逻辑门电路概述

2019-04-13 16:20发布

假期干什么,实验室不开门,学数电吧。下面的图是我前几天去锥子山拍的,等我学会游泳我从悬崖上要跳下去,怎么上来,唔......爬上来啊。问:跟数电有关么?当然。

一、门电路概述

1.    基本概念

1) 门电路

      用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路统称为门电路

2) 常用的门电路

       在逻辑功能上有:与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等。
这一部分就是讲这些门电路的工作原理和工作特点。

3) 正逻辑和负逻辑

       在电子电路中,用高、低电平分别表示‘1’和‘0’两种二值逻辑状态,这种叫正逻辑;否则为负逻辑。注 : 建立在布尔代数上,0 1 二值。 
TTL74系列         : 低——0~0.8V;高——2.0~3.0V;CMOS4000系列:  低——0~1.5V;高——3.5~5V  ;对元、器件参数精度和电源稳定度较模拟电路低一些。增加数字型号的位数可提高数字电路的运算精度

2.    获取高低电平的一般方法


这个“开关”其实是由二极管、三极管、MOS管构成的电子开关。(a)单开关电路缺陷  :空载的时候,开关闭合,电路中有静态功耗,R越小-->电流越大-->功耗越大。而右图S1与S2总有一个开关闭合来得到高低电平,静态功耗非常小,所以现在通常是用互补开关电路



二、半导体器件的开关特性

1.    半导体二极管的开关特性

  导通压降V(ON), 硅 0.6~0.7V;锗 0.2~0.3V;
(a)是比较精确的模型,包含V(ON)导通压降,r(D)二极管电阻。(b)是数电中常用的恒压降模型,也就是说二极管电阻和电路电阻相比,可以忽略。(c)理想模型,相当于开关,是当导通压降与电源电压相比,也可以忽略的模型。注:模电中还有一个小信号模型,r(D)是变化的。
电荷衰减到原来峰峰值的0.1倍,所需要的时间记作t(re),在纳秒级。反向恢复时间越小,反映了二极管的开关特性越好。

2.    半导体三极管的开关特性

1)三极管的特点


这些小东西,模电的知识也得找时间重新看了,再说吧,我尽力。

2)三极管开关电路分析


数电用的是截止区饱和区,截止区相当于断开v(o)与Vcc相连获得高电平;饱和区的特点是v(ce)特别小,相当于一个开关,与地相连获得低电平

3)三极管开关电路动态分析


3.    MOS管的开关特性

1)MOS管的结构


 

2)MOS管的输入特性和输出特性


输出有可变电阻区、恒流区、截止区,数电中取可变电阻区和截止区。

3)MOS管的基本开关电路

Vi比较小的时候,达不到V(GS)开启电压,用很大的电阻R(OFF)来等效,于是电压几乎全降到上面,VO是高电平。Vi满足V(GS)开启电压,i(D)就会增加,此时用R(ON)来等效,与R(D)比比较小一般是几百欧,VO是低电平

4)MOS管的四种类型


小结





三、分立元件门电路

1.    二极管与门电路


2.    二极管或门电路


3.    三极管非门电路(反相器)


4.与非门


5.或非门


分立元件电路的缺陷

1)体积大、功耗大、可靠性差2)一般情况下输出与输入之间会发生高低电平的偏移3)输出端负载电阻的接入会对输出电平造成影响,从而无法直接驱动负载电路



四、集成电路概述

1.    按输出结构分类

1)推拉式输出或CMOS反相器输出2)OC输出或OD输出3)三态输出

2.    按制造工艺分类

1)双极型集成门电路:TTL(速度较快、功率较大、HTL、ECL(高速)、I2L2)MOS型集成门电路:CMOS(功耗低、抗干扰强)、NMOS、PMOS(基本淘汰)3)Bi-CMOS型

3.    发展历程


集成电路的迅速发展,关键就在于集成电路的布局设计水平的下迅速提高,集成电路的布局设计由此而日益复杂而精密。这些技术的发展,使得集成电路的发展进入了一个新的发展的里程碑。我听老师讲这段,全程内心“我的天呐~”,吃鲸,就算只是为了看到令我惊奇的事物我也好好活着。突然又想起《本杰明巴顿奇事》这一段。For what it's worth,it's never to late,or in my case,too early,to be whoever you want to be. 
There is no time limit,start whenever you want. 
You can change or stay the same. 
There are no rules to this thing. 
We can make the best or the worst of it. 
I hope you make the best of it. 
And I hope you see things that startle you. 
I hope you feel things you never felt before. 
I hope you meet people with a different point of view. 
I hope you live a life you're proud of. 
If you find that you're not, 
I hope you have the strength to start all over again. 一件事无论太晚,或者对于我来说太早,都不会阻拦你成为你想成为的那个人。这个过程没有时间的期限,只要你想,随时都可以开始。要改变或者保留原状都无所谓,做事本不应有所束缚。我们可以办好这件事,却也可以把它搞砸。但我希望,最终你能成为你想成为的人。我希望你有时能驻足于这个令你感到惊叹的世界。我希望你能体会你从未有过的感觉。我希望你能见到其他与你观点不同的人们。我希望你能有一个值得自豪的一生。如果和你想象的生活不一样,我希望你能有勇气,重新启程。