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肖合九 教授;第2章 门电路 ;第2章 门电路; 1、什么是门电路：实现基本和常用逻辑运算的电子电路，称为逻辑门电路。它是数字电路中最基本的单元。 2、门电路的主要类型：门电路的主要类型有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。; 1、高电平和低电平：高电平和低电平是两种状态，是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。 右图2.4～5V范围内的电压，都称为高电平，用UH表示。 0～0.8V范围内的电压，都称为低电平，用UL表示。 2、正逻辑和负逻辑：用1表示高电平，用0表示低电平，称为正逻辑赋值，简称正逻辑。用1表示低电平，用0表示高电平，称为负逻辑赋值，简称负逻辑。;半导体二极管最显著的特点是具有单向导电性能。; 一、静态特性 1、半导体二极管的结构示意图、符号和伏安特性 半导体二极管的结构示意图、符号和伏安特性???下图所示。; 2、半导体二极管的开关作用 硅半导体二极管具有下列静态开关特性： ⑴ 导通条件及导通时的特点：当外加正向电压UD＞0.7V时，二极管导通，硅半导体二极管如同一个具有0.7V压降、闭合了的开关。 ⑵ 截止条件及截止时的特点：当外加正向电压UD＜0.7V时，二极管截止，硅半导体二极管如同一个断开了的开关。; 二、动态特性 1、二极管的电容效应 二极管存在结电容Cj和扩散电容CD， Cj和CD的存在极大地影响了二极管的动态特性，无论是开通还是关断，伴随着Cj、CD的充、放电过程，都要经过一段延迟时间才能完成。; ⑴ 开通时间 当输入电压uI由UIL跳变到UIH时，二极管D要经过延迟时间td、上升时间tr之后，才能由截止状态转换到导通状态。半导体二极管的开通时间为：ton=td＋tr ;2.1.3 半导体三极管的开关特性; 一、静态特性 1、结构示意图、符号和输入、输出特性 半导体三极管的结构示意图、符号如下图所示。; 半导体三极管的输入、输出特性如下图所示。; 2、半导体三极管的静态开关特性 ⑴ 饱和导通条件及饱和时的特点 饱和导通条件：三极管基极电流iB大于其临界饱和时的数值IBS时，饱和导通。 饱和导通时的特点：对于硅三极管，饱和导通后 uBE≈0.7V，uCE＝UCES≤0.3V 如同闭合的开关。; ⑵ 截止条件及截止时的特点 截止条件： uBE＜Uo＝0.5V 式中，Uo是硅三极管发射结的死区电压。 截止时的特点：iB≈0，iC≈0 如同断开的开关。; 二、动态特性 半导体三极管和二极管一样，在开关过程中也存在电容效应，都伴随着相应电荷的建立和消散过程，因此都需要一定时间。; ⑴ 开通时间 当输入电压uI由UIL＝－2V跳变到UIH＝3V时，三极管需要经过延迟时间td和上升时间tr之后，才能由截止状态转换到饱和导通状态。开通时间为 ton=td＋tr ; MOS管最显著的特点也是具有放大能力。不过它是通过栅极电压uGS控制其工作状态的，是一种具有放大特性的由电压uGS控制的开关元件。; N沟道增强MOS管的漏极特性和转移特性如下图所示。; 2、MOS管的静态开关特性; ⑵ 导通条件和导通时的特点 导通条件：当uGS大于UTN时， MOS管将处于导通状态。 导通时的特点：MOS管导通之后，如同一个具有一定导通电阻RON闭合了的开关。; 二、动态特性 1、MOS管极间电容 MOS管三个电极之间，均有电容存在，它们分别是栅源电容CGS、栅漏电容CGD和漏源电容CDS。在数字电路中，MOS管的动态特性，即开关速度是受这些电容充、放电过程制约的。; ⑴ 开通时间 当输入电压uI由UIL＝0V跳变到UIH＝VDD时，MOS管需要经过导通延迟时间td1和上升时间tr之后，才能由截止状态转换到饱和导通状态。开通时间为 ton=td1＋tr ;2.2 分立元器件门电路 ; 整理上述估算结果，可得左下表所示电压关系表。;二、二极管或门 ;0 1 1 1; 对于图2.2.1（a）所示电路的电压关系表（如下），在状态赋值时若采用正逻辑，即用1表示高电平、用0表示低电平，就得到前面所讲的正与门逻辑真值表。;2.2.2 三极管非门（反相器）;图2.2.3（a）;二、MOS三极管非门 ; 若用A、Y分别表示uI、uY且采用正逻辑后得到的逻辑真值表如右下表。;作业题 P132 2.1 2.2 P135 题2.2最左边的图(a) P136 题2.3(a) ;2.3 CMOS集成门电路 ;NMOS管的电路符号及转移特