项目十参考资料。
1.1 晶体管的开关特性及应用。
在数字电路中，晶体管大多工作在开关状态，所以是一种无触点的电子开关。通常的电子开关按其用途，可分为模拟开关和数字开关（又称逻辑开关）两大类。对它们的要求也有所不同：
模拟开关应具备断开和接通时，流过的电流或两端的电压为零，两种状态转换的时间为零；而对数字开关则要求器件有两种可以区分的工作状态，同时输出能明确地用逻辑0或1来表示。
1.1.1 晶体二极管的开关特性及应用。
1. 晶体二极管的开关特性。
图1－1是硅二极管的符号和伏安特性曲线。
由伏安特性可知：
1) 二极管端电压小于0.5v作为二极管的截止条件。一旦截止，即可近似认为电流等于0，相当于开关断开，这就是二极管截止时的特点。
2）二极管正向电压大于0.5v作为二极管的导通条件。一旦导通，即可将二极管认为是具有0.7v压降的闭合开关，这就是二极管导通时的特点。
2. 二极管开关特性的应用。
利用二极管开关特性可以构成限幅器和钳位器。
1) 二极管限幅器。
限幅器是一种波形变换或整形电路。当输入信号在一定范围内变化时，输出电压跟随输入电压相应变化，完成信号的传输；而当输入电压超过这一范围时，其超过的部分被削去，输出电压保持不变，实现限幅作用，由于限幅器能将一定范围以外的输入波形削去，所以限幅器又称削波器。
2) 二极管钳位器。
二极管钳位器是利用二极管的开关特性，将输入波形的顶部或底部钳定在某一选定的电平上的电路。这种错位作用又称为波形钳位，在脉冲技术中经常用到。
1.1.2 晶体**管的开关特性及应用。
1. 晶体三极管的开关特性
如图1－6所示为npn型三极管的电路和特性曲线。图中直流负载线和三极管输出特性曲线的交点称为静态工作点，用q表示。工作点的位置由基极电流决定。
由于工作点的位置不同，三极管有3种不同的工作状态，或称为3个工作区域。
1）的区域称为截止区，如图中的q1点。在截止区，三极管的集电极c和发射极e之间近似为开路，相当于开关断开一样，故有。对于硅三极管，由于发射极存在u0＝0.
5v的死区电压，只有当》u0＝0.5v时三极管才会真正导通，所以三极管的截止条件为<0.5v。
2）>0，的区域称为放大区，如图中的q点，在放大区，受的控制，三极管具有放大作用。
3）>0， 《的区域称为饱和区。在饱和区，不受的控制，关系式不再成立，的大小由外电路决定，这时的称为集电极饱和电流，用表示。三极管饱和时，集电极c和发射极e之间的电压称为饱和电压，用表示。
硅三极管的，c、e之间近似于短路，相当于开关接通一样。三极管刚达到饱和时的状态称为临界饱和，如图中的q2点，这时＝。三极管临界饱和时的关系还成立，临界饱和时的基极电流用表示。
当》时，三极管进入深度饱和，这就是三极管的饱和条件。
由此可见，三极管相当于一个由基极电流所控制的无触点开关，三极管截止时相当于开关断开，而饱和时相当于开关闭合。为了便于比较，现将npn型三极管截止、放大、饱和3种工作状态的特点列于表1－1中。
2. 晶体三极管开关特性的应用。
三极管除可用于各种放大器外，还可用作限幅器、钳位器和反相器等。尤其反相器是脉冲与数字电路中最基本、最常用的电路之一。
反相器在作用下，输出与输入之间具有反相的关系。反相器能稳定工作的条件中：当输入为低电平（如）时，应保证三极管可靠地截止，输出为高电平（）；而当为高电平（如）时，应保证三极管可靠地饱和，输出为低电平（如）。
1.2 分立元件逻辑门。
在数字电路中，门电路就是实现输入信号与输出信号之间逻辑关系的电路。最基本的逻辑关系只有与、或非三种，其它任何复杂的逻辑关系都可以用这三种逻辑关系来表示。所以，最基本的逻辑门是与门、或门和非门。
1.2.1 二极管与门。
实现与逻辑关系的电路称为与门。由二极管构成的双输入与门电路及其符号如图1－9所示。图中a、b为输入信号，y为输出信号。输入信号为5v或0v。
由表1－3可知，y与a、b之间的关系是：只有当a、b都是1时，y才为1。否则y为0，满足与逻辑关系，可用逻辑表达式表示为：y＝a·b。
1.2.2 二极管或门。
实现或逻辑关系的电路称为或门。由二极管构成的双输入或门电路及其符号如图1－10所示。图中图中a、b为输入信号，y为输出信号。输入信号为5v或0v。
表1－5 双输入或门的逻辑真值表。
由表1－5可知，y与a、b之间的关系是： a、b中只要有一个或一个以上是1时， y就为1，只有当a、b全为0时y才为0，满足或逻辑关系，可用逻辑表达式表示为：y＝a＋b。
1. 双极型三极管非门。
双极型三极管非门的原理电路如图1－11（a）所示，逻辑符号如图1－11(b)所示，真值表如表1－6所示。
由表1－6可知，y与a、b之间的关系是： a时， y＝1；a时， y，满足非逻辑关系，可用逻辑表达式表示为：y＝。
