第5章门电路板书

第五章门电路和组合逻辑电路

§5.1 概述

在电子电路中，用高、低电平分别表示逻辑1和0两种逻辑状态。

正逻辑：高电平表示“1”，低电平表示“0”

负逻辑：高电平表示“0”，低电平表示“1”

在本书中，采用的是正逻辑。

§5.2 半导体二极管和三极管的开关特性

5.1.1 半导体二极管的开关特性

5.2.2 半导体三极管的开关特性

1、放大状态

发射结正偏，集电结反偏

2、饱和状态

集电结正向偏置

饱和状态的特征：

当晶体管饱和时，U CE(sat)≈0，发射极与集电极之间如同一个开关接通，其间电阻很小。

3、截止状态

集电结反向偏置

当晶体管截止时，I C≈0，发射极与集电极之间如同一个开关断开，其间电阻很大

§5.3 最简单的与、或、非门电路

5.3.1 二极管与门电路

5.3.2 二极管或门电路

5.3.3 三极管非门电路

5.3.4与非门电路：

5.3.5或非门电路:

举例：

与非门：有低必高，全高才低；或非门：有高必低，全低才高

分离元件门电路缺点：

1、体积大、工作不可靠。

2、需要不同电源。

3、各种门的输入、输出电平不匹配。

§5.4 TTL门电路

5.4.1 TTL 反相器的电路结构和工作原理

5.4.2 其它类型的TTL门电路

一、TTL “与非” 门电路

二、TTL “与非” 门的特性和技术参数

1、电压传输特性

2、输入、输出负载特性

三、三态输出“与非”门电路

1、电路及特点

2、特点：它的输出除出现高电平和低电平外，还可以出现高阻状态。

3、三态输出“与非”门的图形符号及功能

4、用途：三态门主要作为TTL电路与总线间的接口电路

四、集电极开路“与非”门电路（OC门）

§5.5 组合逻辑电路的分析方法和设计方法

5.5.1 组合逻辑电路的分析方法

分析步骤：1、由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。

2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。

3、列出输入输出状态表并得出结论。

举例：

课题练习

5.5.2 组合逻辑电路的设计方法

分析步骤：

1、进行逻辑抽象。

a、确定输入变量和输出变量。事件的原因为输入变量，事件的结果为输出变量。

b、定义输入和输出变量的逻辑状态（1和0）。

c、根据逻辑要求，列逻辑状态表；

2、根据逻辑状态表写出逻辑表达式；

3、选择组成逻辑图的器件类型。可选用小规模集成门电路组成相应的逻辑电路，也可选用中规模集成的常用逻辑器件或可编程逻辑器件等构成相应的逻辑电路。

4、将逻辑函数化简成适当的形式。

a、使用小规模集成的门电路进行设计时，需要将逻辑函数化简成最简形式；

b、使用中规模集成的常用组合逻辑电路时，需要将逻辑函数变换为适当的形式，以便能用最少的器件和最简单的连线接成所要求的逻辑电路。

5、根据化简或变换后的逻辑函数式，画出逻辑图。

6、工艺设计。为了把逻辑电路实现为具体的电路装置，需要作一系列的工艺设计工作，包括设计机箱、面板、电源、显示电路、控制开关等等。最后还必须完成组装和调试

举例

课题练习：

§5.6 常用的组合逻辑电路

5.6.1 编码器

一、普通编码器

二进制普通编码器

二—十进制普通编码器

二、优先编码器

5.6.2 译码器

二、二- 十进制译码器（自学）

三、显示译码器

七段显示器：

四、用译码器设计组合逻辑电路

5.6.3 数据选择器

5.6.4 加法器

二进制加法：1+1=10

逻辑加法：1+1=1

一、1位加法器

1、半加器

2、全加器

二、多位加法器：

5.6.5 数值比较器

数码比较器类型（两类）

比较大小的规则（三条）

一、一位数码比较器

二、多位数码比较器

§5.7 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象

5.7.1 竞争-冒险现象及其成因

5.7.3 消除竞争-冒险现象的方法

本章小结

一、组合电路的分析方法:逐级写逻辑式法。

二、组合电路的设计方法：

1. 用门电路构成：

2. 用中规模组件设计：逻辑函数式对照法，较灵活。

三、典型电路

四、竞争-冒险现象：了解