基本逻辑门电路课件
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《逻辑门电路》PPT课件
b
电子，形成电流ICN R b
P N I E N I E P
VC C
➢另外，集电结区的少 V B B
数载流子形成漂移电流
e IE
ICBO
两种载流子参与导电——双极性晶体管Bipolar Junction Transistor
2021－09－22
中国科学技术大学 快电子 刘树彬
17
BJT的开关工作状态
《逻辑门电路》PPT课件
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第三章 逻辑门电路
3.1 MOS逻辑门电路 3.2 TTL逻辑门电路 3.3 射极耦合门电路 3.5 逻辑描述中的几个问题 3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题
7
N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，如磷、砷等
硅原子 + 4
多余电子
+4
磷原子
+4
+4
+4
电子空穴对 自由电子
N型半导体
+5 +4
++ + + ++ + +
+3;
2021－09－22
多数载流子——自由电子 少数载流子—— 空穴
中国科学技术大学 快电子 刘树彬
施主离子
8
PN结
2021－09－22
中国科学技术大学 快电子 刘树彬
t1
t
IFVFR LVDV RF L
0.1IR t
数字逻辑课件——门电路概述
其中，i为流过二极管的电流；u为加到二极
管两端的电压；UT
kT q
k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子电荷， 在常温下（即结温为27℃，T = 300K），VT ≈26mV； IS为反相饱和电流。
它和二极管的材料、工艺和尺寸有关，但对每只二 极管而言，它是一个定值。
9
i
二极管的特性也可用图 2-1-4的伏安特性曲线描 述。
5
2.1.2 半导体器件的开关特性
▪ 1. 半导体二极管的开关特性
因为半导体二极管具有单向导
电性，即外加正电压时导通，
+VCC
外加反电压时截止，所以它相
当于一个受外加电压极性控制
D
R
的开关，
uI
uO
S
如果用它取代图2-1-1中的S， 图2-1-3 二极管开关电路 就得到了图2-1-3所示的二极
管开关电路。
•以图2-1-10为例，设图中MOS管为
N沟道增强型，它的开启电压为UTN ， 则当uI = uGS < UTN时，MOS管工作
在截止区，D-S之间没有形成导电 沟道，沟道间电阻为109～1010Ω， 呈高阻状态，因此D-S间的状态就
像开关断开一样。
图2-1-10 MOS管的 开关电路
20
当uI = uGS > UTN时，且uGD > UTN，则
当uI ≤ 0时，uBE ≤ 0，三极管工
作在截止区，其工作特点是基极电
流iB ≈ 0，集电极电流iC = ICE
≈ 0，因此三极管的集-射极之间 相当于一个断开的开关。
输出电压为uo = UOH ≈ VCC 。
图2-1-7 双极型三 极管开关电路
16
基本逻辑门电路 ppt课件
7
1
教材分析
——重点与难点
教学重点：理解基本逻辑概念，熟记逻辑 符号、真值表、逻辑表达式、运算规则 教学难点：逻辑表达式与运算
8
1
教材分析
——教学目标
知识目标：通过理论学习，让学生熟练掌握逻辑表达式、逻辑符
号、运算规则及真值表。
能力目标：通过学习，学生能记住并写出表达式和相应的真值表，
并能进行简单的逻辑运算。
情感目标：学生通过学习逻辑门电路，可以在掌握后收获成就感，
这对于每一个学生的自信心将是极大的提升；同时，学习必须一丝
不苟，这样可以培养学生的细心和耐心，端正学习态度才能最终学
到知识。
9
2
教法设计--教学理念
86%
中职教育的根本就是为学生就业服务。所以，我们在
教学中必须通过理论学习，加强实践，突出专86业%训练，
4
教学过程 --过程设计
2 新课探讨 （2）巩固练习 学生通过课堂练习加深对所学内容的理解， 通过练习得到提高。
添加标题
（添3）加归标纳题小结 结合教学重难点，归纳课堂小结并用添表加格标进题
行对比。
16
5
教学反思
本课通过讲授法及演示法进行理论学习，让学生掌握了较重要的理论 知识，为学生后面章节的学习打下来坚实的基础。在授课中能让学生 了解到逻辑运算的丰富内涵，激发学生的兴趣，为后面的复合门电路 实训奠定基础。这对于动手能力强的他们来说，能初步入门到一个新 领域将是无比美妙的事，也能带领他们进入逻辑电路设计创造的新世 界，促使他们不断开阔进取。同时，作为教师应当给予更多的鼓励和 支持，激发学生的创作热情。
