数字电子技术_第二章逻辑门电路(ppt)
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数字电子技术_第二 章逻辑门电路(ppt)
（优选）数字电子技术_第二章 逻辑门电路
• 逻辑门电路：用以实现基本逻辑运算和 复合逻辑运算的单元电路统称为 门电路
• 基本和常用门电路有与门、或门、非门 （反相器）、与非门、或非门、与或非 门和异或门等
• 逻辑1和0： 电子电路中用高、低电平来 表示
• 正、负逻辑：
• 获得高、低电平的基本方法：利用半导 体开关元件的导通、截止（即开、关） 两种工作状态
单开关电路
互补开关电路
§2-2二极管、三极管开关等
效电路
二极管开关等效电路
三极管开关等效电路
一、二极管开关等效电路（理想情况下） 当Va>Vb时，D导通 当Va≤Vb时,D截止
二、 三极管开关等效电路（理想情况下） 当Vb为高电平VIH时，T饱和
晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic）IC • 体积小、重量轻、可靠性好，取代分立元件 • 由双极型三极管构成的TTL型集成电路 • 功耗大，速度快，和COMS对比？？？
第一套，晶体管-晶体管逻辑 （Transistor-Transistor Logic）IC
– 输入和输出的电平相差一个二极管的导通压 降，易使下级电路发生信号高低电平的偏移
+12V
0V
R 0.7V
R 1.4V
R 2.1V
输入低电平0V,经过三极与门的移位，使输出的低电 平达到2.1V。输出和输入电平相差很大，会造成逻辑功 能紊乱。
• 二极管与门的缺点2：
– 输出端对地接上负载电阻时，有时会影响输 出的高电平
钳位二极管D1作用：防止负脉冲输入时，通过T1管发射 极过大，起保护作用。
倒置运用:
当输入接3.4V时：T2饱和 Vb1= Vbc1+ Vbes2 + Vbes5 = 0.7 + 0.7+0.7 = 2.1V
?
2 .1V
A
3、真值表和逻辑符号
0 1
导通
Y 1 0
T4 T5 VY
导通 截止 3.4v 截止 导通 0.2v
A1 Y
电路构成：
输入级由T1、R1和D1组 成。
倒相级由T2和R2、R3组 成。T2管作倒相运用，集电 极和发射极同时输出相位相 反的信号，驱动T4、T5三极 管。
输出级由T4、T5、D2和R4组成：T4、T5在输入信号的作 用下，轮流导通，一个导通，另一个截止。叫做推拉输出级。
因此：曾经将二极管门和三极管反相器连接 起来就构成与非门及或非门，现在已经不再 采用。
四、其它门电路
一、 其它门电路 其它门电路有与非门、或非门、同或门、异或门等等。
二、 门电路的“封锁”和“打开”问题
A B
&
Y
C
当C=1时，Y=AB.1=AB
A ≥1 Y B 当C=1时，Y=A+B+1=1
与门打开，与功能成立。
VLSI（>104个以上等效门）
TTL的历史
• 最初的数字电路状况
– 分立元件 – 制约规模
• 1961年，Robert Noyce（罗伯特·诺伊斯）发明了在一 块独立的硅片上互连晶体管的工艺，称为命名为IC （Integrated Circuits）
• 由美国TEXAS INSTURMENTS公司共享 • 1964，德州仪器推出第一套完整的逻辑门集成电路，
或门封锁，或门不能工作。
当C=0时，Y=AB.0=0 与门封锁，与门不能工作。
当C=0时，Y=A+B+0=A+B 或门打开，或功能成立。
能“打开”或者“封锁”门电路的信号叫“控制信号”。 控制信号的输入端叫“控制端”，或“使能端”。
与门、与非门可用“0”封锁，用“1”打开；
或门、或非门可用“1”封锁，用“0”打开；
§2-4 TTL门电路
TTL的历史 TTL反相器（非门） TTL反相器的静态输入和输出特性 TTL与非门 集电极开路的门电路（OC门） 三态输出门电路
内容概述
集 成 按器件类型分 逻 辑 门 按集成度分
TTL、ECL I2L、HTL
双极型集成逻辑门
MOS集成逻辑门
PMOS NMOS CMOS
SSI（100以下个等效门） MSI（〈103个等效门） LSI （〈104个等效门）
VY 0 2.3v 2.3v 2.3v
3。真值表
