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2.2二极管和三极管的开关特性
主要要求：
理解二极管、三极管的开关特性。 掌握二极管、三极管开关工作的条件。
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2.2.1 二极管开关特性
uI
D
V cc R
uo
利用二极管的单向导电 性，此电路相当于一个受外 加电压极性控制的开关。
二极管开关电路
假定：UIH=VCC ，UIL=0 当uI=UIH时，D截止，uo=VCC=UOH 当uI=UIL时，D导通，uO=0.7=UOL
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t t
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[例] 假设VCC=5V,RB=4K,β=50,求RC多大时, 三极管可以进入饱和状态.(输入高电
平ＶＩＨ＝５Ｖ)
+ V CC R c iC
Rb b
c
uo
ui
iB
e
三极管开关电路
这里的参数在以后的讲课 中会用到.
RC>100Ω即可
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+ V CC R c iC
截止区
A
N
uCE
三极管开通的条件和等效电路
B
C
uBE < Uth
当输入 uI 为高电平，使
E
iB ≥ IB(sat)时，三极管饱和。 uBE UCE(sat) 0.3 V 0， C、E 间相当于开关合上。
B UBE(sat)
C UCE(sat)
三极管 截止状态 等效电路
三极管 饱和状态 等效电路
－－－ 开关断开 －－－ 开关闭合
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2一.2、.2半三导极体管三的极开管关的作开用关及特其性条件
iC 临界饱和线 放大区
uI=UIL
+ uBE
三怎极样管控为制什它么饱和I的能C(sMa开用t) T和作关开S ？关？Q
-
区
O UCE(sat)
IB(sat)
负载线
截止区
A
N
uCE
三极管关断的条件和等效电路
Rb b
c
uo
ui
iB
e
以后在数字电路中 遇到这样的电路,都 可以认为这是一个 非门.
正逻辑体制
负逻辑体制
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一些约定:
TTL门电路:VILmax=0.7V,VIHmin=1.4V VOLmax=0.3V,VOHmin=3.6V
CMOS门电路:VILmax=VIHmax=VDD/2 VOL=0V,VOH=VDD
对低电平而言,电压越低越好,对高电平而言,电压越 高越好.但前提是不能超过电源电压的范围.
第 2 章 逻辑门电路
概述 二极管、三极管的开关特性 最简单的与、或、非门电路
TTL 集成逻辑门 CMOS 集成逻辑门 集成逻辑门的应用
本章小结
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2.1 概 述
主要要求：
了解逻辑门电路的作用和常用类型。 理解高电平信号和低电平信号的含义。
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2.1 概述
门电路是用以实现逻辑关系的电子电路。
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(2) 对应输入波形画出输出波形
uI
三极管截止时，
UIH
iC 0，uO +5 V 三极管饱和时，
UIL O
uO UCE(sat) 0.3 V
uO/V
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可见，该电路在输入低 电平时输出高电平，输入高 0. 3 电平时输出低电平，因此构 O 成三极管非门。由于输出信 号与输入信号反相，故又称 三极管反相器。
RC
RC
IB(sat) IC(sat) V R CCC
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[例]下图电路中 = 50,UBE(on) = 0.7 V,UIH = 3.6 V,UIL = 0.3 V,为使
三极管开关工作,试选择 RB 值,并对应输入波形画出输出波形。
+5 V
uI
1k
UIH
UIL O
t
解：(1)根据开关工作条件确定 RB 取值
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开关工作的条件
截止条件
饱和条件
uBE ＜ Uth 可靠截止条件为
uBE ≤ 0
iB ＞ IB(Sat) iB 愈大于 IB(Sat) ， 则饱和愈深。
由于UCE(Sat) 0，因此饱和后 iC 基本上为恒值，
iC
IC(Sat)
=
VCCUCE(sat)VCC
uI = UIL = 0.3 V 时,三极管满足截止条件
uI = UIH = 3.6 V 时,为使三极管饱和,应满足 iB > IB(sat)
因为 iB = U
IB(sat)
VCC βRC
IH 0.7 V 3.60.7V2.9V
RB
5V
RB
RB
0.1mA
501k
所以求得 RB < 29 k，可取标PPT学称习交值流 27 k。
uI 增大使 uBE > Uth 时，三极管开始导通，iB > 0，三极管工作于放大
B
uBE < Uth
C 三极管
截止状态
等效电路
E
导通状态。
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一、三极管的开关作用及其条件
iC 临界饱和线 放大区
M IC(sat)
T
S
IB(sat)
uI=UIH
+ uBE
-
பைடு நூலகம்
饱
Q
和
区
O UCE(sat)
今后除非特别说明，一律采用正逻辑。
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二、获得高低电平的方法及高电平和低电平的含义
获得高、低电平的基本原理
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高电平和低电平为某规定范围的电位值，而非一固定值。 由门电路种类等决定
1 高电平
0 高电平
高电平信号是多大的信号？低 电平信号又是多大的信号？
低电平 0
低电平 1
基本门电路:与门、或门、非门
路门 电
分立元件门电路
集成门电路
双极型集成门（DTL、TTL）
MOS集成门
NMOS PMOS CMOS
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2.1 概述
一、正逻辑与负逻辑
正逻辑：用高电平表示逻辑1，用低电平表示逻辑0
负逻辑：用低电平表示逻辑1，用高电平表示逻辑0
在数字系统的逻辑设计中，若采用NPN晶体管 和NMOS管，电源电压是正值，一般采用正逻辑。 若采用的是PNP管和PMOS管，电源电压为负值， 则采用负逻辑比较方便。
当输入 uI 为低电平，使 uBE < Uth时，三极管截止。
B
uBE < Uth
C 三极管
截止状态
等效电路
E
iB 0，iC 0，C、E 间相当 Uth为门限电压
于开关断开。
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一、三极管的开关作用及其条件
i相UU界UBBB称C应饱EEE((ss临(地S和aasatt))t为界)，点为为放0饱I三饱饱.C7大(和极和Vs和at，和基)管基为集饱极仍极U临电C和电然电E界极(的流s具压a饱电t)交，有；和压界用0放集。.3点大IV电对B，。(作s极硅at这在)用饱和区电管表IC时临。(流s，i示MaOC的t) ；；T临UCS界E(sa饱t)从大和Q而，线u工uIC增作ENIA减放B大点(sa小大t截)使上u。区止移CiEB区，增大iC ，增