数电习题课3ppt课件.ppt
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1、数电习题课3ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望本本章章主主要要介介绍绍了了逻逻辑辑电电路路的的基基本本概概念念和和TTL、CMOS等集成逻辑门。等集成逻辑门。TTL电电路路输输入入级级采采用用多多发发射射极极晶晶体体管管,输输出出级级采采用用推推拉拉式式结结构构,所所以以工工作作速速度度较较快快,负负载载能能力力较较强强,是是目目前前使使用用最最广广泛泛的的一一种种集集成成逻逻辑辑门。应掌握好门。应掌握好TTL门电气特性和参数。门电气特性和
2、参数。MOS电电路路属属于于单单极极型型电电路路,CMOS电电路路具具有有高高速速度度、功功耗耗低低、扇扇出出大大、电电源源电电压压范范围围宽宽、抗抗干干扰扰能能力力强强、集集成成度度高高等等一一系系列列特特点点,使使之之在在整整个个数数字字集集成成电电路路中中占占据据主主导导地地位位的的趋趋势势日日益明显。益明显。小小 结结 本章总的要求:本章总的要求:熟练掌握熟练掌握TTLTTL和和CMOSCMOS集集成门电路输出与输入间的逻辑关系、成门电路输出与输入间的逻辑关系、外部电气特性,包括电压传输特性、外部电气特性,包括电压传输特性、输入特性、输出特性和动态特性等;输入特性、输出特性和动态特性等
3、;了解和掌握各类集成电子器件正确的了解和掌握各类集成电子器件正确的使用方法。使用方法。重点:重点:TTLTTL电路与电路与CMOSCMOS电路的结构与电路的结构与特点特点 附附:门电路的常见逻辑符号门电路的常见逻辑符号 与门与门 或门或门 非门非门F=AB F=A+B&ABFABFABFABF ABFABF A1FAFAFAF 与非门与非门 或非门或非门 OC门门 (两输入与非两输入与非)&ABFABFABF ABFABF ABF&ABFABFABF 国标国标AB&AB&AB国家标准国家标准 三态门三态门(两输入与非两输入与非)与或非门与或非门+ABCDFABCDF&7 当输入为当输入为0V、
4、5V时,基极回路等效电路如图时,基极回路等效电路如图vI 5.1k20k10VbebeRB VB解:解:知识点知识点1:三极管开关电路:三极管开关电路3.11(a)在在图图示示电电路路中中,试试计计算算当当输输入入端端分分别别接接0V、5V和和悬悬空空时时输输出出电电压压vO的的数数值值,并并指指出出三三极极管管工工作作在在什什么么状状态态。假假定定三三极极管管导导通通以以后后vBE0.7V,电电路路参参数数如图中所示。如图中所示。vI+10V-10V5.1k20k2kvO=30其戴维宁等效电路如图其戴维宁等效电路如图RB=5.1/20k=4.1k8(1)vI=0V时时此时发射结反偏,此时发射
5、结反偏,T截止,截止,vO10V。+10V4.1k2kvO=302V等效电路如图等效电路如图(2)vI=5V时时此时发射结正偏此时发射结正偏+10V4.1k2kvO=301.9VT饱和,饱和,vO=VCE(sat)=0.1V等效电路如图等效电路如图9(3)输入端悬空时输入端悬空时基极回路等效电路如图基极回路等效电路如图be 20k10V此时发射结反偏,此时发射结反偏,T截止,截止,vO10V。vI+10V-10V5.1k20k2kvO=3010 3.12 图示电路,试计算当输入端分别接图示电路,试计算当输入端分别接0V、5V和悬空时输出电压和悬空时输出电压vO的数值,并指的数值,并指出三极管工
6、作在什么状态,三极管导通后出三极管工作在什么状态,三极管导通后vBE=0.7V。解解:当输入为当输入为0V、5V时,基极回路等效电路如图时,基极回路等效电路如图其戴维宁等效电路如图其戴维宁等效电路如图beRB VB RB=4.7k/18k=3.7kvI+5V-8V3k4.7k18k2kvO=50bevI 3k4.7k18k5Vbe8V11(1)vI=0V时时此时发射结反偏,此时发射结反偏,T截止,截止,vO5V。(2)vI=5V时时此时发射结正偏此时发射结正偏T饱和,饱和,vO=VCE(sat)=0.1V。RB VB vO+5ViB=5012(3)输入端悬空时输入端悬空时基极回路等效电路如图示
