電子電路

• • 1.1 分類
  • • 1.1.1 模擬電子電路
    • 1.1.1.1 介紹
    • 1.1.1.2 特點
    • 1.1.2 數字電子電路
    • • 1.1.2.1 特點
      • 1.1.2.2 數字電路中的相關概念
      • 1.1.2.3 門電路
      • • 1.1.2.3.1 TTL集成門電路
        • • 1.1.2.3.1.1 特點
          • 1.1.2.3.1.2 電壓范圍
          • 1.1.2.3.1.3 介紹
          • 1.1.2.3.1.4 反相器
          • 1.1.2.3.1.5 開路門
          • 1.1.2.3.1.6 三態門
          • 1.1.2.3.1.7 線與
        • 1.1.2.3.2 CMOS集成門電路
        • • 1.1.2.3.2.1 特點
          • 1.1.2.3.2.2 電壓范圍
        • 1.1.2.3.3 扇入系數
        • 1.1.2.3.4 扇出系數
      • 1.1.2.4 開關器件
      • • 1.1.2.4.1 特點
        • 1.1.2.4.2 半導體二極管
        • • 1.1.2.4.2.1 特性
        • 1.1.2.4.3 半導體三極管
        • • 1.1.2.4.3.1 特性
          • 1.1.2.4.3.2 NPN型
          • 1.1.2.4.3.3 PNP型
      • 1.1.2.5 正負邏輯

1.1 分類

根據所處理的信號形式不同

1.1.1 模擬電子電路

1.1.1.1 介紹

數值的度量采用直流電壓或電流的連續值，稱為模擬量。

1.1.1.2 特點

數值由連續量來表示

1.1.2 數字電子電路

數值的度量采用數字量，通常為0和1。

1.1.2.1 特點

數值為離散量來表示

1.1.2.2 數字電路中的相關概念

• 自然界存在的二狀態系統稱為二進制系統，例如晶體管的導通與截止，機械開關的開啟和閉合。
• 在數字系統中，這兩種狀態的組合稱之為碼，用來表示數字1和0的電平稱為邏輯電平。
• 通常由高電平H代表1，低電平L代表0，二進制系統的兩個數字1和0稱為開關量，常稱為比特。
• 輸入高電壓(Vih):保證邏輯門的輸入為高電平時所允許的最小輸入高電平，當輸入電平高于Vih時，則認為輸入電平為高電平。
• 輸入低電壓(Vil):保證邏輯門的輸入為低電平時所允許的最大輸入低電平，當輸入電平低于Vil時，則認為輸入電平為低電平。
• 輸出高電壓(Voh):保證邏輯門的輸出為高電平時的輸出電平的最小值，邏輯門的輸出為高電平時的電平值都必須大于此Voh。
• 輸出低電平(Vol):保證邏輯門的輸出為低電平時的輸出電平的最大值，邏輯門的輸出為低電平時的電平值都必須小于此Vol。

1.1.2.3 門電路

1.1.2.3.1 TTL集成門電路

由雙極型晶體管構成

1.1.2.3.1.1 特點

• 工作速度較高
• 功耗大，集成度不高。
• 應用于中小規模的集成電路。
• 不能進行線與操作。

1.1.2.3.1.2 電壓范圍

• 高電壓：2-5v
• 低電壓：0-0.8v
• 禁用區：0.8-2v

1.1.2.3.1.3 介紹

• TTL集成系列門電路主要由雙極性晶體管構成，由于輸入端和輸出端均采用晶體三極管，所以稱為晶體管-晶體管邏輯電路， 簡稱TTL電路，是應用較廣泛的雙極型數字集成電路。
• TTL門電路的輸出電阻都很低，若把兩個或兩個以上TTL門電路的輸出端直接并接在一起，當其中一個輸出為高電平，另一個輸出低電平時，就會在電源與地之間形成一個低阻串聯通路（短路），產生的電流將超過門電路的最大允許值，可能導致門電路因功耗過大而損壞。所以不能進行線與。

1.1.2.3.1.4 反相器

• 相當于非門，輸入為高電壓時，輸出為低電壓，輸入為低電壓時，輸出為高電壓。

1.1.2.3.1.5 開路門

由于電路中輸出管集電極開路，因此稱為集電極開路門電路，簡稱OC（Open Collector）門。這種門電路正常工作時，需要在輸出端和電源VCC直接外接上拉電阻RL。

1.1.2.3.1.6 三態門

• 介紹
  • 三態門是在普通門電路基礎上附加控制電路構成的，簡稱TSL（Three-State Logic）門。
• 狀態
  • TSL門的輸出有邏輯高電平、邏輯低電平和高阻態三個狀態。三態門電路也能實現“線與”功能。

1.1.2.3.1.7 線與

不同門電路輸出端直接連接形成與功能的方式

1.1.2.3.2 CMOS集成門電路

由絕緣柵型場效應管構成，簡稱MOS管

1.1.2.3.2.1 特點

• 抗干擾能力強
• 功耗小
• 集成度高
• 適合大規模集成電路

1.1.2.3.2.2 電壓范圍

• 高電壓：2-3.3v
• 低電壓：0-0.8v
• 禁用區：0.8-2v

1.1.2.3.3 扇入系數

一個邏輯門電路所能允許的最多輸入端個數稱為扇入系數。一般門電路的扇入系數為1-5，最多不超過8

1.1.2.3.4 扇出系數

扇出系數也叫負載能力，一個邏輯門的輸出端所能連接的下一級邏輯門輸入端的節點個數稱為該邏輯門的扇出系數。TTL一般門電路的扇出系數為8，驅動門的扇出系數可達25個。

1.1.2.4 開關器件

1.1.2.4.1 特點

• 開關器件應具有兩種對立的工作狀態，即接通和斷開。
• 接通狀態要求器件的電阻很小，近似于短路。
• 斷開狀態要求器件的電阻很大，近似于開路。

1.1.2.4.2 半導體二極管

1.1.2.4.2.1 特性

• 具有單向導電的特性，
• 加正向電壓時導通，有很大正向電流，相當于開關的接通狀態。
• 反向電壓時截止，反向電流極小，相當于開關的斷開狀態。
• 存在電容效應，在電荷的建立和消散過程，需要一定的時間。

1.1.2.4.3 半導體三極管

三極管或晶體管

1.1.2.4.3.1 特性

• 具有放大、飽和、截止三個工作狀態。
• 在數字電路中，三極管交替工作在飽和狀態和截止狀態。作為開關器件使用。
• 存在電容效應，在電荷的建立和消散過程，需要一定的時間。

1.1.2.4.3.2 NPN型

• 介紹
  • NPN型三極管，由三層半導體制成的。中間是一塊P型半導體，兩邊各為一塊N型半導體。從三塊半導體上各自接出一根電極，分別叫做基極b、集電極c和發射極e。與三個電極各自連接的半導體對應地稱為基區、集電區和發射區，三塊半導體之間形成兩個PN結，分別稱為發射結和集電結。

1.1.2.4.3.3 PNP型

1.1.2.5 正負邏輯

在數字電路中，若高電平用邏輯1表示，低電平用邏輯0表示，稱為正邏輯；若高電平用邏輯0表示，低電平用邏輯1表示，稱為負邏輯。

總結

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