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1、2020/8/8,1,模块二:数字电子技术电路基础 分立元件的基础逻辑电路,一、二极管、三极管的开关特性,二、二极管、三极管门电路,三、TTL逻辑门电路,四、COMS门电路,2020/8/8,2,一、二极管、三极管的开关特性,1 二极管的开关特性,2 三极管的开关特性,2020/8/8,3,1、掌握二极管导通和截止特性、导通和截止等效电路； 2、掌握三极管导通和截止特性、导通和截止等效路； 3、了解二极管和三极管开关时间。,二、三极管开关特性之课题目标：,2020/8/8,5,(1) 静态特性： 断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻ROFF = 无穷，电流IOFF = 0。,闭合时，流过其
2、中的电流不管多大，等效电阻RON = 0，电压UAK = 0。,(2) 动态特性：开通时间 ton = 0 关断时间 toff = 0,理想开关的开关特性：,2020/8/8,6,客观世界中，没有理想开关。 乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。 半导体二极管、三极管和MOS管做为开关使用时，其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。,2020/8/8,7,1 二极管的开关特性,1. 静态特性及开关等效电路,正向导通时UD(ON)0.7V（硅） 0.3V（锗） RD几 几十 相当于开关闭合,2020/8/8,8
3、,反向截止时 反向饱和电流极小 反向电阻很大（约几百k） 相当于开关断开,2020/8/8,9,二极管的开关等效电路 (a) 导通时 (b) 截止时,2020/8/8,10,2. 动态特性：,若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去单向导电作用。因此高频应用时需考虑此参数。,二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间。通常后者所需的时间长得多。,反向恢复时间tre ：二极管从导通到截止所需的时间。 一般为纳秒数量级（通常tre 5ns ）。,2020/8/8,11,2 三极管的开关特性,1. 静态特性及开关等效电路,在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在饱和和截止两种开关状态
4、，放大区只是极短暂的过渡状态。,三极管的三种工作状态 （a）电路 （b）输出特性曲线,2020/8/8,12,开关等效电路,(1) 截止状态,条件：发射结反偏 特点：电流约为0,2020/8/8,13,(2)饱和状态,条件：发射结正偏，集电结正偏 特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅,2020/8/8,14,三极管开关等效电路 (a) 截止时 (b) 饱和时,2020/8/8,15,2. 三极管的开关时间（动态特性）,三极管的开关时间,2020/8/8,16,(1) 开启时间ton 三极管从截止到饱和所需的时间。 ton = td +tr td ：延迟时间 tr ：上升时间,(2)
5、 关闭时间toff 三极管从饱和到截止所需的时间。 toff = ts +tf ts ：存储时间（几个参数中最长的；饱和越深越长） tf ：下降时间,toff ton 。 开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。,2020/8/8,17,二、二极管、三极管门电路,1 二极管与门电路,2 三极管或门电路,3 三极管非门电路及驱动作用,4 二极管、三极管与非门电路,2020/8/8,18,1、掌握二极管与门、或门电路； 2、掌握三极管非门电路及驱动作用； 3、掌握二极管三极管与非门电路； 4、通过实验验证二极管、三极管门电路的逻辑功能。,二、三极管门电路之课题目标：,2020/8/8,19,门
6、电路的概念： 实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或门，实现非运算的叫非门，也叫做反相器，等等。,分立元件门电路和集成门电路: 分立元件门电路：用分立的元件和导线连接起 来构成的门电路。简单、经济、功耗低，负载差。 集成门电路：把构成门电路的元器件和连线都 制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了集成门电路。现在使用最多的是CMOS和TTL集成门电路。,2020/8/8,20,电位指绝对电压的大小；电平指一定的电压范围。 高电平和低电平：在数字电路中分别表示两段电压范围。 例：上面二极管与门电路中规定高电平为3V，低电平0.7V。 又如，TTL
7、电路中，通常规定高电平的额定值为3V，但从2V到5V都算高电平；低电平的额定值为0.3V，但从0V到0.8V都算作低电平。,关于高低电平的概念,2020/8/8,21,逻辑状态赋值,在数字电路中，用逻辑0和逻辑1分别表示输入、输出高电平和低电平的过程称为逻辑赋值。 经过逻辑赋值之后可以得到逻辑电路的真值表，便于进行逻辑分析。,2020/8/8,22,1 二极管与门电路,1. 电路,2. 工作原理,A、B为输入信号 （+3V或0V） F 为输出信号 VCC+12V,电路输入与输出电压的关系,2020/8/8,23,用逻辑1表示高电平（此例为+3V） 用逻辑0表示低电平（此例为0.7V）,3. 逻
8、辑赋值并规定高低电平,4. 真值表,可见实现了与逻辑,2020/8/8,24,5. 逻辑符号 6. 工作波形(又一种表示逻辑功能的方法） 7. 逻辑表达式FA B,二极管与门 （a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形,2020/8/8,25,2 二极管或门电路,1. 电路,2. 工作原理,A、B为输入信号（+3V或0V） F为输出信号,2020/8/8,26,4. 真值表,可见实现了或逻辑,3. 逻辑赋值并规定高低电平,用逻辑1表示高电平（此例为+2.3V） 用逻辑0表示低电平（此例为0V）,2020/8/8,27,二极管或门 （a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形,5. 逻辑符号 6.
9、 工作波形 7. 逻辑表达式FA+ B,2020/8/8,28,3 三极管非门电路（反相器）,非门 (a) 电路 （b）逻辑符号,1. 电路,2. 工作原理,A、B为输入信号 （+3.6V或0.3V） F为输出信号,2020/8/8,29,3. 逻辑赋值并规定高低电平,用逻辑1表示高电平（此例为+3.6V） 用逻辑0表示低电平（此例为0.3V）,4. 真值表,2020/8/8,30,4 二极管、三极管与非门电路,逻辑式：,逻辑符号：,2020/8/8,31,二、三极管门电路验证实训,一、实训目的,1 、掌握数字电路实验箱的结构与使用方法; 2、加深理解二极管、三极管饱和导通和截止； 3、熟悉二
10、极管、三极管门电路构成的方法； 4、理解二极管门电路、三极管门电路的逻辑关系。,2020/8/8,32,二、实训仪器及设备,1、数字逻辑实验箱 1台 2、二极管（IN4007) 2个 3、三极管（9011） 1个 4、发光二极管 1个 5、电阻 若干 6、导线 若干,2020/8/8,33,三、实训内容及步骤,1、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置（开关闭合为“0”，断开为“1”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？,2020/8/8,34,2、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置（开关闭合为“1”，断开为“0”），写出发光二
11、极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？(注意,请将电路图中两个二极管反过来接,图中是错的),2020/8/8,35,3、实验电路如图所示，开关S1按表所列要求设置（开关闭合为“1”，断开为“0”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？,2020/8/8,36,4、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置（开关闭合为“0”，断开为“1”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？,2020/8/8,37,5、实验电路如图所示，开关S1、S2按表所列要求设置（开关闭合为“1”，断开为“0”），写出发光二极管的状态（点亮为“1”，灭为“0”），判断此电路构成什么门电路？,