A BY 000 011 101 111
4.输出函数式 Y=A+B
5。逻辑符号 A ≥1 Y B
• 二极管或门同样存在着输出电平的偏移 问题
三、 三极管非门
2.工作原理
1。电路原理图
Ua T UY 0 截止 Vcc 3v 饱和 0 3. 真值表
4.输出函数式
NPN型
当Vb为低电平VIL时，T截止
开关 闭合
开关 断开
开关 闭合
开关 断开
§2-3 最简单的与、或、 非门电路
二极管与门 二极管或门
三极管非门 其他门电路
一、 二极管与门
+VCC
1. 电路组成（以二输入为例）
Da R
A
Y
2. 工作原理
设：VCC=5V，
VIH=3v,VIL=0v
二极管正向压降0.7V。
AY 01 10
Y=A
5.逻辑符号
A1
Y
-VEE
注：为了保证在输入低电平时三极 管可靠截止，常将电路接 成上图形式。由于接入了负电源VEE，即使输入低电平信号稍 大于零，也能使三极管的基 极为负电位，使三极管可靠截止， 输出为高电平。
反相器的优点是：没有电平偏移，抗干 扰能力和带负载能力都比较强。
一、 TTL非门
+VCC
R1
1、 电路结构图
2、 工作原理
A
设Vcc=5V, VIH = 3.4v, VIL = 0.2v,
PN结的导通电压为0.7v。
VB1 T1
T4 T2
Y
T5
输入级 倒相级 输出级
VA T1发射结 VB1 T1集电结 T2
0.2V 导通 0.9v 截止 截止
3.4V 导通 4.1v 导通
+VCC
Vcc=5v,R1=10k,R2=0.1K
Da
Vy输出变化 ？？ A
R1 Y
Vy=0.5V Da,Db不导通
B
Db
R2
与门失效
二、 二极管或门
1。 电路组成(以二输入为例)
2。 工作原理
Va Vb 00 0 3v 3v 0 3v 3v
Da Db
截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通
Va Vb 00 0 3v
B Db
Da Db VY 导通 导通 0.7V 导通 截止 0.7V
3. 真值表（状态表）
A BY 0 O0 0 10 1 00 1 11
3v 0 3v 3v 4. 输出函数式
5. 逻辑符号
截止 导通 导通 导通
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Y=A•B
A B
&
Y
0.7V 3.7v
• 二极管与门的缺点1：
（优选）数字电子技术_第二章 逻辑门电路
• 逻辑门电路：用以实现基本逻辑运算和 复合逻辑运算的单元电路统称为 门电路
• 基本和常用门电路有与门、或门、非门 （反相器）、与非门、或非门、与或非 门和异或门等
• 逻辑1和0： 电子电路中用高、低电平来 表示
• 正、负逻辑：
• 获得高、低电平的基本方法：利用半导 体开关元件的导通、截止（即开、关） 两种工作状态
单开关电路
互补开关电路
§2-2二极管、三极管开关等
效电路
二极管开关等效电路
三极管开关等效电路
一、二极管开关等效电路（理想情况下） 当Va>Vb时，D导通 当Va≤Vb时,D截止
二、 三极管开关等效电路（理想情况下） 当Vb为高电平VIH时，T饱和
晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic）IC • 体积小、重量轻、可靠性好，取代分立元件 • 由双极型三极管构成的TTL型集成电路 • 功耗大，速度快，和COMS对比？？？
第一套，晶体管-晶体管逻辑 （Transistor-Transistor Logic）IC
– 输入和输出的电平相差一个二极管的导通压 降，易使下级电路发生信号高低电平的偏移
+12V
0V
R 0.7V
R 1.4V
R 2.1V
输入低电平0V,经过三极与门的移位，使输出的低电 平达到2.1V。输出和输入电平相差很大，会造成逻辑功 能紊乱。
• 二极管与门的缺点2：
– 输出端对地接上负载电阻时，有时会影响输 出的高电平
钳位二极管D1作用：防止负脉冲输入时，通过T1管发射 极过大，起保护作用。
倒置运用:
当输入接3.4V时：T2饱和 Vb1= Vbc1+ Vbes2 + Vbes5 = 0.7 + 0.7+0.7 = 2.1V
?
