数字电路学习笔记 门电路概述
1 高低电平的实现
在数字电路中,输入输出都是二值逻辑,其高低电平用“0”和“1”表示·其高低电平的获得是通过开关电路来实现,如二极管或三极管电路组成。如图
高低电平实现原理电其原理电路
当开关 S 断开时,输出电压 v。= V。,为高电“1”当开关闭合时,输出电压 v.= 0,为低电平“0”;若开关由三极管构成,则控制三级管工作在截止和饱和状态,就相当开关 S 的断开和闭合。
单开关电路功耗较大,目前出现互补开关电路 (如 CMOS 门电路),即用一个管子代替图 3.1.2中的电阻,如图所示
互补开关电路的原理为:开关 S,和S,受同一输入信号 v,的控制,而且导通和断开的状态相反。
采用高低电平的优点:
在数字电路中由于采用高低电平,并且高低电平都有一个允许的范围,故对元器件的精度和电源的稳定性的要求都比模拟电路要低,抗干扰能力也强。
2.半导体二极管门电路
由于上面的互补开关电路的开关,在实际运用中不太现实,毕竟我们总不可能一直去拨动开关,而且现实生活中的开关体积也比较大,在芯片制作工艺上也不太可能实现,所以我们采用二极管去替代,二极管具有开关特性。
将互补开关电路中的开关用二极管代替,则可得到如图所示的半导体二极管开关电路
2.1半导体二极管的开关特性
对于二极管开关电路,由于二极管具有单向导电性,故它可相当受外加电压控制的开关。
将电路处于相对稳定状态下,晶体二极管所呈现的开关特性称为稳态开关特性
二极管的动态电流波形如图
这是由于在输入电压转换状态的瞬间,二极管由反向截止到正向导通时内电场的建立需要一定的时间,所以二极管电流的上升是缓慢的;当二极管由正向导通到反向截止时,二极管的电流迅速衰减并趋向饱和电流也需要一定的时间由于时间很短,在示波器是无法看到的.
2.2 二极管与门
前面我们学过数字电路中的与或非门,那么实际生产中,我们怎么搭建出这些门电路呢,下面我们就用二极管来搭建。
2.2.1 二极管与门
其真值表如下
2.2.2 二极管或门
真值表如下:
总结