2. mos三极管非门略。
1.2.4 复合门电路。
与门、或门、非门是三种基本逻辑门，二极管与门和或门电路简单，缺点是存在电平偏移、带负载能力差、工作速度低、可靠性差。非门的优点恰好是没有电平偏移、带负载能力强、工作速度高。因此常将二极管与门、或门和三极管非门连接起来，构成二极管、三极管复合逻辑门电路。
这种门电路称为与非门和或非门，简称dtl电路。
1. 与非门。
图1－13为dtl与非门的电路和逻辑符号。电路由两部分组成，虚线左边是二极管与门，右边是三极管非门。因此，输入和输出之间是与非关系，其真值表如表1－9所示。逻辑表达式为：。
2. 或非门。
图1－14为或非门的电路和逻辑符号。电路由两部分组成，虚线左边是二极管或门，右边是三极管非门。因此，输入和输出之间是或非关系，其真值表如表1－10所示。逻辑表达式为。
1.3 集成ttl与非门电路及工作原理。
1.3.1 ttl与非门电路及工作原理。
1.电路结构。
图1－15为ttl与非门的电路结构。图中输入级是一个多发射极三极管，其等效电路如图1－15（b）所示，为中间级，、、为输出级。
2. 工作原理。
图1－15所示电路的工作原理如下：
1）输入信号不全为1的情况。当输入端有一个或几个接低电平时，对应于输入端接低电平的发射结导通，的基极电位等于输入低电平加上发射结正向电压，因为要使三极管、导通，必须使所以、截止。由于截止，其集电极电位接近于，于是电源经过电阻向三极管、提供基极电流而使、导通，所以输出端的电位为：
因为很小，可以忽略不计，电源电压，与是：，即输出为高电平。
由于截止，当接负载后，有电流从经流向每个负载门，这种电流称为拉电流。
2）输入信号全为1的情况。当输入端全部接高电平时，的几个发射结都处于反向偏置，电源经过电阻向、提供足够的基极电流而使、饱和导通，所以输出电位为：，即输出为低电平。
此时的基极电位：
集电极电位：
此值大于的发射结正向电压，使导通。由于，所以必然截止。由于截止，当接负载后，的集电极电流全部由外接负载门灌入，这种电流称为灌电流。
综上所述，图1－15（a）所示电路的输入与输出之间的逻辑关系为与非逻辑关系，即输入有0时输出为1，输入全1时输出为0，所以图1－15（a）所示电路实现了与非逻辑运算，是与非门。即有：
1.3.2 ttl与非门的外特性。
为了正确合理使用ttl与非门，必须掌握与非门电路在其外部所表现出来的特性。
1. 电压传输特性。
输入电压从低电平逐渐增大到高电平时，输出电压随之变化的特性称为电压传输特性。描述与间关系的曲线称为电压传输特性曲线。测试电路及曲线如图1－16所示。曲线分为四段：
1）ab段。该段为特性曲线的截止区或关门区。此区＜，饱和、截止、导通，输出为高电平。
2）bc段。该段为特性曲线的线性区。此区在～之间，、、导通，截止。处于放大导通状态，故↑→↑即随增加而近似线性下降，故称bc段为线性区。
3）cd段。该段为特性曲线的转折区。在～之间略有增加，迅速下降到，曲线很陡。
电路由输出高电平转换为低电平，基本上是在这一段内完成的。转折区中点所对应的输入电压称为阈值电压5限电平，用表示。一般ttl与非门的。
bc段、cd段又可总称为过渡区。
4）de段。该段为特性曲线的饱和区或开门区。饱和后，若继续增大，仍饱和，不变。
2. 输入伏安特性。
输入电压与输入电流之间的关系，称为输入伏安特性。测试电路及曲线如图1－17所示。
3. 输入负载特性。
ttl与非门的输入端电阻两端电压，随变化的特性称为输入负载特性，其测试电路及曲线如图1－18所示。
由上可知，当时，接的输入端相当于接低电平，使与非门处于关闭状态；当时，接的输入端相当于接高电平，使与非门处于开启状态。
4. 输出特性。
ttl与非门输出电压和输出电流之间的关系，称为输出特性。
1）关态输出特性（高电平输出特性）。 当输入为0，输出为1时，与非门为关态，如图1－19所示。此时导通、截止，门电路带拉电流负载。
当拉电流小于约时，，基本不变；当过大时，输出高电平值将随增大而降低。由于与非门处于关态时，输出电阻约为100左右，所以在采用ttl与非门构成脉冲电路时，其输出电路可以用一个的实际电压源来等效。
2）开态输出特性（低电平输出特性）。当输入全1，输出为0时，与非门为开态，如图1－20所示。此时截止、饱和，门电路带灌电流负载。
灌电流经负载灌入。由于饱和较深，所以随着的增大，的低电平值基本不变或略有上升。只要的增大不致于破坏的饱和状态，都能维持在低电平。
但若过大，如图中以。
由于与非门处于开态时，输出电阻仅有10～20，所以在采用ttl与非门构成脉冲电路时，其输出电路可以用一个～的实际电压源来等效。
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