數(shù)字電路及數(shù)字系統(tǒng)設計教學課件全解

第二章門電路第二章門電路§21概述一、正邏輯與負邏輯正邏輯:用高電平表示邏輯1,用低電平表示邏輯0負邏輯:用低電平表示邏輯1,用高電平表示邏輯0正負邏輯之間存在著簡單的對偶關系,例如正邏輯與門等同于負邏輯或門等。在數(shù)字系統(tǒng)的邏輯設計中,若采用NPN晶體管和NMOS管電源電壓是正值,一般采用正邏輯。若采用的是PNP管和PMOS管,電源電壓為負值,則采用負邏輯比較方便。今后除非特別說明,一律采用正邏輯。數(shù)字系統(tǒng)中所用的為兩值邏輯0和1,一般用高、低電平來表示,我們利用開關S獲得高、低電平。如圖1示V控制開關S的斷、通情況。S斷開,Vo為高電平S接通,V為低電平。使用的實際開關為晶體二極管、三極管以及場效應管等電子器件。邏輯電平冷高電平VH:大于給定電平值的電壓范圍輸入高電平Vca輸出高電平VoH冷低電平V:小于給定電平值的電壓范圍c輸入低電平Vuc輸出低電平VoL邏輯“0和邏輯“1”對應的電壓范圍寬,因此在數(shù)字電路中,對電子元件、器件參數(shù)精度的要求及其電源的穩(wěn)定度的要求比模擬電路要低邏輯電平示意圖vo電平上限最小值0豆〔口in下限最大值0L〔■int正邏輯負邏揖、門電路概述工藝分類雙極型門電路MOS門電路Bi-CMOS電路基本邏輯門電路與門、或門、非門常用門電路與門、或門、非門與非門、或非門、與或非門、同或、異或222半導體三極管和三極管的開關特性221半導體二極管開關特性、二極管伏安特性T26m!(結溫為27℃,T=300K)二極管的反向飽和電流;k-玻爾茲曼常數(shù)1.381*1023K;T--力學溫度;V--加到二極管兩端的電壓;q-電子電荷1.6*1019C杯答生由駛么9應用于二極管外應用于二極管電路應用于二極管電路電阻R值輸入電壓V正向電路輸入電與其動態(tài)rD電幅值與VoN差別壓V正向峰值阻等量級場不大,且R>>rDVp>VoN的場合,數(shù)字電且R>>ID的場路屬于此類⌒、二極管開關特性導通條件及特點條件:VD>0.7V特點:相當于07V電壓降的閉合開關截止條件及特點條件:Vn<0.7V特點:相當于完全斷開的開關利用二極管的單項導電性,相當于一個受外加電壓極性控制的開關。如圖示假定:VIH,II二極管D的正向電阻為0,反向電阻為∞R(在數(shù)字電路中,為便于分析,取單一值D硅管0.7V,鍺管0.3V)Kv.則當V=Vm時,D截止,v=VOHEVCOSV=VH時,D導通四、師極管致本特性繼荷消散時梨綺聲筏占內(nèi)部建立起足夠的電荷梯度后才開始有擴散電流形成,即濃度梯度建立產(chǎn)生的延遲a延遲時間由PN結正向動態(tài)結電容及其結電阻和外電路等效電阻形成的時間常數(shù)決定外加電壓由突然變?yōu)闀r,因PN結尚有定數(shù)量的存儲電荷,所以有較大的瞬態(tài)反向電流流過。隨著存儲電荷的消散,