（添1）加三标种题基本逻辑运算和逻辑门的学习（教学重点和添难加点标） 题
1
教材分析
——重点与难点
教学重点：理解基本逻辑概念，熟记逻辑 符号、真值表、逻辑表达式、运算规则 教学难点：逻辑表达式与运算
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1
教材分析
——教学目标
知识目标：通过理论学习，让学生熟练掌握逻辑表达式、逻辑符
号、运算规则及真值表。
能力目标：通过学习，学生能记住并写出表达式和相应的真值表，
并能进行简单的逻辑运算。
情感目标：学生通过学习逻辑门电路，可以在掌握后收获成就感，
这对于每一个学生的自信心将是极大的提升；同时，学习必须一丝
不苟，这样可以培养学生的细心和耐心，端正学习态度才能最终学
到知识。
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2
教法设计--教学理念
86%
中职教育的根本就是为学生就业服务。所以，我们在
教学中必须通过理论学习，加强实践，突出专86业%训练，
4
教学过程 --过程设计
2 新课探讨 （2）巩固练习 学生通过课堂练习加深对所学内容的理解， 通过练习得到提高。
添加标题
（添3）加归标纳题小结 结合教学重难点，归纳课堂小结并用添表加格标进题
行对比。
16
5
教学反思
本课通过讲授法及演示法进行理论学习，让学生掌握了较重要的理论 知识，为学生后面章节的学习打下来坚实的基础。在授课中能让学生 了解到逻辑运算的丰富内涵，激发学生的兴趣，为后面的复合门电路 实训奠定基础。这对于动手能力强的他们来说，能初步入门到一个新 领域将是无比美妙的事，也能带领他们进入逻辑电路设计创造的新世 界，促使他们不断开阔进取。同时，作为教师应当给予更多的鼓励和 支持，激发学生的创作热情。
（添1）加三标种题基本逻辑运算和逻辑门的学习（教学重点和添难加点标） 题
基本逻辑门课件
各数位的权是16的幂
结论:
①一般地，N进制需要用到N个数码，基数是N；运算规律 为逢N进一。 ②如果一个N进制数M包含ｎ位整数和ｍ位小数，即 (an-1 an-2 … a1 a0 ·a－1 a－2 … a－m)N
则该数的权展开式为：
(M)N ＝ an-1×Nn-1 ＋ an-2 ×Nn-2 ＋ … ＋a1×N1＋ a0 ×N0＋ a－1 ×N-1＋a－2 ×N-2＋… ＋a－m×N-m
用来实现逻辑运算的电路叫逻辑门电路 ，简称门电路。
2、数字电路的优点
（1）便于高度集成化。 （2）工作可靠性高、抗干扰能力强。 （3）数字信息便于长期保存。 （4）数字集成电路产品系列多、通用性强、成本 低。 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。
二、数制与编码
不够3位补零，1 0. 0 1
（2）八进制数转换为二进制数：
0 ＝ (152.2)8
将每位八进制数用3位二进制数表示。
0.375 × 2 整数 0.750 „„„ 0=K－1 0.750 × 2 1.500 „„„ 1=K－2 0.500 × 2 1.000 „„„ 1=K－3
高位
低位
所以：(44.375)10＝(101100.011)2 采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的N进制数。
2、二进制数与八进制数的相互转换 （1）二进制数---八进制数： 由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，
数 字 电 路
第一节 基本逻辑门电路
本节课内容：
概 述
数字信号与数字电路 数字电路的优点
数 制
基本逻辑门电路
不同数制间的转换
二进制代码
结论:
①一般地，N进制需要用到N个数码，基数是N；运算规律 为逢N进一。 ②如果一个N进制数M包含ｎ位整数和ｍ位小数，即 (an-1 an-2 … a1 a0 ·a－1 a－2 … a－m)N
则该数的权展开式为：
(M)N ＝ an-1×Nn-1 ＋ an-2 ×Nn-2 ＋ … ＋a1×N1＋ a0 ×N0＋ a－1 ×N-1＋a－2 ×N-2＋… ＋a－m×N-m
用来实现逻辑运算的电路叫逻辑门电路 ，简称门电路。
2、数字电路的优点
（1）便于高度集成化。 （2）工作可靠性高、抗干扰能力强。 （3）数字信息便于长期保存。 （4）数字集成电路产品系列多、通用性强、成本 低。 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。
