数字电子技术基础第二章逻辑门电路基础[1]
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数字电子技术第二章逻辑门电路1
变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的集电
极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极临界饱 和电流，用IBS表示，有:
ICSVCCR-C 0.7V VRCCC
IBS
ICS
VCC
RC
若再减小Rb，IB会继续增加，但IC已接近于最大值VCC/RC，不会再增加， 三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES，其典型
二．三极管的开关特性
（一）三极管的三种工作状态
+ VCC
RC
iC
Rb b
c3
1
T
2
+
VI
iB
－
e
iC
VC C/RC
E
IC S D
C
0 .7V
IB 5 IB 4 = IB S IB 3
IB 2
B
IB 1
A IB= 0 v
VC C
CE
（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC ＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图1.4.5（b）中的A点。
其中：
td和tr之和称为开通时间ton， 即ton= td+tr；
是建立基区电荷时间
ts和tf之和称为关闭时间toff，即toff= ts+tf。
是存储电荷消散时间
三极管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时 间，一般为几个纳秒到几十纳秒。三极管的开关时间对 电路的开关速度影响很大，开关时间越小，电路的开关 速度越高。
当输入为低电平时： MOS管截止， 相当于开关“断开” 输出为低电平。 当输入为高电平时：
MOS管工作在可变电阻区， 相当于开关“闭合”， 输出为低电平。
极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极临界饱 和电流，用IBS表示，有:
ICSVCCR-C 0.7V VRCCC
IBS
ICS
VCC
RC
若再减小Rb，IB会继续增加，但IC已接近于最大值VCC/RC，不会再增加， 三极管进入饱和状态。饱和时的VCE电压称为饱和压降VCES，其典型
二．三极管的开关特性
（一）三极管的三种工作状态
+ VCC
RC
iC
Rb b
c3
1
T
2
+
VI
iB
－
e
iC
VC C/RC
E
IC S D
C
0 .7V
IB 5 IB 4 = IB S IB 3
IB 2
B
IB 1
A IB= 0 v
VC C
CE
（1）截止状态：当VI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC ＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图1.4.5（b）中的A点。
其中：
td和tr之和称为开通时间ton， 即ton= td+tr；
是建立基区电荷时间
ts和tf之和称为关闭时间toff，即toff= ts+tf。
是存储电荷消散时间
三极管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时 间，一般为几个纳秒到几十纳秒。三极管的开关时间对 电路的开关速度影响很大，开关时间越小，电路的开关 速度越高。
当输入为低电平时： MOS管截止， 相当于开关“断开” 输出为低电平。 当输入为高电平时：
MOS管工作在可变电阻区， 相当于开关“闭合”， 输出为低电平。
(数字电子技术基础)第2章. 门电路
（2-13）
• 小规模集成电路(SSI-Small Scale 小规模集成电路(SSI(SSI Integration)， 每片组件内包含10~100 10~100个元件 Integration)， 每片组件内包含10~100个元件 10~20个等效门 个等效门) (或10~20个等效门)。 • 中规模集成电路(MSI-Medium Scale 中规模集成电路(MSI (MSIIntegration)，每片组件内含100~1000 100~1000个元件 Integration)，每片组件内含100~1000个元件 20~100个等效门 个等效门) (或20~100个等效门)。 • 大规模集成电路(LSI-Large Scale 大规模集成电路(LSI (LSIIntegration)， 每片组件内含1000~100 000个 Integration)， 每片组件内含1000~100 000个 元件( 100~1000个等效门 个等效门) 元件(或100~1000个等效门)。 • 超大规模集成电路(VLSI-Very Large Scale 超大规模集成电路(VLSI (VLSIIntegration)， 每片组件内含100 000个元件 Integration)， 每片组件内含100 000个元件 1000个以上等效门 个以上等效门) (或1000个以上等效门)。
•
+5V
R1
T1
T5 R3
•
（2-30）
前级
后级
灌电流的计算
饱和
I OL
5 − T5压降 − T1的be结压降 = R1
5 − 0.3 − 0.7 ≈ 1.4mA = 3
（2-31）
