模拟电路与数字电路的区分

一,双极型晶体管模拟电路与双极型晶体管数字电路

在图2.2(a) 所示的双极型晶体管模拟电路中，集电极(C) 与发射极(E) 之间的电流大约为基极(B) 与发射极(C) 之间电流的数十倍到数百倍，而且该电流不可过大或过小，否则会引起输出信号的严重失真;其集电极电压的大小是一个介于电源电压与地电压(OV) 中间的某一个数值。

而在图2.2(b)所示的双极型晶体管数字电路中，当基极(B) 有信号电流流过时，即当基极(B)处于高电位时，或者按照数字电路中的术语讲，当输入信号为1 时，集电极(C) 与发射极(E) 之间处于导通状态，流过的电流很大，集电极(C) 电压等于发射极(E) 电压，或者说集电极(C) 电压等于地电压(OV) ，按照数字电路中的术语就是输出为0; 反过来，当基极(B)没有信号电流流过时，即当基极(B)处于低电位时，或者按照数字电路中的术语讲，当输入信号为O 时，集电极(C) 与发射极(E) 之间处于截止状态，几乎没有电流流过，集电极(C) 电压等于电源电压，按照数字电路中的术语就是输出为1，集电极电压只会是OV 和电源电压两种状态中的一种。

二,场效应晶体管(FET)构成的数字电路

为了降低数字集成电路的功耗，一般都利用场效应晶体管，将其制作成CMOS(complementarymetal oxide semiconductor，互补式金属氧化物半导体)集成电路。图2.3(a)是将图2. 2 中双极型晶体管数字电路内的双极型晶体管，改换成场效应晶体管(Field Effect Transistor, FET) 后，构成的场效应晶体管数字电路。虽然当我们在场效应晶体管的栅极加上适当电压以后，其源极和漏极之间可以形成与该电压成正比的电流流动，该现象类似于在双极型晶体管电路中发射极和集电极之间会有与基极电流成正比的电流流动一样;但是场效应晶体管在数字电路中，所利用的仅仅是源极和漏极之间导通与截止两种状态，而不是利用这种源极和漏极之间流动的与栅极电压成正比的电流。源极和漏极之间的导通状态，称为"开"，用"1" 或者"ON" 表示;截止的状态，称为"关"，用"0"或者"OFF"表示。

不过，在真实的场效应晶体管数字电路中，为了使输出信号更为稳定以及大幅度地降低功耗，采用了另外一个场效应晶体管取代图2. 3 (a) 中漏极负载电阻的方法，如图2. 3 (b) 所示。在这个取代负载电阻所使用的场效应晶体管的栅极上，也施加信号电压，不过其信号电压的相位与原有的场效应晶体管栅极上所加的信号电压相位刚好相反。这时候，虽然当原有的场效应晶体管的输入为"1" 时，即处于导通状态时，输出仍然为"0"; 但是，由于取代负载电阻的场效应晶体管处于截止状态，原有的场效应晶体管中却几乎没有电流流通，也就是消耗的功率微乎其微。反之，当原有的场效应晶体管的输入为"0" 时，即处于截止状态时，输出仍然为"1"; 但是，由于这时候取代负载电阻的场效应晶体管处于导通状态，因而输出端的电压更接近于电源电压。换句话说，其输出端的"0"是更加彻底的"0" ，输出端的勺"是更加彻底的"1" ，因此输出信号更加稳定。正是由于这种低功耗电路的出现，才使得大规模集成电路和超大规模集成电路的制作成为可能。

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