電子運(yùn)用應(yīng)用技術(shù)課件第八講

1、電子運(yùn)用應(yīng)用技術(shù)課件第八講2022-2-142請(qǐng)回憶實(shí)現(xiàn)與、或、非邏輯的開關(guān)電路形式？它們有何共同特點(diǎn)？開關(guān)電路與邏輯電路是如何聯(lián)系起來的？2022-2-143 數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和MOS管工作在開關(guān)狀態(tài)。導(dǎo)通狀態(tài)：相當(dāng)于開關(guān)閉合截止?fàn)顟B(tài)：相當(dāng)于開關(guān)斷開。邏輯變量?jī)蔂顟B(tài)開關(guān)： 在邏輯代數(shù)中邏輯變量有兩種取值：0和1；電子開關(guān)有兩種狀態(tài)：閉合、斷開。半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管，則是構(gòu)成這種電子開關(guān)的基本開關(guān)元件。2022-2-144 (1) 靜態(tài)特性： 斷開時(shí)，開關(guān)兩端的電壓不管多大，等效電阻ROFF = 無窮，電流IOFF = 0。 閉合時(shí)，流過其中的電流不管多大，等效電阻RO

2、N = 0，電壓UAK = 0。 (2) 動(dòng)態(tài)特性：開通時(shí)間 ton = 0 關(guān)斷時(shí)間 toff = 0 理想開關(guān)的開關(guān)特性： 2022-2-145客觀世界中，沒有理想開關(guān)。乒乓開關(guān)、繼電器、接觸器等的靜態(tài)特性十分接近理想開關(guān)，但動(dòng)態(tài)特性很差，無法滿足數(shù)字電路一秒鐘開關(guān)幾百萬次乃至數(shù)千萬次的需要。半導(dǎo)體二極管、三極管和MOS管做為開關(guān)使用時(shí)，其靜態(tài)特性不如機(jī)械開關(guān)，但動(dòng)態(tài)特性很好。2022-2-146靜態(tài)特性及開關(guān)等效電路正向?qū)〞r(shí)UD(ON)0.7V（硅） 0.3V（鍺）RD幾 幾十相當(dāng)于開關(guān)閉合 圖2-1 二極管的伏安特性曲線2022-2-147反向截止時(shí)反向飽和電流極小反向電阻很大（約幾

3、百k）相當(dāng)于開關(guān)斷開圖2-1 二極管的伏安特性曲線2022-2-148圖2-2 二極管的開關(guān)等效電路(a) 導(dǎo)通時(shí) (b) 截止時(shí)圖2-1 二極管的伏安特性曲線開啟電壓理想化伏安特性曲線2022-2-1492. 動(dòng)態(tài)特性：若輸入信號(hào)頻率過高，二極管會(huì)雙向?qū)?，失去單向?qū)щ娮饔?。因此高頻應(yīng)用時(shí)需考慮此參數(shù)。二極管從截止變?yōu)閷?dǎo)通和從導(dǎo)通變?yōu)榻刂苟夹枰欢ǖ臅r(shí)間。通常后者所需的時(shí)間長(zhǎng)得多。 反向恢復(fù)時(shí)間tre ：二極管從導(dǎo)通到截止所需的時(shí)間。一般為納秒數(shù)量級(jí)（通常tre 5ns ）。2022-2-14101. 靜態(tài)特性及開關(guān)等效電路在數(shù)字電路中，三極管作為開關(guān)元件，主要工作在飽和和截止兩種開關(guān)狀態(tài)，

4、放大區(qū)只是極短暫的過渡狀態(tài)。圖2-3三極管的三種工作狀態(tài)（a）電路 （b）輸出特性曲線2022-2-1411開關(guān)等效電路(1) 截止?fàn)顟B(tài) 條件：發(fā)射結(jié)反偏特點(diǎn)：電流約為0 2022-2-1412(2)飽和狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏特點(diǎn)：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅2022-2-1413圖2-4三極管開關(guān)等效電路(a) 截止時(shí) (b) 飽和時(shí)2022-2-14142. 三極管的開關(guān)時(shí)間（動(dòng)態(tài)特性）圖2-5 三極管的開關(guān)時(shí)間 開啟時(shí)間ton 上升時(shí)間tr延遲時(shí)間td關(guān)閉時(shí)間toff下降時(shí)間tf存儲(chǔ)時(shí)間ts2022-2-1415(1) 開啟時(shí)間ton 三極管從截止到飽和所需的時(shí)間