关于电流的技术参数
名称及符号 输入低电平电流 IiL 输入高电平电流 IiH IOL 及其极限 IOL（max） IOH 及其极限 IOH (max) 含义 输入为低电平时流入输 入端的电流-1 入端的电流 .4mA。 。 输入为高电平时流入输 入端的电流几十 几十μ 。 入端的电流几十μA。 当 IOL> IOL(max)时，输出 不再是低电平。 不再是低电平。 当 IOH >IOH(max)时， 输出 不再是高电平。 不再是高电平。
• 小规模集成电路(SSI-Small Scale 小规模集成电路(SSI(SSI Integration)， 每片组件内包含10~100 10~100个元件 Integration)， 每片组件内包含10~100个元件 10~20个等效门 个等效门) (或10~20个等效门)。 • 中规模集成电路(MSI-Medium Scale 中规模集成电路(MSI (MSIIntegration)，每片组件内含100~1000 100~1000个元件 Integration)，每片组件内含100~1000个元件 20~100个等效门 个等效门) (或20~100个等效门)。 • 大规模集成电路(LSI-Large Scale 大规模集成电路(LSI (LSIIntegration)， 每片组件内含1000~100 000个 Integration)， 每片组件内含1000~100 000个 元件( 100~1000个等效门 个等效门) 元件(或100~1000个等效门)。 • 超大规模集成电路(VLSI-Very Large Scale 超大规模集成电路(VLSI (VLSIIntegration)， 每片组件内含100 000个元件 Integration)， 每片组件内含100 000个元件 1000个以上等效门 个以上等效门) (或1000个以上等效门)。
•
+5V
R1
T1
T5 R3
•
（2-30）
前级
后级
灌电流的计算
饱和
I OL
5 − T5压降 − T1的be结压降 = R1
5 − 0.3 − 0.7 ≈ 1.4mA = 3
（2-31）
关于电流的技术参数
名称及符号 输入低电平电流 IiL 输入高电平电流 IiH IOL 及其极限 IOL（max） IOH 及其极限 IOH (max) 含义 输入为低电平时流入输 入端的电流-1 入端的电流 .4mA。 。 输入为高电平时流入输 入端的电流几十 几十μ 。 入端的电流几十μA。 当 IOL> IOL(max)时，输出 不再是低电平。 不再是低电平。 当 IOH >IOH(max)时， 输出 不再是高电平。 不再是高电平。
数字电子技术课后习题答案
❖ （1） F1( ABC) ABC ABC ABC ABC ❖ 解：
❖ 3.21 用8选1数据选择器74151设计一个组合 逻辑电路。该电路有3三个输入逻辑变量A、B、 C和一个工作状态控制变量M。当M＝0时电路 实现“意见一致”功能（ A、B、C状态一致 时输出为1，否则输出为0），而M＝1时电路 实现“多数表决”功能，即输出与A、B、C中 多数的状态一致。
数字电子技术作业
第一章数字逻辑基础 第二章逻辑门电路 第三章组合逻辑电路 第四章触发器 第五章时序逻辑电路 第六章脉冲波形的产生与整形 第七章半导体存储器 第八章可编程逻辑器件 第九章数/模和模/数转换器
1.12 写出下图所示各逻辑图的输出函数表达式，列 出它们的真值表。
F1 F4
F2
F3
解： F1 AB F2 A B F3 BC
ABACBC
BC
A
00 01 11 10
00
1
0
1
11
0
1
0
Y ABC
❖ 3.13某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有 呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、 二号、三号、四号4个指示灯。
❖ 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其它病室的 按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮 没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号 病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号 病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无 论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有 在一、二、三号病室的按钮均未按下四号病室的按 钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74148和门电路 设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个 指示灯状态的高、低电平信号。
Y CBA CB CA CBACB CA
❖ 3.21 用8选1数据选择器74151设计一个组合 逻辑电路。该电路有3三个输入逻辑变量A、B、 C和一个工作状态控制变量M。当M＝0时电路 实现“意见一致”功能（ A、B、C状态一致 时输出为1，否则输出为0），而M＝1时电路 实现“多数表决”功能，即输出与A、B、C中 多数的状态一致。
数字电子技术作业