二、数制与编码
不够3位补零，1 0. 0 1
（2）八进制数转换为二进制数：
0 ＝ (152.2)8
将每位八进制数用3位二进制数表示。
0.375 × 2 整数 0.750 „„„ 0=K－1 0.750 × 2 1.500 „„„ 1=K－2 0.500 × 2 1.000 „„„ 1=K－3
高位
低位
所以：(44.375)10＝(101100.011)2 采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的N进制数。
2、二进制数与八进制数的相互转换 （1）二进制数---八进制数： 由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，
数 字 电 路
第一节 基本逻辑门电路
本节课内容：
概 述
数字信号与数字电路 数字电路的优点
数 制
基本逻辑门电路
不同数制间的转换
二进制代码
数字电子技术逻辑门电路课件
F 1 0
数字电子技术-逻辑门电路
二极管与门/或门电路的缺点
（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值 的情况。 （2）负载能力差。
+VCC（+5V）
R 3kΩ
D1
0V
D2
5V
D1
p
5V
D2
0.7V
+VCC（+5V） R 3kΩ
L
RL
1.4V
数字电子技术-逻辑门电路
解决办法：
将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组 合起来。
1
3
2T 3
Hale Waihona Puke R e21kΩ输入级
中间级
输出级
数字电子技术-逻辑门电路
TTL与非门的逻辑关系分析
1、输入全为高电平3.6V时。
T2、T3饱和导通， 由于T2饱和导通，VC2=1V。
由于T3饱和导通，输出电压为： VO=VCES3≈0.3V
T4和二极管D都截止。
实现了与非门的逻 辑功能之一： 输入全为高电平时， 输出为低电平。 A
管相当于一个闭合的开关。
D
K
V
F
IF
RL
V
F
IF
RL
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的理想开关特性
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二
极管相当于一个断开的开关。
D
K
V
R
IS
RL
V
R
RL
iD
理想二极管 伏安特性
uD
0V
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的实际开关特性
实际的硅二极管正向导通时，存在 一个0.7V的门槛电压（锗二极管为 0.3V),其伏安特性曲线为：
数字电子技术-逻辑门电路
二极管与门/或门电路的缺点
（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值 的情况。 （2）负载能力差。
+VCC（+5V）
R 3kΩ
D1
0V
D2
5V
D1
p
5V
D2
0.7V
+VCC（+5V） R 3kΩ
L
RL
1.4V
数字电子技术-逻辑门电路
解决办法：
将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组 合起来。
1
3
2T 3
Hale Waihona Puke R e21kΩ输入级
中间级
输出级
数字电子技术-逻辑门电路
TTL与非门的逻辑关系分析
1、输入全为高电平3.6V时。
T2、T3饱和导通， 由于T2饱和导通，VC2=1V。
由于T3饱和导通，输出电压为： VO=VCES3≈0.3V
T4和二极管D都截止。
实现了与非门的逻 辑功能之一： 输入全为高电平时， 输出为低电平。 A
管相当于一个闭合的开关。
D
K
V
F
IF
RL
V
F
IF
RL
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的理想开关特性
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二
极管相当于一个断开的开关。
D
K
V
R
IS
RL
V
R
RL
iD
理想二极管 伏安特性
uD
0V
数字电子技术-逻辑门电路
半导体二极管的实际开关特性
实际的硅二极管正向导通时，存在 一个0.7V的门槛电压（锗二极管为 0.3V),其伏安特性曲线为：
三极管门电路课件
输入全为高电平时， 输出为低电平。
第10页，共52页。
（2）输入有低电平0.3V 时。
