山东理工大学教案.doc

------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————山东理工大学教案山东理工大学教案注: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。 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 导通压降 ------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— 1 .导通条件及导通时的特点当外加正向电压 UD> 时,二极管导通,而且一旦导通之后,就可以近似的认为 UD ≈ ,如同------- 。 2 .截止条件及截止时的特点当外加正向电压 UD<UO= 时, 二极管截止, 而且一旦截止之后,就可以近似的认为 ID≈0。等效电路(二)动态特性 1 .电容效应结电容 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 tof f 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 ≤ (硅管); i 饱和深度 q=I BS3 .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