第一章数字逻辑基础 第二章逻辑门电路 第三章组合逻辑电路 第四章触发器 第五章时序逻辑电路 第六章脉冲波形的产生与整形 第七章半导体存储器 第八章可编程逻辑器件 第九章数/模和模/数转换器
1.12 写出下图所示各逻辑图的输出函数表达式，列 出它们的真值表。
F1 F4
F2
F3
解： F1 AB F2 A B F3 BC
ABACBC
BC
A
00 01 11 10
00
1
0
1
11
0
1
0
Y ABC
❖ 3.13某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有 呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、 二号、三号、四号4个指示灯。
❖ 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其它病室的 按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮 没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号 病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号 病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无 论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有 在一、二、三号病室的按钮均未按下四号病室的按 钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74148和门电路 设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个 指示灯状态的高、低电平信号。
Y CBA CB CA CBACB CA
数字电子技术基础第三版第二章答案
第二章逻辑门电路第一节重点与难点一、重点：1．TTL与非门外特性（1）电压传输特性及输入噪声容限：由电压传输特性曲线可以得出与非门的输出信号随输入信号的变化情况，同时还可以得出反映与非门抗干扰能力的参数U on、U off、U NH和U NL。
开门电平U ON是保证输出电平为最高低电平时输入高电平的最小值。
关门电平U OFF 是保证输出电平为最小高电平时，所允许的输入低电平的最大值。
（2）输入特性：描述与非门对信号源的负载效应。
根据输入端电平的高低，与非门呈现出不同的负载效应，当输入端为低电平U IL时，与非门对信号源是灌电流负载，输入低电平电流I IL通常为1～1.4mA。
当输入端为高电平U IH时，与非门对信号源呈现拉电流负载，输入高电平电流I IH通常小于50μA。
（3）输入负载特性：实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况，电阻的取值不同，将影响相应输入端的电平取值。
当R≤关门电阻R OFF时，相应的输入端相当于输入低电平；当R≥ 开门电阻R ON时，相应的输入端相当于输入高电平。
2．其它类型的TTL门电路（1）集电极开路与非门（OC门）多个TTL与非门输出端不能直接并联使用，实现线与功能。
而集电极开路与非门（OC 门）输出端可以直接相连，实现线与的功能，它与普通的TTL与非门的差别在于用外接电阻代替复合管。
（2）三态门TSL三态门即保持推拉式输出级的优点，又能实现线与功能。
它的输出除了具有一般与非门的两种状态外，还具有高输出阻抗的第三个状态，称为高阻态，又称禁止态。
处于何种状态由使能端控制。
3．CMOS逻辑门电路CMOS反相器和CMOS传输门是CMOS逻辑门电路的最基本单元电路，由此可以构成各种CMOS逻辑电路。
当CMOS反相器处于稳态时，无论输出高电平还是低电平，两管中总有一管导通，一管截止，电源仅向反相器提供nA级电流，功耗非常小。
CMOS器件门限电平U TH近似等于1/2U DD，可获得最大限度的输入端噪声容限U NH和U NL=1/2U DD。
数字电子技术 第2章 逻辑门
（2）理解基本逻辑运算及复合逻辑运算 （3）掌握基本逻辑门及复合逻辑门的逻辑符号、逻辑表达 式、真值表。 二、教学重点、难点 重点：（1）真值表的含义及写法； （2）各种逻辑门的功能。 难点：逻辑运算的理解。
2
2.1
主要内容：
基本逻辑门
与、或、非三种基本逻辑运算
与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能
41
标准TTL门的输入 / 输出逻辑电平 :
42
CMOS门的输入 / 输出逻辑电平(＋5V电源时) :
4.4V
0.33V
43
传输延迟时间tpd
t pd 1 (tPHL tPLH ) 2
tPHL和tPLH的定义（下图为非门的输入和输出波形） :
44
输入/输出电流 （1）“拉电流”工作状态 （2）“灌电流”工作状态
9
2.1.2 或门
实现“或”运算的电路称为或逻辑门，简称或门 。 逻辑或运算可用开关电路中两个开关相并联的例 子来说明
真 值 表
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
F A B
0 1 1 1
10
“或”运算的逻辑表达式为： F = A+B “或”逻辑的运算规律为：
一般形式
000 0 1 1 0 1 11 1
A
一般形式