该发射结导通，VB1=1V。T2、T3都截止。 忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V 。
实现了与非门的逻辑
功能的另一方面： 输入有低电平时， 输出为高电平。
综合上述两种情况， 该电路满足与非的 逻辑功能，即：
（b）组成双向总线， 实现信号的分时双向传送。
第32页，共52页。
七、TTL集成逻辑门电路系列简介
1．74系列——为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。 2．74L系列——为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。 3．74H系列——为高速TTL系列。 4．74S系列——为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。
L ABC
由于T4和D导通，所以： VO≈VCC-VBE4-VD =5-0.7-0.7=3.6（V）
第11页，共52页。
二、TTL与非门的开关速度
1．TTL与非门提高工作速度的原理
（1）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
第12页，共52页。
（2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容 充放电。
2.48V) 0.3V) 0.3V)
Vth又常被形象化地称为门槛电压1.0 。Vth的值为1.3V～1.４V。
VOL（max）0.5 0.4V
D
E
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Vi (V)
VOFF VON
第17页，共52页。
3．抗干扰能力
TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。
2．或非门
第25页，共52页。
3．与或非门
第26页，共52页。
第10页，共52页。
（2）输入有低电平0.3V 时。
该发射结导通，VB1=1V。T2、T3都截止。 忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V 。
实现了与非门的逻辑
功能的另一方面： 输入有低电平时， 输出为高电平。
综合上述两种情况， 该电路满足与非的 逻辑功能，即：
（b）组成双向总线， 实现信号的分时双向传送。
第32页，共52页。
七、TTL集成逻辑门电路系列简介
1．74系列——为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。 2．74L系列——为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。 3．74H系列——为高速TTL系列。 4．74S系列——为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。
L ABC
由于T4和D导通，所以： VO≈VCC-VBE4-VD =5-0.7-0.7=3.6（V）
第11页，共52页。
二、TTL与非门的开关速度
1．TTL与非门提高工作速度的原理
（1）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
第12页，共52页。
（2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容 充放电。
2.48V) 0.3V) 0.3V)
Vth又常被形象化地称为门槛电压1.0 。Vth的值为1.3V～1.４V。
VOL（max）0.5 0.4V
D
E
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Vi (V)
VOFF VON
第17页，共52页。
3．抗干扰能力
TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。
2．或非门
第25页，共52页。
3．与或非门
第26页，共52页。
《基本门电路》课件
04
基本门电路的实例分析
与门的实例分析
总结词
实现逻辑与运算
详细描述
与门是一种基本的逻辑门电路，它实现逻辑与运算。当 输入信号同时为高电平时，输出信号为高电平；当输入 信号中至少有一个为低电平时，输出信号为低电平。
或门的实例分析
总结词
实现逻辑或运算
详细描述
