第2章 邏輯門電路

邏輯門：完成一些基本邏輯功能的電子電路?，F(xiàn)使用的主要為集成邏輯門。

首先介紹晶體管的開關(guān)特性，著重討論的TTL和CMOS門電路的邏輯功能和電氣特性，簡(jiǎn)要介紹其他類型的雙極型和MOS門電路

2.1 晶體管的開關(guān)特性

在數(shù)字電路中,常將半導(dǎo)體二極管,三極管和場(chǎng)效應(yīng)管作為開關(guān)元件使用。

理想開關(guān): 接通時(shí)阻抗為零;斷開時(shí)阻抗為無窮大;兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間為零。

實(shí)際半導(dǎo)體開關(guān): 導(dǎo)通時(shí)具有一定的內(nèi)阻;截止時(shí)有一定 的反向電流;兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要時(shí)間。

2.1.1 半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性

下面以硅二極管為例

(1) 導(dǎo)通條件及導(dǎo)通時(shí)的特點(diǎn)

(2) 截止條件及截止時(shí)的特點(diǎn)

(3) 開關(guān)時(shí)間

① 開啟時(shí)間: 由反向截止轉(zhuǎn)換為正向?qū)ㄋ枰臅r(shí)間.二極管的開啟時(shí)間很小,可忽略不計(jì)。

②關(guān)斷時(shí)間: 由正向?qū)ㄞD(zhuǎn)換為反向截止所需要的時(shí)間.二極管的關(guān)斷時(shí)間大約幾納秒。

2.1.2 半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性

(1) 飽和導(dǎo)通條件及飽和時(shí)的特點(diǎn)

發(fā)射極和集電極之間如同閉合的開關(guān)

(2) 截止條件及截止時(shí)的特點(diǎn)

發(fā)射極和集電極之間如同斷開的開關(guān)。

(3) 開關(guān)時(shí)間

開啟時(shí)間ton : 三極管由截止到飽和所需要的時(shí)間,納秒(ns)級(jí)。

關(guān)斷時(shí)間toff : 三極管飽和由到截止所需要的時(shí)間,納秒(ns)級(jí), toff > ton 。

toff的大小與工作時(shí)三極管飽和導(dǎo)通的深度有關(guān),飽和程度越深, toff 越長,反之則越短。

2.1.3 MOS管的開關(guān)特性

MOS管的三個(gè)工作區(qū)：

截止區(qū)；非飽和區(qū)；飽和區(qū)。

MOS管作開關(guān)使用時(shí)，通常工作在截止區(qū)和非飽和區(qū)。

數(shù)字集成電路中常用的MOS管為P溝道增強(qiáng)型和N溝道增強(qiáng)型。

(1) 導(dǎo)通條件及導(dǎo)通時(shí)的特點(diǎn)(以NMOS管為例)

(2) 截止條件及截止時(shí)的特點(diǎn)

NMOS管開關(guān)近似直流等效電路

(3) 開關(guān)時(shí)間

MOS管本身的開關(guān)時(shí)間很小.組成開關(guān)電路時(shí),由于管子間的寄生電容和布線電容的存在,加上MOS管的輸入、輸出阻抗較大,使輸入、輸出電路的充放電時(shí)間常數(shù)增加,影響了開關(guān)時(shí)間。