A A A A 1 A A 0
14
非门的逻辑符号:
74LS04（六非门）
例2-5 : 向非门输入图示的波形，求其输出波形F。 解：
15
2.2 复合逻辑门
主要内容：
与非、或非、异或、同或的复合逻辑运算 与非门、或非门的逻辑功能 异或门、同或门的逻辑功能 各种复合逻辑门的真值表及输出波形
2
2.1
主要内容：
基本逻辑门
与、或、非三种基本逻辑运算
与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能
41
标准TTL门的输入 / 输出逻辑电平 :
42
CMOS门的输入 / 输出逻辑电平(＋5V电源时) :
4.4V
0.33V
43
传输延迟时间tpd
t pd 1 (tPHL tPLH ) 2
tPHL和tPLH的定义（下图为非门的输入和输出波形） :
44
输入/输出电流 （1）“拉电流”工作状态 （2）“灌电流”工作状态
9
2.1.2 或门
实现“或”运算的电路称为或逻辑门，简称或门 。 逻辑或运算可用开关电路中两个开关相并联的例 子来说明
真 值 表
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
F A B
0 1 1 1
10
“或”运算的逻辑表达式为： F = A+B “或”逻辑的运算规律为：
一般形式
000 0 1 1 0 1 11 1
A
一般形式
A A A A 1 A A 0
14
非门的逻辑符号:
74LS04（六非门）
例2-5 : 向非门输入图示的波形，求其输出波形F。 解：
15
2.2 复合逻辑门
主要内容：
与非、或非、异或、同或的复合逻辑运算 与非门、或非门的逻辑功能 异或门、同或门的逻辑功能 各种复合逻辑门的真值表及输出波形
数字电子技术基础简明教程课件第2章门电路
电路中广泛应用。
开关门的分类
总结词
开关门的分类
详细描述
根据其功能和结构，开关门电路可以分为与门、或门、非门、与非门、或非门 等几种类型。这些不同类型的门电路可以通过组合实现各种复杂的逻辑功能， 是构成数字电路的基本单元。
开关门的实际应用
要点一
总结词
开关门的实际应用
要点二
详细描述
开关门电路在数字电路中有着广泛的应用，如计算机、通 信、控制等领域。在计算机中，开关门电路用于实现各种 逻辑运算，如算术运算、逻辑运算等。在通信中，开关门 电路用于信号的传输和处理，如调制解调器、交换机等设 备中都使用了大量的开关门电路。在控制领域，开关门电 路用于实现各种控制功能，如定时器、计数器等。
或非门
实现逻辑或非运算，当至少一 个输入为高电平时，输出为低 电平；否则输出为高电平。
门电路的应用场景
01
02
03
04
数字逻辑电路设计
门电路是构成数字逻辑电路的 基本单元，用于实现各种逻辑
运算和控制功能。
计算机硬件
计算机硬件中的控制器、存储 器、运算器等都离不开门电路
的应用。
通信系统
在通信系统中，信号的传输和 处理都需要用到门电路来实现
数字电子技术基础简明教程 课件第2章门电路
• 门电路概述 • 逻辑门电路 • 开关门电路 • 门电路的特性与参数 • 门电路的常见问题与解决方案
01
门电路概述
定义与分类
定义
门电路是数字电子技术中的基本 逻辑单元，用于实现逻辑运算和 逻辑控制。
分类
根据逻辑功能的不同，门电路可 以分为与门、或门、非门、与非 门、或非门等。
门电路的稳定性问题
总结词
开关门的分类
总结词
开关门的分类
详细描述
根据其功能和结构，开关门电路可以分为与门、或门、非门、与非门、或非门 等几种类型。这些不同类型的门电路可以通过组合实现各种复杂的逻辑功能， 是构成数字电路的基本单元。
开关门的实际应用
要点一
总结词
开关门的实际应用
要点二
详细描述
开关门电路在数字电路中有着广泛的应用，如计算机、通 信、控制等领域。在计算机中，开关门电路用于实现各种 逻辑运算，如算术运算、逻辑运算等。在通信中，开关门 电路用于信号的传输和处理，如调制解调器、交换机等设 备中都使用了大量的开关门电路。在控制领域，开关门电 路用于实现各种控制功能，如定时器、计数器等。
或非门
实现逻辑或非运算，当至少一 个输入为高电平时，输出为低 电平；否则输出为高电平。
门电路的应用场景
01
02
03
04
数字逻辑电路设计
门电路是构成数字逻辑电路的 基本单元，用于实现各种逻辑
运算和控制功能。
计算机硬件
计算机硬件中的控制器、存储 器、运算器等都离不开门电路
的应用。
通信系统
在通信系统中，信号的传输和 处理都需要用到门电路来实现
数字电子技术基础简明教程 课件第2章门电路
• 门电路概述 • 逻辑门电路 • 开关门电路 • 门电路的特性与参数 • 门电路的常见问题与解决方案
01
门电路概述
定义与分类
定义
门电路是数字电子技术中的基本 逻辑单元，用于实现逻辑运算和 逻辑控制。
分类
根据逻辑功能的不同，门电路可 以分为与门、或门、非门、与非 门、或非门等。
门电路的稳定性问题
总结词
数字电子技术基础PPT第2章 逻辑门与逻辑代数基础
4. 逻辑信号 逻辑信号既可以用高电平H或是逻辑1表示有效，也可以用低电平L或是逻辑
0表示有效。在信号为高电平H或是1有效的逻辑中，低电平L或是0表示信号无效， 而在信号为低电平L或是0有效的逻辑中，高电平H或是1表示信号无效。有些逻辑 图中的信号既有高电平有效的信号也有低电平有效的信号，这种逻辑称为混合逻 辑。
输入
输 出
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
.