或门是一种基本的逻辑门电路，它实现逻辑或运算。当输入信号中至少有一个为高电平时，输出信号为高电平； 当输入信号同时为低电平时，输出信号为低电平。
总结词
与非门是一种逻辑门电路，其输出信号在任一输入信号为高电平时为低电平，在所有输 入信号都为低电平时为高电平。
详细描述
与非门的符号通常是一个方框，其中有两个输入端和一个输出端。当两个输入端中至少 有一个输入高电平时，输出端输出低电平；当两个输入端都输入低电平时，输出端输出
高电平。与非门具有与非逻辑功能，可以实现信号的逻辑组合、控制和互锁等功能。
门电路的分类
总结词：分类标准
详细描述：根据其功能和结构，门电路可以分为多种类型，如与门、或门、非门 等。这些不同类型的门电路具有不同的输入和输出逻辑关系。
门电路的应用
总结词：实际应用
详细描述：门电路在计算机、通信、控制等领域有广泛的应用。例如，计算机的CPU内部就大量使用了门电路来实现各种逻 辑运算和数据处理功能。
或非门的符号与特性
总结词
或非门是一种逻辑门电路，其输出信号仅在所有输入信 号都为低电平时才为低电平。
详细描述
或非门的符号通常是一个方框，其中有两个输入端和一 个输出端。当两个输入端中至少有一个输入低电平时， 输出端输出低电平；当两个输入端都输入高电平时，输 出端输出高电平。或非门具有或非逻辑功能，可以实现 信号的逻辑组合、控制和互锁等功能。
04-z0703_基本CMOS逻辑门电路课件
输入高电平
0
VILmax VIHmin 5 VIN
/V
无定义
输入低电平的上限值 VIL(max)
输入高电平的下限值 VIH(min)
VOUT /V
5 VOHmin
输出高电平
无定义
VOLmax
0
VILmax VIHmin 5
VIN /V
输出低电平
输出高电平的下限值 VOH(min)
输出低电平的上限值 VOH(max)
+VDD +5V
A
TP1
B
TP2
L
TN1
TN2
或非门 A B
L AB
其他基本CMOS逻辑门电路
例：分析CMOS电路，说明其逻辑功能。 A B
L AB X
AB A B
A
AB AB
TP1 TP2 X
AB
异或门电路
B
TN1
TN2
VDD
TP3
TP4
TP5 L
TN5
TN4
TN3
3.CMOS传输门
传输门的结构及工作原理
vI /vO
C
TP + VDD
0VV
vO /vI
TN
C
传输门电路结构
C
C
vI /vO
TG
vO /vI
C
符号
等效电路 υI / υO
υo/ υI
3.CMOS传输门
传输门的结构及工作原理
C +5V
0V到+5V
vI /vO
截止TP
+ VDD 0VV
截止TN
C 0V
vO /vI
设: VTN=2V，VTP= –2V
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基本逻辑门电路
一、基本逻辑门电路
1、三种基本的逻辑关系 1）、与逻辑（AND）
决定某一事件的所有条件都满足 时，结果才会发生，这种条件和结果 之间的关系称为与定某一事件的各个条件中，只 要有一个或一个以上的条件具备，结果 就会发生，这种条件与结果之间的关系 称为或逻辑关系。
VA VB V1 V2 VL
0V 0V 通 通 0V “谁小谁导通” 0V 3V 通 止 0V “谁通看谁值”
3V 0V 止 通 0V
3V 3V 通 通 3V
思考？
优先原则：当多
个二极管均承受正向 电压时，所加电压大 的那个二极管优先导 通。
VA VB V1 V2 VL
0V 0V 通 通 0V
0V 3V 3V 0V
3、门电路：
1）、门电路是数字电路的基本组成单元，
它有一个或多个输入端和一个输出端，输
入和输出为低电平和高电平，又称为逻辑
门电路。
与门电路
基本逻辑门电路 或门电路
2）、门电路
非门电路
复合逻辑门电路
4、三种基本逻辑门电路
与门
或门 非门
探究：分析下列电路的逻辑功能？
优先原则：当多
个二极管均承受正向 电压时，所加电压大 的那个二极管优先导 通。
止 通 3V 通 止 3V
3V 3V 通 通 3V
“谁大谁导通” “谁通看谁值”
思考？
晶体管反相器，V1、V2均为硅管
VA V1 V2 VL 0.3V 截止 导通 3.2V 3.2V 饱和 截止 0.3V
相反
思考？
74LS08集成电路
CC4069六反相器
三输入端与门
组合逻辑电路
思考题：已知门电路输入端A、B和输出端L波形，写出 真值表，分析逻辑功能，指出L与A、B的逻辑关系，并 画出逻辑符号。
3）、非逻辑（NOT）
当决定某一事件的条件不成立时，结果就 会发生，条件成立时结果反而不会发生，这 种条件和结果之间的关系称为非逻辑关系。 (相反)
有意载花花不发, 无心插柳柳成荫.