2 .1V
A
3、真值表和逻辑符号
0 1
导通
Y 1 0
T4 T5 VY
导通 截止 3.4v 截止 导通 0.2v
A1 Y
电路构成：
输入级由T1、R1和D1组 成。
倒相级由T2和R2、R3组 成。T2管作倒相运用，集电 极和发射极同时输出相位相 反的信号，驱动T4、T5三极 管。
输出级由T4、T5、D2和R4组成：T4、T5在输入信号的作 用下，轮流导通，一个导通，另一个截止。叫做推拉输出级。
因此：曾经将二极管门和三极管反相器连接 起来就构成与非门及或非门，现在已经不再 采用。
四、其它门电路
一、 其它门电路 其它门电路有与非门、或非门、同或门、异或门等等。
二、 门电路的“封锁”和“打开”问题
A B
&
Y
C
当C=1时，Y=AB.1=AB
A ≥1 Y B 当C=1时，Y=A+B+1=1
与门打开，与功能成立。
VLSI（>104个以上等效门）
TTL的历史
• 最初的数字电路状况
– 分立元件 – 制约规模
• 1961年，Robert Noyce（罗伯特·诺伊斯）发明了在一 块独立的硅片上互连晶体管的工艺，称为命名为IC （Integrated Circuits）
• 由美国TEXAS INSTURMENTS公司共享 • 1964，德州仪器推出第一套完整的逻辑门集成电路，
或门封锁，或门不能工作。
当C=0时，Y=AB.0=0 与门封锁，与门不能工作。
当C=0时，Y=A+B+0=A+B 或门打开，或功能成立。
能“打开”或者“封锁”门电路的信号叫“控制信号”。 控制信号的输入端叫“控制端”，或“使能端”。
与门、与非门可用“0”封锁，用“1”打开；
或门、或非门可用“1”封锁，用“0”打开；
§2-4 TTL门电路
TTL的历史 TTL反相器（非门） TTL反相器的静态输入和输出特性 TTL与非门 集电极开路的门电路（OC门） 三态输出门电路
内容概述
集 成 按器件类型分 逻 辑 门 按集成度分
TTL、ECL I2L、HTL
双极型集成逻辑门
MOS集成逻辑门
PMOS NMOS CMOS
SSI（100以下个等效门） MSI（〈103个等效门） LSI （〈104个等效门）
VY 0 2.3v 2.3v 2.3v
3。真值表
A BY 000 011 101 111
4.输出函数式 Y=A+B
5。逻辑符号 A ≥1 Y B
• 二极管或门同样存在着输出电平的偏移 问题
三、 三极管非门
2.工作原理
1。电路原理图
Ua T UY 0 截止 Vcc 3v 饱和 0 3. 真值表
4.输出函数式
NPN型
当Vb为低电平VIL时，T截止
开关 闭合
开关 断开
开关 闭合
开关 断开
§2-3 最简单的与、或、 非门电路
二极管与门 二极管或门
三极管非门 其他门电路
一、 二极管与门
+VCC
1. 电路组成（以二输入为例）
Da R
A
Y
2. 工作原理
设：VCC=5V，
VIH=3v,VIL=0v
二极管正向压降0.7V。
AY 01 10
Y=A
5.逻辑符号
A1
Y
-VEE
注：为了保证在输入低电平时三极 管可靠截止，常将电路接 成上图形式。由于接入了负电源VEE，即使输入低电平信号稍 大于零，也能使三极管的基 极为负电位，使三极管可靠截止， 输出为高电平。
反相器的优点是：没有电平偏移，抗干 扰能力和带负载能力都比较强。
一、 TTL非门
+VCC
R1
1、 电路结构图
2、 工作原理
A
设Vcc=5V, VIH = 3.4v, VIL = 0.2v,
PN结的导通电压为0.7v。
VB1 T1
T4 T2
Y
T5
输入级 倒相级 输出级
VA T1发射结 VB1 T1集电结 T2
0.2V 导通 0.9v 截止 截止
3.4V 导通 4.1v 导通
+VCC
Vcc=5v,R1=10k,R2=0.1K
Da
Vy输出变化 ？？ A
R1 Y
Vy=0.5V Da,Db不导通
B
Db
R2
与门失效
二、 二极管或门
1。 电路组成(以二输入为例)
2。 工作原理
Va Vb 00 0 3v 3v 0 3v 3v
Da Db
截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通
Va Vb 00 0 3v
B Db
Da Db VY 导通 导通 0.7V 导通 截止 0.7V
3. 真值表（状态表）
A BY 0 O0 0 10 1 00 1 11
3v 0 3v 3v 4. 输出函数式
5. 逻辑符号
截止 导通 导通 导通
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Y=A•B
A B
&
Y
0.7V 3.7v
• 二极管与门的缺点1：