输入A 输入B
.
输出Y
.
YABAB
A
=1
Y
B
.
a
9
7．同或门 同或门实现同或逻辑，
输入
输 出
A
B
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
YABAB
【例2-13】 某装置为可靠运行，采用
两套控制装置，当两套控制装置输出 结果同是1或0时，一致性检测装置的 发光二极管灭，否则发光二极管亮。
a
10
应该有非号
2.3 逻辑代数基本定律与公式 2.3.1 基本定律
1．交换律
或运算交换律 与运算交换律
A+B=B+A A ·B = B ·A
2. 结合律 或结合律
与结合律
(A+B)+C=A+(B+C) ( AB )C = A( B C )
a
11
3．分配律 与对或的分配律
或对与的分配律
A(B+C)=AB +AC A+BC =(A+B)(A +C)
0表示有效。在信号为高电平H或是1有效的逻辑中，低电平L或是0表示信号无效， 而在信号为低电平L或是0有效的逻辑中，高电平H或是1表示信号无效。有些逻辑 图中的信号既有高电平有效的信号也有低电平有效的信号，这种逻辑称为混合逻 辑。
输入
输 出
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
.
输入A 输入B
.
输出Y
.
YABAB
A
=1
Y
B
.
a
9
7．同或门 同或门实现同或逻辑，
输入
输 出
A
B
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
YABAB
【例2-13】 某装置为可靠运行，采用
两套控制装置，当两套控制装置输出 结果同是1或0时，一致性检测装置的 发光二极管灭，否则发光二极管亮。
a
10
应该有非号
2.3 逻辑代数基本定律与公式 2.3.1 基本定律
1．交换律
或运算交换律 与运算交换律
A+B=B+A A ·B = B ·A
2. 结合律 或结合律
与结合律
(A+B)+C=A+(B+C) ( AB )C = A( B C )
a
11
3．分配律 与对或的分配律
或对与的分配律
A(B+C)=AB +AC A+BC =(A+B)(A +C)
数字电子技术基础第二章门电路PPT课件
或门
实现逻辑或运算，当至少 一个输入为高电平时，输 出为高电平；否则输出为 低电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入 为高电平时，输出为低电 平；当输入为低电平时， 输出为高电平。
门电路的分类
按功能分类
可分为与门、或门、非门、 与非门、或非门等。
按结构分类
可分为晶体管-晶体管逻辑 门（TTL）、金属氧化物 半导体逻辑门（MOS）等。
实践能力。
02 门电路的基本概念
逻辑门电路
逻辑门电路是数字电路的基本 单元，用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门电路有与门、或 门、非门、与非门、或非门等。
逻辑门电路通常由晶体管、电 阻、电容等元件组成，具有高 电平、低电平和高阻态三种输 出状态。
常用逻辑门电路
01
02
03
与门
实现逻辑与运算，当所有 输入都为高电平时，输出 为高电平；否则输出为低 电平。
门电路在其他领域的应用
自动化控制
门电路可以用于实现自动化控制中的逻辑控制、 顺序控制等功能。
电子游戏
门电路可以用于实现电子游戏中的逻辑运算、状 态检测等功能。
智能家居
门电路可以用于实现智能家居中的控制逻辑、传 感器检测等功能。
05 门电路的实例分析
实例一：基本逻辑门电路的应用
基本逻辑门电路
包括与门、或门、非门等，是数字电路中最基本的逻辑单 元。
06 总结与展望
门电路的重要性和作用
门电路是数字电子技术的核心组件，它在数字电路中起到逻辑运算和信号控制的作 用。
门电路能够实现逻辑函数的运算，从而实现各种复杂的逻辑功能，是构成各种数字 系统和电子设备的基础。
门电路在计算机、通信、自动化等领域中有着广泛的应用，对现代科技的发展起着 至关重要的作用。
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（2）上升时间tr——集电极电流从0.1ICS上升到 0.9ICS所需的时间。
（3）存储时间ts——从输入信号vi下跳变的瞬间 开始，到集电极电流iC下降到0.9ICS所需的时 间。
（4）下降时间tf——集电极电流从0.9ICS下降 到0.1ICS所需的时间。
数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
l （一）双极型三极管的静态开关特性
u 判断三极管工作状态的解题思路：
Ø （1）把三极管从电路中拿走，在此电路拓扑结构下求三极管 的发射结电压，若发射结反偏或零偏或小于死区电压值，则三 极管截止。若发射结正偏，则三极管可能处于放大状态或处于 饱和状态，需要进一步判断。进入步骤（2）。
Ø （2）把三极管放入电路中，电路的拓扑结构回到从前。假设 三极管处于临界饱和状态（三极管既可以认为是处于饱和状态 也可以认为是处于放大状态，在放大区和饱和区的交界区域， 此时时的三特极征管IC=既ßI有B）饱，和求状此态时时三的极特管征的VC集ES电=极0.临3V界，饱又和有电放流大I状CS 态， 进极而管求的出集基 电极极临可界能饱流和过电的流最大IBS电。流集。电极临界饱和电流ICS是三
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
（二）二极管的动态开关特性
•给二极管电路加入一个方波信号，电流的波形怎样呢？
