晶體管的開關(guān)特性基本邏輯門電路

1、晶體管的開關(guān)特性基本邏輯門電路2 ViVoK5VRK斷斷開開-K閉閉合合-可用可用二極管二極管、三極三極管管、場效應(yīng)管場效應(yīng)管代替代替Vo= 5v輸出輸出高電平高電平Vo= 0v輸出輸出低電平低電平3.1.1獲得高低輸出電平的原理電路第1頁/共32頁33.1.2、高、低電平的概念 電平就是電位，在數(shù)字電路中，人們習(xí)慣于高、低電平一詞來描述電位的高低。它們表示的都是一定的電壓范圍，而不是一個固定不變的數(shù)值。高電平的電壓范圍：1.8-5V低電平的電壓范圍：0-0.8V0V5V0.8V1.8V正邏輯10負(fù)邏輯01第2頁/共32頁43.2.1 晶體二極管的開關(guān)特性晶體二極管的開關(guān)特性 二極管正偏與等效

2、電路+1 k5V(a)(b)RVcc0.7V+i+0.7v3.2 半導(dǎo)體二極管邏輯門電路第3頁/共32頁5VccR+(b)5V+0mA5V+1 k(a) 二極管反偏與等效電路第4頁/共32頁6tVi0(a)ti0(b)tre 二極管動態(tài)電流波形第5頁/共32頁7VCC=+5VAFR=2.8KBCA B CF0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100000001&ABCFIILIIL =(VCC-0.7)/RII L =(5-0.7)/2.8K=1.5mA3.2.2 二極管與門電路第6頁/共32頁8思考如下問題：（1）試問IIL，IIL1，IIL

3、2，IIL3其值各為多少？它們之間有何關(guān)系？（設(shè)VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V） IIL3IIL2FIIL &IIL1VCC=+5VAFR=2.8KBCIIL1IIL2IIL3 IIL & 將幾個輸入端并聯(lián)使用時，總的輸入低電平電流與使用單個輸入端的輸入低電平電流基本相等。IIL=(5-0.7)/2.8（mA）IIL1 = IIL2= IIL3 = IIL /3第7頁/共32頁9（2）在下圖中，（設(shè)VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）。 F +6V &IIHR 2.8k VCC +5VD3D2ABCD1輸入高電平電流IIH=二極管反向飽和電流II

4、H+6V第8頁/共32頁10 在下圖中，IIH，IIH1，IIH2，IIH3其值各為多少？它們之間有何關(guān)系？（設(shè)VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V）。 IIH3FIIHIIH2 +6V &IIH1VCC=+5VAFR=2.8KBC 將幾個輸入端并聯(lián)使用時，總的輸入高電平電流將按并聯(lián)輸入端的數(shù)目加倍。 IIH1+6VIIH2IIH3第9頁/共32頁113.2.3 半導(dǎo)體二極管或門電路半導(dǎo)體二極管或門電路 R=2.8KABCFA B CF0 1 11 0 10 0 10 0 00 1 01 0 01 1 01 1 1011111111ABCF第10頁/共32頁12二極管與門和或門

5、電路的缺點：0V5V+V+VL5VDDDD3k（ +5V）RCC211CCR2（ +5V）0.7V1.4V3k（2 2）負(fù)載能力差（1 1）在多個門串接使用時，會出現(xiàn)低電平偏離標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的情況。第11頁/共32頁133.3.4 TTL4 TTL集成邏輯門電路 集成電路（Integrated circuit），簡稱IC。就是將元器件和連線制作在一個半導(dǎo)體基片上的完整電路。集成度：一個芯片內(nèi)含有等效邏輯門的個數(shù)。小規(guī)模集成電路SSI 1-10個邏輯門/片中規(guī)模集成電路MSI 10-100個邏輯門/片大規(guī)模集成電路LSI 大于100個邏輯門/片 超大規(guī)模IC VLSI 10000以上個邏輯門/片所用半

6、導(dǎo)體器件的不同TTL電路MOS電路第12頁/共32頁143.4.1 晶體三極管的開關(guān)特性1. 晶體三極管的工作狀態(tài) 截止、放大、飽和iC/ mAVCE / V截止區(qū)飽和區(qū)80A60A40A20AIB=0放大區(qū)0 RCRBVCCvivoiBiCb b第13頁/共32頁15 RCRBVCCvivoiBiCb b截止：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都反偏vi0.7viB 0iC= iB飽和：發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都正偏0.7viB 0vo=vces 0.3viB iCviVCE / V截止區(qū)飽和區(qū)80A60A40A20AIB=0放大區(qū)0第14頁/共32頁16iC/ mAVCE / V截止區(qū)飽和區(qū)80A60A40A20AIB

