第八课数字集成电路精读.pptVIP

第三节 数字集成电路 第三节 数字集成电路 1. 晶体三极管的开关特性及其 在数字电路中的应用 2.常用数字集成电路的类型 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 在数字电路中，用电平的高和低来代表逻辑1和逻辑0 不同类型的逻辑电路，其高、低电平的电压值有不同的界定规则。 0~2V 0V 3~5V 5V CMOS 0~0.8V 0.3V 2.4~5V 3V TTL 范围 标称值 范围 标称值 低电平 高电平 电路 类型 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 晶体三极管 晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 晶体三极管的结构及类型 三极管都有发射极e、基极b和集电极c三个电极。有两种类型：PNP和NPN型三极管。 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 非门开关模型 在左图中，开关闭合时，开关所呈现的电阻为0，使得开关两端的电压也就是输出电压UO为0，输出低电平。 反之，若开关断开，因为电阻R上没有电流流过，R上的电压为0，所以输出电压等于电源电压，即输出高电平。 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 在刚才的门电路中，使用的是机械开关，但由于机械开关不仅体积大、寿命短、操作不方便，而且开关的速度低，所以在门电路中不能使用机械开关，必须用电子开关，如晶体管或MOS管（金属氧化物半导体场效应管）做成的开关。如下图： 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 电路试验 3V电源 3V电源 开关 6V灯泡 NPN三极管 100欧姆电阻 47K电位器 发光二极管 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 通过试验我们可以发现，三极管存在截止和饱和两种状态，截止状态相当于开关断开，饱和状态相当于开关闭合，因而可以当作开关使用，其条件与现象是： 饱和：条件——输入信号足够大（高电平）； 现象——三极管流过的电流较大，而集电极与发射极之间的电压只 有0.2V左右（低电平） 截止：条件——输入信号足够小（低电平）； 现象——三极管没有电流流过，集电极与发射极之间的电压与电源 电压相近（高电平） 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 MOS管的开关特性 G是栅极，相当于基极，用来控制电流的大小。 D是漏极，相当于集电极，通常通过电阻接电源。 S是源极，相当于发射极，通常接地。 1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 晶体三极管和MOS管的区别 普通的晶体三极管是电流控制的器件，即基极必须注入电流方能使三极管导通。 MOS管属于电压控制器件，在栅极和源极之间加适当的电压就能使MOS管导通。 2.常用数字集成电路的类型 数字电路都已集成化 按规模分类 小规模集成电路 中规模集成电路 大规模、超大规模集成电路 2.常用数字集成电路的类型 按结构工艺分 厚膜集成电路 薄膜集成电路 混合集成电路 半导体集成电路 TTL CMOS 2.常用数字集成电路的类型 目前，世界上生产最多、使用最多的就是半导体数字集成电路，最常用的有TTL和CMOS两种。 TTL（晶体管-晶体管逻辑）是用普通晶体三极管构成的集成电路，与CMOS相比，其运行速度较快，允许负载流过的电流较大，但消耗功率较大。 CMOS（互补MOS电路）电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率最低，但工作速度较TTL的低，允许负载流过的电流较TTL的小。 2.常用数字集成电路的类型 TTL集成电路实例 这是一个555时基电路，也是TTL的一种。它有8个脚，在这个电子器件里做了调整，5脚空着不用，把4脚和8脚合接正电源。7、6、2脚是信号输入脚，1脚接电源负极，3脚是信号输出脚。 4 3 1 7 6 2 基本工作原理：通过6、2脚的信号输入来控制3脚的信号输出。6脚输入高电平时，3脚输出低电平；2脚输入低电平时，3脚输入高电平。 2.常用数字集成电路的类型 时基电路的功能演示 课堂小结 1、晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用 2、常用数字集成电路的类型 课后练习 观察一下你们所住小区的楼道灯的工作方式，在按了开关之后灯会亮，但过一会自己会暗掉，不需要我们去关掉。利用我们今天所学习的晶体三极管的开关特性，可以思考一