7、基极回路等效电路如图示其戴维宁等效电路如图示其戴维宁等效电路如图示beRB VB RB=(4.7+3)/18=5.4kT饱和,饱和,vO=VCE(sat)=0.1V。此时发射结正偏此时发射结正偏e3k4.7k18k5Vb8VvI+5V-8V3k4.7k18k2kvO=50be 题知识点题知识点2:二极管与门、或门的应用:二极管与门、或门的应用 p131 图图2-18(四版)(四版)在CMOS电路中有时采用下图(a)(b)所示的扩展功能用法,试分析各图的逻辑功能,写出Y1 Y2的逻辑式。已知电源电压VDD=10V,二极管的正向导通压降为0.7V。(a)二极管构成与门,二极管构成与门,C、D、E只
8、要有一个为低电平,只要有一个为低电平,则则vI1为低电平为低电平(b)二极管构成或门,二极管构成或门,C、D、E只要有一个为只要有一个为高电平,则高电平,则vI2为高电平为高电平 题知识点题知识点2:二极管与门、或门的应用:二极管与门、或门的应用 在CMOS电路中有时采用下图(c)(d)所示的扩展功能用法,试分析各图的逻辑功能,写出Y3 Y4的逻辑式。已知电源电压VDD=10V,二极管的正向导通压降为0.7V。(c)二极管构成或二极管构成或门,门,Y1、Y2只要只要有一个为高电平,有一个为高电平,则则Y3为高电平为高电平(d)二极管构成与门,二极管构成与门,Y1、Y2只要有一个为低电平,则只要
9、有一个为低电平,则Y4为低电平为低电平15 3.14指出图示各门电路的输出是什么状态。已知这些门电路都是指出图示各门电路的输出是什么状态。已知这些门电路都是 74系列系列TTL门电路。门电路。知知 识点识点3:TTL门电路的输入端负载特性门电路的输入端负载特性 见 P156 图P3.14因控制端有效,因控制端有效,因控制端无效因控制端无效 Y6处于高阻态处于高阻态 VCC=15.1KVIL vI1 Y718 3.15 指出图示各门电路的输出是什么状态。已知这些门电路都是指出图示各门电路的输出是什么状态。已知这些门电路都是 CC4000系列系列CMOS门电路。门电路。知识点知识点3:COMS门电
10、路的输入端负载特性门电路的输入端负载特性P156 图P3.15VDD Y4&RL VCCVIL 20 3.16 图示电路中,与非门图示电路中,与非门GM最多可驱动多少个同样的与非门?最多可驱动多少个同样的与非门?要求要求GM的高低电平满足的高低电平满足VOH3.2V,VOL0.4V。与非门的输入。与非门的输入 电流为电流为IIL-1.6mA,IIH40A。VOL0.4V时输出电流最大值时输出电流最大值 为为IOL(max)=16mA,VOH3.2V时输出电流最大值为时输出电流最大值为IOH(max)=-0.4mA 解:解:GM输出低电平时输出低电平时IOL(max)=16mA,IIL-1.6m
11、A&GM&.N 因输入低电平时每个与非门输入端因输入低电平时每个与非门输入端 总电流为总电流为IILIOL知识点知识点4:扇出系数,与非门输入特性:扇出系数,与非门输入特性21 GM输出高电平时输出高电平时IOH(max)=-0.4mA,IIH40A&GM&.N 因输入高电平时每个与非门输入端因输入高电平时每个与非门输入端 总电流为总电流为2IIHIOHIIH综合综合,N=5知识点知识点4:扇出系数,或非门输入特性:扇出系数,或非门输入特性3.17 解解 当当 时,可以求得时,可以求得 当当 时,又可求得时,又可求得故故 能驱动能驱动5 5个同样的或非门。个同样的或非门。已知已知:23 3.1
12、8.试说明在下列情况下,用万用表测量图中试说明在下列情况下,用万用表测量图中vI2得到的电压得到的电压 各为多少?与非门为各为多少?与非门为74系列系列TTL电路,万用表使用电路,万用表使用5V量程,内阻量程,内阻 为为20K/V&VvI2vI1解:解:等效电路:等效电路:R1 4k100KT1 vI2 VCC be2 be5 vI1(3)vI1=3.2VvB1=2.1V;vI2=1.4V(1)vI1悬空悬空vB1=2.1V;vI2=1.4V(2)vI1=0.2VvB1=0.9V;vI2=0.2V 知识点知识点5:与非门输入端电平互相影响:与非门输入端电平互相影响24(4)vI1经经51电阻接
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