5、。ton = td +tr td ：延遲時(shí)間 tr ：上升時(shí)間(2) 關(guān)閉時(shí)間toff 三極管從飽和到截止所需的時(shí)間。toff = ts +tf ts ：存儲(chǔ)時(shí)間（幾個(gè)參數(shù)中最長(zhǎng)的；飽和越深越長(zhǎng)）tf ：下降時(shí)間toff ton 。開關(guān)時(shí)間一般在納秒數(shù)量級(jí)。高頻應(yīng)用時(shí)需考慮。2022-2-1416門電路的概念： 實(shí)現(xiàn)基本和常用邏輯運(yùn)算的電子電路，叫邏輯門電路。實(shí)現(xiàn)與運(yùn)算的叫與門，實(shí)現(xiàn)或運(yùn)算的叫或門，實(shí)現(xiàn)非運(yùn)算的叫非門，也叫做反相器，等等。分立元件門電路和集成門電路: 分立元件門電路：用分立的元件和導(dǎo)線連接起來構(gòu)成的門電路。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、功耗低，負(fù)載差。 集成門電路：把構(gòu)成門電路的元器件和連線都制

6、作在一塊半導(dǎo)體芯片上，再封裝起來，便構(gòu)成了集成門電路?，F(xiàn)在使用最多的是CMOS和TTL集成門電路。2022-2-1417電路工作原理A、B為輸入信號(hào) （+3V或0V）F 為輸出信號(hào) VCC+12V表2-1電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V2022-2-1418用邏輯1 1表示高電平（此例為+3V+3V）用邏輯0 0表示低電平（此例為0.7V0.7V）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平4. 真值表ABF000010100111表2-2 二極管與門的真值表A A、B B全1，

7、F F才為1?？梢妼?shí)現(xiàn)了與邏輯2022-2-1419邏輯符號(hào)工作波形(又一種表示邏輯功能的方法）邏輯表達(dá)式FA B圖2-6 二極管與門（a）電路 （b）邏輯符號(hào) （c）工作波形2022-2-1420電路工作原理電路輸入與輸出電壓的關(guān)系A(chǔ)BF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VA、B為輸入信號(hào)（+3V或0V）F為輸出信號(hào) 2022-2-14214. 真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可見實(shí)現(xiàn)了或邏輯3. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1 1表示高電平（此例為+2.3V+2.3V）用邏輯0 0表示低電平（此例為0V0V）ABF000011

8、101111A A、B B有1，F(xiàn) F就1。表2-2 二極管或門的真值表2022-2-1422圖2-7 二極管或門（a）電路 （b）邏輯符號(hào) （c）工作波形邏輯符號(hào)工作波形邏輯表達(dá)式FA+ B2022-2-1423 電位指絕對(duì)電壓的大小；電平指一定的電壓范圍。 高電平和低電平：在數(shù)字電路中分別表示兩段電壓范圍。 例：上面二極管與門電路中規(guī)定高電平為3V，低電平0.7V。 又如，TTL電路中，通常規(guī)定高電平的額定值為3V，但從2V到5V都算高電平；低電平的額定值為0.3V，但從0V到0.8V都算作低電平。關(guān)于高低電平的概念 2022-2-14242. 邏輯狀態(tài)賦值 在數(shù)字電路中，用邏輯0和邏輯1分別表示輸入、輸出高電平和低電平的過程稱為邏輯賦值。 經(jīng)過邏輯賦值之后可以得到邏輯電路的真值表，便于進(jìn)行邏輯分析。2022-2-1425圖2-8 非門(a) 電路 （b）邏輯符號(hào)電路工作原理A、B為輸入信號(hào) （+3.6V或0.3V）F為輸出信號(hào) AF0.3V+VCC3.6V0.3V2022-2-14263. 邏輯賦值并規(guī)定高低電平用邏輯1 1表示高電平（此例為+3.6V+3.6V）用邏輯0 0表示低電平（此例為0.3V0.3V）4. 真值表AF0.3V+VCC3.6V0.3VAF0110表2-4 三極管非門的