2022-2023学年高二物理竞赛课件：双极型三极管的开关特性

双极型三极管的开关特性 一、 双极型三极管的结构（自学） 三极管开关电路如图3.5.1所示 双极型三极管的开关特性 二、 双极型三极管的输入特性和输出特性（自学） 三、 双极型三极管的基本开关电路 图3.5.1 晶体三极管开关电路 三极管替代开关 电路如图2.3.45所示，则 b. 数据的双向传输 其他类型的CMOS逻辑门 当EN＝1时，三态门G1输出为Do， G2输出为高阻态；当EN＝0时，三态门G1输出为高阻态， G2输出为D1 ＝Do 3.3.6 CMOS电路的正确使用（自学） 3.4 *其他类型的MOS集成电路（自学） 稳态时若合理选择电路的参数，即 当vI=VIH，为高电平时，使得iB>IBS=VCC /βRC，三极管处于饱和导通状态，输出vo＝ VOL ＝Vces≈0,为低电平； 3.5.1 双极型三极管的开关特性 图3.5.1 晶体三极管开关电路 T 当vI=VIL<VON(死区电压），为低电平时，使得三极管处于截止状态，输出vo＝ VOH≈VCC,为高电平 其中： 硅管为0.3V,锗管为0.1V 很小，为几十欧姆 例3.5.1 电路如图3.5.2所示，已知 VIH=5V，VIL=0V，β=20，VCE(sat) = 0.1V，试计算参数设计是否合理 3.5.1 双极型三极管的开关特性 5V -8V 3.3KΩ 10KΩ 1KΩ 图3.5.2 例3.5.1的电路 解：基极对地电路如图3.5.3所示 图3.5.3 利用戴维南定理等效成电压源的形式如图3.5.4所示 图3.5.3 3.5.1 双极型三极管的开关特性 图3.5.4 其中： 等效电路如图3.5.5所示，则当VIH=5V时： 3.5.1 双极型三极管的开关特性 故三极管T导通，其基极电流为 管子的临界饱和时的基极电流为 由于 3.5.1 双极型三极管的开关特性 故管子处于饱和状态，其输出为 当VIH=0V时，其 三极管T处于截止状态，则 因此参数设计合理 三极管开关状态下的等效电路如图3.5.6所示 3.5.1 双极型三极管的开关特性 四、双极型三极管的开关等效电路 当三极管截止时，发射结反偏，iC≈0 ，相当开关断开；当三极管饱和时，发射结正偏，vCE＝VCE（sat）≈0 ，相当开关闭合。 截止 饱和 (c)饱和时的等效电路 图3.5.6 阻值很小，忽略 五、双极型三极管的动态开关特性 在动态情况下，三极管在截止和饱和导通两种状态迅速转换时，三极管内部电荷的建立与消失都需要一定的时间，故集电极电流的变化要滞后于输入电压的变化。 3.5.1 双极型三极管的开关特性 即在开关电路中，输出电压的变化滞后于输入电压的变化，如图3.5.7所示。 图3.5.7 六 、三极管反相器 3.5.1 双极型三极管的开关特性 三极管反相器就是三极管的开关电路，如图3.5.8所示 图3.5.8 三极管反相器 只要参数选择合理，即当vI=VIL时，T截止，输出vO=VOH为高电平；当vI=VIH时，T饱和导通，输出vO=VOL为低电平，则Y＝A 3.5.2 TTL反相器的电路结构和工作原理 TTL—Transistor-Transistor Logic(三极管－三极管逻辑），TTL逻辑门就是由双极型晶体三极管构成的逻辑门电路。 TTL逻辑器件分成54系列和74系列两大类，其电路结构、逻辑功能和电气参数完全相同。不同的是54系列工作环境温度、电源工作范围比74系列的宽。74系列工作环境温度为00C～ 700C,电源电压工作范围为5V±5%；而54系列工作环境温度为－550C～ +1250C,电源电压工作范围为5V±10%. 54系列和74系列按工作速度和功耗可分成下面4个系列： (a)标准通用系列： 国产型号为CT54/74系列，与国际上SN54/74系列相当，部标型号为T1000系列 ＆ EN A B EN Y G1 Do EN 总 线 G2 图3.3.45 利用三态门进行数据的双向传输 � 图3.5.5 T � 图3.5.5 T $