7、=0放大區(qū)0飽和判別條件飽和判別條件: iB IBS飽和：飽和： ICS (VCC-0.3)/RC臨界飽和：臨界飽和： IBS= ICS/ b b RCRBVCCvivoiBiCb b- -BRBESViV= =Bi第15頁/共32頁17 RCRBVCCvivoiBiCb b(a)截止：vi0.7viB 0iC= iB飽和：vi0.7viB 0vo=vces 0.3viCS= (VCC 0.3)/RCiB IBS判斷三極管是否飽和的條件IBS=(VCC 0.3)/RC第16頁/共32頁18 RCRBVCCvivoiBiCb b(a)例1.在所示電路中，若VCC=5V, RC = 1k, RB=

8、30k時，試分析計算：(1) b b=100，試求vi=0V和vi=3V時的輸出 電壓vo 解：解：vi=0V時,VBE =Vi = 0 V三極管三極管截止截止,Vo= VCC=5Vvi=3V時,047. 011003 . 05= =. .- -= =- -= =BSICESVCCV= =CRb bCSIb b077.0= =307.03 - -= =- -BRBESViV= =Bi由于：iBIBS ，三極管飽和，所以輸出電壓vo=0.3V第17頁/共32頁19(2) 若b b=50其余條件不變 ，再求vi=0V和 vi=3V 時的輸出電壓vo= ? (VCC=5V, RC = 1k, RB=

9、30k)解：解：vi=0V時, Vo= 5Vvi=3V時,0.094150= =. .= = =BSICESV= =CRb bCSIb b5- - -CCV3 . 0077.0= =307.03 - -= =BRBESViV= =Bi由于：iBIBS ，所以三極管處于放大狀態(tài)- RCRBVCCvivoiBiCb b第18頁/共32頁20vo=VCCiCRCiC=b biB=500.077=3.85mA5v1K ？三極管處于放大狀態(tài)時，vo=? RCRBVCCvivoiBiCb b(a)vo=1.15 V第19頁/共32頁21(3) 分析VCC , vi , RB , RC , b b的大小如何

10、變 化才有利于三極管的飽和？ 飽和條件？飽和條件？iB IBS- -= =BSICESVCCV= =CRb bCSIb b- -BRBESViV= =Bi時有利于三極管飽和。VCCviRBRCb b RCRBVCCvivoiBiCb b(a)第20頁/共32頁222晶體管的動態(tài)特性 tofftonVO00ViRCRBVCCvivoiBiCb(a)ton:開通時間toff:關(guān)閉時間第21頁/共32頁23R1DR2AF+5V+3V嵌位二極管嵌位二極管3. 三極管非門uA uF 3V 0.3V 0V 3.7V 第22頁/共32頁24D1D2AB+5V二極管與門二極管與門與非門與非門R1DD5F+5V

11、+3V三極管非門三極管非門D4第23頁/共32頁25 同樣，我們利用二極管或門和三極管非門串聯(lián)可構(gòu)成或非門。即 如果將與門的輸出和或非門的輸入相連，便構(gòu)成與或非門，即 FABC=FABCD=第24頁/共32頁26作 業(yè)3.10第25頁/共32頁27VccR+(b)5V+0mA5V+1 k(a) 二極管反偏與等效電路第26頁/共32頁28思考如下問題：（1）試問IIL，IIL1，IIL2，IIL3其值各為多少？它們之間有何關(guān)系？（設(shè)VCC=5V，UIL=0.3V，UIH=6V） IIL3IIL2FIIL &IIL1VCC=+5VAFR=2.8KBCIIL1IIL2IIL3 IIL &am

12、p; 將幾個輸入端并聯(lián)使用時，總的輸入低電平電流與使用單個輸入端的輸入低電平電流基本相等。IIL=(5-0.7)/2.8（mA）IIL1 = IIL2= IIL3 = IIL /3第27頁/共32頁29 RCRBVCCvivoiBiCb b(a)截止：vi0.7viB 0iC= iB飽和：vi0.7viB 0vo=vces 0.3viCS= (VCC 0.3)/RCiB IBS判斷三極管是否飽和的條件IBS=(VCC 0.3)/RC第28頁/共32頁30(2) 若b b=50其余條件不變 ，再求vi=0V和 vi=3V 時的輸出電壓vo= ? (VCC=5V, RC = 1k, RB=30k)解：解：vi=0V時, Vo= 5Vvi=3V時,0.094150= =. .= = =BSICESV= =CRb bCSIb b5- - -CCV3 . 0077.0= =307.03 - -= =BRBESViV= =Bi由于：iB