尽型 　　　P沟道耗尽型 四、最简单的与、或、非门电路 1）二极管与门 （a）电路 （b）逻辑符号 0V 5V （1）VA=VB=0V。此时二极管D1和D2都导通，由于二极 管正向导通时的钳位作用，VL≈0V。 （2）VA=0V，VB=5V。此时二极管D1导通，由于钳位作 用，VL≈0V，D2受反向电压而截止。 （3）VA=5V，VB=0V。此时D2导通，VL≈0V，D1受反 向电压而截止。 （4）VA=VB=5V。此时二极管D1和D2都截止，VL=VCC =5V。 把上述分析结果归纳起来列入表2.1.1中，如果采用正逻辑体制，很容易看出它实现逻辑运算： 附图２.１.１０与门输入输出电压的关系 2）二极管或门电路 可见，它实现或逻辑运算： L=A+B。同样，可用增加输入端 和二极管的方法，构成更多输入端的或门。 0V 5V 3） 三极管非门电路 三极管组成的非门电路，非门又称反相器。设输入信号为+5V或0V。此电路只有以下两种工作情况： （1）VA=0V。此时三极管的发射结电压小于开启电压，满足截止条件，所以管子截止，VL=VCC=5V。 （2）VA=5V。此时三极管的发射结正偏，管子导通，只要合理选择电路参数，使其满足饱和条件IB＞IBS，则管子工作于饱和状态，有VL=VCES≈0V（0.3V）。 把上述分析结果列入表中，此电路不管采用正逻辑体制 还是负逻辑体制，都满足非运算的逻辑关系。 5 0 0 5 输出 VL（V） 输入 VA（V） 1 0