数字电路与逻辑设计 第十章 脉冲单元电路.ppt

数字电路与逻辑设计 第十章 脉冲单元电路.ppt在数字集成电路的发展过程中,同时存在着两种器件的发展。一种是由三极管组成的双极型集成电路,例如晶体管—晶体管逻辑电路(简称 TTL 电路) 。另一种是由 MOS 管组成的单极型集成电路,例如 N— MOS 逻辑电路和互补 MOS( 简称 CMOS )逻辑电路。 TTL 系列逻辑电路出现在 19世纪 60年代, 它在此之前占据了数字集成电路的主导地位. 随着计算技术和半导体技术的发展,19 世纪 80 年代中期出现了 CMOS 电路。虽然它出现晚一些,但因为它有效地克服了 TTL 和 ECL 集成电路中存在的单元电路结构复杂,器件之间需要外加电隔离,以及功耗大,影响电路集成密度提高的严重缺点,因而在向大规模和超大规模集成电路的发展中,CMOS 集成电路已占有统治地位,而且这一优势将继续延伸。§ § 晶体管的开关特性晶体管的开关特性§ § 基本逻辑门电路§ § TTL TTL 集成逻辑门集成逻辑门§ § MOS 逻辑门电路§ § 集成逻辑门电路的应用本章知识结构第第3 3章集成逻辑门章集成逻辑门§ § 晶体管的开关特性晶体管的开关特性晶体二极管开关特性晶体二极管开关特性晶体二极管是由晶体二极管是由 PN PN 结构成,具有单向导电的特结构成,具有单向导电的特性。在近似的开关电路分析中,晶体二极管可以作性。在近似的开关电路分析中,晶体二极管可以作为一个理想开关来分析; 为一个理想开关来分析; 在严格的电路分析中或者在高速开关电路中, 在严格的电路分析中或者在高速开关电路中, 晶体二极管则不能当作一个理想开关。晶体二极管则不能当作一个理想开关。注意注意数字电路中的二极管与三极管一、二极管伏安特性第第3 3章集成逻辑门章集成逻辑门§ § 晶体管的开关特性晶体管的开关特性(a) 二极管电路表示(b) 二极管伏安特性(1) 加正向电压 V F时,二极管导通,管压降 V D可忽略。二极管相当于一个闭合的开关。二、二极管的开关特性 D VF IF (a) L R F K VF L R I (b)第第3 3章集成逻辑门章集成逻辑门§ § 晶体管的开关特性晶体管的开关特性可见,二极管在电路中表现为一个受外加电压 v i 控制的开关。当外加电压 v i 为一脉冲信号时,二极管将随着脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换过程就是二极管开关的动态特性。(2) 加反向电压 V R时,二极管截止,反向电流 I S可忽略。二极管相当于一个断开的开关。 D VR IS L R (a) K L R VR (b),电流的波形怎样呢? t s 为存储时间, t t 称为渡越时间, t re=t s十t t 称为反向恢复时间。+ - D L R i v i (a)反向恢复时间: t re=t s十t t 产生反向恢复过程的原因: 反向恢复时间 t re就是存储电荷消散所需要的时间。+ - 区区 P N 耗尽层 L p nL 区中电子区中空穴浓度分布浓度分布 P N (a) (b) x同理,二极管从截止转为正向导通也需要时间,这段时间称为开通时间。开通时间比反向恢复时间要小得多, 一般可以忽略不计。第第3 3章集成逻辑门章集成逻辑门三、晶体晶体三极管的开关特性基本单管共射电路基本单管共射电路单管共射电路传输特性单管共射电路传输特性 1.