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
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•ts为存储时 间 •tt称为渡越时 间 •tre ＝ ts 十 tt 称 为 反 向 恢 复时间
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
第一节 二极管、三极管的开关特性
l的动态开关特性
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
l （一）二极管的静态开关特性
•二极管正偏时导通，管压降为0V，流过二极管的电流大小 决定于外电路，相当于开关闭合。二极管反偏时截止，流过 二极管的电流为0，相当于开关打开，二极管两端电压的大 小决定于外电路。这就是二极管的静态开关特性。
对输入脉冲的要求
ton = td + tr toff = ts + tf
l 输入信号vi的正半周的宽度> ton l 输入信号vi的负半周的宽度> toff
以保证三极管能可靠进入饱和状态和截止状态
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三、MOS管的开关特性
l （一）MOS管的静态开关特性
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• 解：（1）vi＝3V
•因为iB＞IBS 所以三极管处于饱和状态，如图2-15中 的E点所示。
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•（2）vi＝-2V
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•（二）双极型三极管的动态开关特 性
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
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（1）延迟时间td—— 从输入信号vi正跳变的 瞬 间开始，到集电极电流iC上升到0.1ICS所需的 时间
数字电子技术基础-第二 章--逻辑门电路基础
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2020/11/21
数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
本章主要内容
l 第一节 二极管、三极管的开关特性 l 第二节 二极管逻辑门电路 l 第三节 TTL逻辑门电路 l 第四节 射极耦合逻辑门电路 l 第五节 CMOS逻辑门电路 l 第六节 各种逻辑的门电路之间的接口问题
• 同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段 时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多， 一般可以忽略不计。
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l 2. 对输入信号 vi的要求
u 输入信号vi的负半周的宽度应大于tre ，这样二极 管才具有单向导电性。若小于，二极管还没有到 达截止状态，就又必须随输入脉冲而导通，从而 失去单向导电性。
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l （二）MOS管的动态开关特性
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
第二节 二极管逻辑门电路
l 概念
u 高电平 u 低电平 u 正逻辑体制 u 负逻辑体制
•例2-1 判断图电路中三极管的状态，其中Rb=2k ，RC=2k， VCC=12V，ß=50。
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•例2-5 电路及参数如图所示，三极管的VBE=0.7V，β＝60，输入电压vi取 值3V和-2V。 •（1）当vi＝3V时判断三极管的状态，并求出iC和vo的值。 •（2）当vi＝-2V时判断三极管的状态，并求出iC和vo的值。
u 输入信号vi的正半周的宽度要求比较低。 u 输入信号vi的频率不可太高，由tre时间决定
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l 二、双极型三极管的开关特性
u （一）双极型三极管的静态开关特性 u （二）双极型三极管的动态开关特性
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l 1. 反向恢复过程
u 通常把二极管从正向导通转为反向截止所经历 的转换过程称为反向恢复过程。
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产生反向恢复过程的原因：电荷存储效应
反向恢复时间tre就是存储电荷消散所需要的时间。
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Ø （3）在原始电路拓扑结构基础上，求出三极管的基极支路中 实际流动的电流iB。
Ø （4）比较iB和IBS的大小： Ø 若iB > IBS（或者 ß iB > ICS），则三极管处于饱和状态。 Ø 若iB < IBS （或者 ß iB < ICS），则三极管处于放大状态。