2、逻辑变量
用来表示条件或事件的变量。常 用大写英文字母表示，如A、B、C、 D…….
有0和1两种取值。 1表示条件具备或事件发生 0表示条件不具备或事件不发生
真值表： A B L 000 011 101 111
逻辑功能：有１出１，全０出０。 逻辑表达式：Y=A+B 逻辑符号：
小结：
１、三种基本逻辑关系 ２、三种基本逻辑门电路 ３、表达门电路功能的方法 ４、三种逻辑关系对我们的启示？
一、基本逻辑门电路
1、三种基本的逻辑关系 1）、与逻辑（AND）
决定某一事件的所有条件都满足 时，结果才会发生，这种条件和结果 之间的关系称为与定某一事件的各个条件中，只 要有一个或一个以上的条件具备，结果 就会发生，这种条件与结果之间的关系 称为或逻辑关系。
VA VB V1 V2 VL
0V 0V 通 通 0V “谁小谁导通” 0V 3V 通 止 0V “谁通看谁值”
3V 0V 止 通 0V
3V 3V 通 通 3V
思考？
优先原则：当多
个二极管均承受正向 电压时，所加电压大 的那个二极管优先导 通。
VA VB V1 V2 VL
0V 0V 通 通 0V
0V 3V 3V 0V
3、门电路：
1）、门电路是数字电路的基本组成单元，
它有一个或多个输入端和一个输出端，输
入和输出为低电平和高电平，又称为逻辑
门电路。
与门电路
基本逻辑门电路 或门电路
2）、门电路
非门电路
复合逻辑门电路
4、三种基本逻辑门电路
与门
或门 非门
探究：分析下列电路的逻辑功能？
优先原则：当多
个二极管均承受正向 电压时，所加电压大 的那个二极管优先导 通。
止 通 3V 通 止 3V
3V 3V 通 通 3V
“谁大谁导通” “谁通看谁值”
思考？
晶体管反相器，V1、V2均为硅管
VA V1 V2 VL 0.3V 截止 导通 3.2V 3.2V 饱和 截止 0.3V
相反
思考？
74LS08集成电路
CC4069六反相器
三输入端与门
组合逻辑电路
思考题：已知门电路输入端A、B和输出端L波形，写出 真值表，分析逻辑功能，指出L与A、B的逻辑关系，并 画出逻辑符号。
3）、非逻辑（NOT）
当决定某一事件的条件不成立时，结果就 会发生，条件成立时结果反而不会发生，这 种条件和结果之间的关系称为非逻辑关系。 (相反)
有意载花花不发, 无心插柳柳成荫.
2、逻辑变量
用来表示条件或事件的变量。常 用大写英文字母表示，如A、B、C、 D…….
有0和1两种取值。 1表示条件具备或事件发生 0表示条件不具备或事件不发生
真值表： A B L 000 011 101 111
逻辑功能：有１出１，全０出０。 逻辑表达式：Y=A+B 逻辑符号：
小结：
１、三种基本逻辑关系 ２、三种基本逻辑门电路 ３、表达门电路功能的方法 ４、三种逻辑关系对我们的启示？