逻辑函数的最小项.PPT

第一章 数字电路基础 1.1 概 述 1.2 晶体管的开关特性 1.3 数制和码 1.4 逻辑函数 1.5 逻辑函数的标准形式 1.6 逻辑函数的化简 本章小节 1.1 概 述 一、信号 1.模拟信号 是指在时间和数值上都是连续变化的信号，如传统调频、调幅方式传送的广播电视信号等； 2.数字信号 是指信号的变化在时间上是不连续的，即它在时间和幅度上是离散的。 二、电路 1.模拟电路 能够对模拟信号进行传送、加工及处理的电子电路。 2.数字电路 能够对数字信号进行传递、加工及处理的电子电路。 3.集成电路 将二极管、三极管、电阻等元器件组成的具有一定逻辑功能的电路（即分立元件电路），集中制作在一块很小的半导体材料基片上。 三、数字电路的优点 1．工作可靠性高、抗干扰能力强 2．集成度高 3．数字集成电路功耗低、通用性强、成本低 4．必威体育官网网址性好。 1．2 晶体管的开关特性 概述 1.2.1 晶体二极管的开关特性 1.2.2 晶体三极管的开关特性 1．2 晶体管的开关特性 由模拟电路知识可知，在理想状态下，晶体二极管正偏导通时其正向压降为0，相当于短路状态，而反偏截止时其反向电流为0，相当于开路状态；晶体三极管工作在饱和区时其b-e、c-e之间呈现的电阻很小，相当于短路状态，而工作于截止区时其b-e、c-e之间均呈现很高的电阻，相当于开路状态。 晶体管的这种特性与理想开关的特性十分相似。 所谓理想开关就是指开关接通时其接触电阻为0，相当于短路状态；开关断开时其绝缘电阻为无穷大，电流等于0，处于开路状态，且开关状态的转换能在瞬间完成。因此，在数字电路中，晶体二极管、晶体三极管常被作为开关器件来使用。 1．2．1 晶体二极管的开关特性 由于实际中使用的晶体二极管不可能是理想的，因此，晶体二极管从截止到饱和或是从饱和到截止都需要一定的时间。在低速开关电路中，二极管导通与截止两种状态之间的转换过程可以看作是无惰性的，转换时间可以不考虑；但在高速开关电路中就必须加予考虑了；又由于二极管从截止转换到导通所需要的时间很短，因此它对开关速度的影响可忽略不计；我们只分析二极管由导通到截止的过程，即：反向恢复过程。 当输入电压由正向UF突然变到反向UR时，理想情况下，二极管应立即由导通变为截止，流过二极管的电流为反向漏电流IS，如图1.1（c）所示。但由于二极管并非是理想的，实际电流如图1.1（d）所示。反向电流持续一段时间ts后，按指数规律减小，经过一段时间tr，电流下降到0．1IR，然后电流逐渐减小到反向电流IS，二极管才截止。 其中，反向恢复时间tR=ts+tr。 二极管产生反向恢复过程的根本原因：由于正向工作时，PN结两边存贮了多余的少数载流子，消散该存贮电荷是需要时间的。除了少数载流子的存贮效应会引起开关的惰性外，二极管的结电容也有影响。当正向工作时P区的空穴和N区的电子进入空间电荷区，使阻挡层变窄，空间电荷量减少，而当PN结由正偏变为反偏时，阻挡层变宽，空间电荷量增加。PN结的这个作用如同一个电容器一样，故称为结电容。因此，产生反向恢复过程的原因可归结为存贮电荷效应和结电容效应。 反向恢复时间tR的大小除了与管子本身的性能有关外，与正向导通电流和反向电流的大小也有关。正向电流越小，则存贮的少数载流子电荷少，tR就短，反向电流越大，则对存贮电荷的驱散速度越快，tR短。因此，为了减小反向恢复时间，应该尽量减小正向电流与反向电流的比值。 1．2．2 晶体三极管的开关特性 由于晶体三极管发射结、集电结同晶体二极管的PN结一样，都存在存贮电荷效应和结电容效应，因此，晶体三极管在截止状态与饱和状态之间转换时也具有过渡特性，即状态的转换不可能在瞬间完成，一定有时间的延时。 在图1.2（a）所示电路中，若三极管基极输入电压为一理想的矩形波，理想条件下其集电极电流iC和集电极电压uCE的波形也应是理想的矩形波，但实际的波形却是如图1.2（d）所示，它们的上升沿和下降沿都变化缓慢，而且上升部分和下降部分与输入波形相比都有时延。产生这种情况的原因同样是因为存贮电荷效应和结电容效应。 在图1.2（a）中，我们规定ui正跳变开始到iC上升至0.9IC(sat)所需要的时间称为开通时间，用tON表示；而从ui负跳变开始到iC下降至0.1IC(sat)所需要的时间称为关断时间，用toff表示；开通时间tON与关断时间toff总称为三极管的开关时间，它随管子不同而有很大差别，其大小影响三极管的开关速度。 1.3 数制和码 概述 1