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（3）存储时间ts——从输入信号vi下跳变的瞬间 开始，到集电极电流iC下降到0.9ICS所需的时 间。
（4）下降时间tf——集电极电流从0.9ICS下降 到0.1ICS所需的时间。
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l （一）双极型三极管的静态开关特性
u 判断三极管工作状态的解题思路：
Ø （1）把三极管从电路中拿走，在此电路拓扑结构下求三极管 的发射结电压，若发射结反偏或零偏或小于死区电压值，则三 极管截止。若发射结正偏，则三极管可能处于放大状态或处于 饱和状态，需要进一步判断。进入步骤（2）。
Ø （2）把三极管放入电路中，电路的拓扑结构回到从前。假设 三极管处于临界饱和状态（三极管既可以认为是处于饱和状态 也可以认为是处于放大状态，在放大区和饱和区的交界区域， 此时时的三特极征管IC=既ßI有B）饱，和求状此态时时三的极特管征的VC集ES电=极0.临3V界，饱又和有电放流大I状CS 态， 进极而管求的出集基 电极极临可界能饱流和过电的流最大IBS电。流集。电极临界饱和电流ICS是三
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l的动态开关特性
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l （一）二极管的静态开关特性
•二极管正偏时导通，管压降为0V，流过二极管的电流大小 决定于外电路，相当于开关闭合。二极管反偏时截止，流过 二极管的电流为0，相当于开关打开，二极管两端电压的大 小决定于外电路。这就是二极管的静态开关特性。
对输入脉冲的要求
ton = td + tr toff = ts + tf
l 输入信号vi的正半周的宽度> ton l 输入信号vi的负半周的宽度> toff
以保证三极管能可靠进入饱和状态和截止状态
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三、MOS管的开关特性
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• 解：（1）vi＝3V
•因为iB＞IBS 所以三极管处于饱和状态，如图2-15中 的E点所示。
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•（2）vi＝-2V
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•（二）双极型三极管的动态开关特 性
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• 同理，二极管从截止转为正向导通也需要时间，这段 时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多， 一般可以忽略不计。
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l 2. 对输入信号 vi的要求
u 输入信号vi的负半周的宽度应大于tre ，这样二极 管才具有单向导电性。若小于，二极管还没有到 达截止状态，就又必须随输入脉冲而导通，从而 失去单向导电性。
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第二节 二极管逻辑门电路
l 概念
u 高电平 u 低电平 u 正逻辑体制 u 负逻辑体制
•例2-1 判断图电路中三极管的状态，其中Rb=2k ，RC=2k， VCC=12V，ß=50。
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•例2-5 电路及参数如图所示，三极管的VBE=0.7V，β＝60，输入电压vi取 值3V和-2V。 •（1）当vi＝3V时判断三极管的状态，并求出iC和vo的值。 •（2）当vi＝-2V时判断三极管的状态，并求出iC和vo的值。
u 输入信号vi的正半周的宽度要求比较低。 u 输入信号vi的频率不可太高，由tre时间决定
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l 二、双极型三极管的开关特性
u （一）双极型三极管的静态开关特性 u （二）双极型三极管的动态开关特性
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l 1. 反向恢复过程
u 通常把二极管从正向导通转为反向截止所经历 的转换过程称为反向恢复过程。
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产生反向恢复过程的原因：电荷存储效应
反向恢复时间tre就是存储电荷消散所需要的时间。
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Ø （3）在原始电路拓扑结构基础上，求出三极管的基极支路中 实际流动的电流iB。
Ø （4）比较iB和IBS的大小： Ø 若iB > IBS（或者 ß iB > ICS），则三极管处于饱和状态。 Ø 若iB < IBS （或者 ß iB < ICS），则三极管处于放大状态。
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