山东理工大学教案

山 东 理 工 大 学 教 案

第 6 次课 教学课型：理论课□√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）： 1．晶体管的开关特性； 2．基本逻辑门电路类型； *3．二极管与门电路； *4．二极管或门电路； # *5．晶体管非门电路； 6．二极管-三极管与非门。 教学目的要求： 清楚饱和深度含义、逻辑电平的高电平和低电平都是一个范围和正逻辑与负逻辑的概念，理解分离元件基本门电路的工作原理，掌握基本运算和复合运算规律及其逻辑功能表示，理解灌电流负载和拉电流负载的概念等。 教学方法和教学手段： 讲授 板书 讨论、思考题、作业： 3．2， 3．4 参考资料： 《数字电子技术简明教程》 余孟尝主编 高等教育出版社 2001 《数字集成电子技术教程》 李士雄 高等教育出版社 1993 《数字电子技术基础》 阎石 高等教育出版社 2000 《数字电子技术基础》 侯建军主编 高等教育出版社 2003 注：教师讲稿附后

第3章 门电路

教学重点：

1 半导体元器件的开关特性；

2 各种门电路工作原理及其特点； 3 MOS反向器及其主要参数； 4 TTL反向器及其主要参数。 5.PLD介绍

教学难点：

1各种集成门电路工作原理及其特点； 2 集成门电路的电气特性；

3 集成门电路的参数意义。

概述

1． 门电路的概念

实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫做逻辑门电路，简称门电路。 2． 逻辑变量与两状态开关

逻辑变量是二值量，不是0就是1，电子开关是两状态开关，二极管、三极管、MOS管是基本开关元件。

3. 高、低电平与正、负逻辑 P57

高、低电平均是一个范围，如---------赋值---------- 正、负逻辑 4.分离元件门电路和集成门电路 5.数字集成电路的集成度

小规模 SSI <10门/片 或 <100个元器件/片

中规模 MSI 10∽99门/片 或 100∽999个元器件/片

大规模 LSI 100∽9999门/片 或 1000∽99999个元器件/片 超大规模 VSI >10000门/片 或 >100000个元器件/片 甚大规模 USI >亿门/片 或 > 10亿个元器件/片

3-1 晶体管的开关特性

一、理想开关的开关特性

1． 静态特性

断开时，无论UAK 变化范围多大，其等效电阻ROFF=∞，通过的电流IOFF=0；

闭合时，无论流过的电流I 变化范围多大，其等效电阻RON=0两端的电压 UAK=0；

2． 动态特性

开关时间均为0，动作瞬间完成，即开通时间ton=0和关断时间toff=0。

二、二极管的开关特性 (以硅管为例)

（一）静态特性

伏安特性曲线 门槛电压 0.5V 导通压降0.7V 1．导通条件及导通时的特点

当外加正向电压UD>0.7V时，二极管导通，而且一旦导通之后，就可以近似的认为UD≈0.7V ，如同-------。 2．截止条件及截止时的特点

当外加正向电压UD

结电容Cj（CB）和扩散电容CD

2．开关时间

一般开通时间ton比和关断时间toff短的多，所以可以忽略不计。而只考虑关断时间toff ，也叫反向恢复时间trr，平面型2CK系列一般小于5个纳秒。

三、晶体三极管的开关特性

（一） 静态特性

1．三极管的四种工作状态 2．开关应用举例 P60

几个概念：直流负载线；

临界饱和时的基极电流IBS；

三极管饱和时的集电极电流ICS和管压降UCES≤0.3V（硅管）；

i B

饱和深度 q = I

BS

3．静态开关特性

（1）饱和导通条件及其特点

饱和导通条件： 两结均正偏或 iB≥IBS 饱和导通时的特点：

（2）截止条件及截止时的特点

截 止 条 件： 小于死区电压 …….. 截止时的特点： iB≈0； iC≈0 （二） 动态特性

1．波形图 P58 延迟 2．开关时间

开通时间ton-------三极管由截止到导通所需时间。

关断时间toff--------三极管由导通到截止所需时间，与饱和深度关系很大。NPN 3DK系列开关管在几十个纳秒量级。

*四、MOS管的开关特性(以N沟道为例)

（一） 静态特性 1．导通条件及其特点

饱和导通条件： 当MOS管删源电压uGS大于开启电压UTN时，MOS管

将工作于导通状态。

饱和导通时的特点：MOS管导通时漏源间的导通电阻RON较小，一 般为几百欧姆。 2．截止条件及截止时的特点

截 止 条 件：当MOS管删源电压uGS小于开启电压UTN时，MOS管 将工作于截止状态。

截止时的特点：iD=0，漏源间相当于断路。 （二） 动态特性 1． MOS管极间电容

CGS 、CGD一般为1∽3 PF，CGS约为0.1∽1PF。 2． 开关时间

（1）Ugs和iD的波形-------P62

（2）开通时间ton-------MOS管由截止到导通所需时间。 （3）关断时间toff-------MOS管由导通到截止所需时间。 MOS管的开关时间比三极管的开关时间长。

3-2 基本逻辑门电路

一、二极管与门和及或门电路

（一）二极管与门 P62 1． 电路组成和符号 2． 工作原理

电压关系表（ H、L功能表） 0V、3V、0.7V 设定变量、状态赋值、列真值表 （二）二极管或门 1．电路组成和符号 2．工作原理

电压关系表（ H、L功能表） 0V、3V、0.7V 设定变量、状态赋值、列真值表 3．正、负逻辑的与、或门之间关系

二、晶体管非门（反向器）

1．电路组成和符号 P63 2．工作原理

高电平UIH为5V，低电平UIL为0V，电源电压VCC=10V。 电压关系表、功能表、真值表 3． 负载能力

拉电流、灌电流 P64

三、 二极管-三极管与非门

1． 组成 （符号） 2． 原理

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第 7 次课 教学课型：理论课□√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）： #1．TTL与非门的工作原理； *2．TTL门电路的主要参数； *3．TTL-OC门和三态门电路； 4．TTL门电路使用常识； 5．其它双极型电路。 教学目的要求： 理解TTL与非门的工作原理，掌握TTL门电路的主要参数如输入、输出高、低电平，输入高、低电平时的输入电流，输出高、低电平时的电流负载能力，散出系数等；掌握OC门和三态门的功能及其应用；了解其它双极型电路。 教学方法和教学手段： 讲授 板书 讨论、思考题、作业： 3．7 参考资料： 《数字电子技术简明教程》 余孟尝主编 高等教育出版社 2001 《数字集成电子技术教程》 李士雄 高等教育出版社 1993 《数字电子技术基础》 阎石 高等教育出版社 2000 《数字电子技术基础》 侯建军主编 高等教育出版社 2003 注：教师讲稿附后

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