基本逻辑门电路
基本逻辑门电路实验报告
基本逻辑门电路实验报告实验报告：基本逻辑门电路摘要：本实验旨在加深学生对于基本逻辑门电路的理解，并且实际操作电路完成基本的逻辑运算。
在实验中，我们探究了与门、或门、非门和异或门的工作原理，以及如何利用这些门实现一些简单的逻辑运算。
通过该实验，我们更深入的了解了基本逻辑门电路及其在计算机中的应用。
前言：数字逻辑电路是现代电子科技中的最基本、最基础的部分之一，是微电子工程所需要掌握的重要课程。
它是现代信息技术的核心，无论是计算机系统、通讯系统还是控制系统都离不开数字逻辑电路。
因此，对于数字逻辑电路的学习是我们深入学习计算机的必要前提。
材料及设备：1. 实验箱2. 电源3. 集成电路 7400（与门）、7402（或门）、7404（非门）、7486（异或门）4. 七段码数码管实验步骤：1. 确定各种门的输入输出端口2. 用实际物料组装好多个电路（与门、或门、非门、异或门）并完成接线3. 测试电路供电情况，并查看是否有异常现象4. 对于每一个电路，接入输入端口并测试输出的波形5. 利用实际电路完成几个简单的逻辑运算，并通过七段码数码管显示结果实验结果及分析：通过实验，我们了解到与门是实现逻辑与运算的一种基本电路，或门是实现逻辑或运算的一种基本电路，非门是实现逻辑非运算的一种基本电路，而异或门则可以实现异或功能。
同时，我们还探究了异或门的特殊性质，即异或门可以用于加法器电路的设计。
此外，我们发现，几种电路的运算皆相当简单，但其效果却十分明显。
结论：通过本实验，我们更加深入地了解了基本逻辑门电路及其在计算机中的应用，掌握了数字逻辑电路的基本操作方法。
以后，我们将继续加深对数字逻辑电路的理解与应用，并将其应用到更深入、更广泛的领域之中。
基本逻辑门电路
=2V。
D(1 .4V,0.3V)
2 .0
1 .5
E(3 .6V,0 .3V)
1 .0
（5）阈值电压Vth——电压传输V O L特（ m a性x ）0 .5的0过.4V 渡区D 所对应的E 输入电
压
，
即
决
定
电
路
截
止和
导
通
的分
界线 Vo (V ) 0 .5
，1 .0
也1 .5
是2 .0
决2 .5
定输出 3 .0 3 .5 4 .0
1 1
33
D
A
31
T1A
T22A T22 B
13
T1 B
B
L
3
1
2T3 R3
A ≥1 B
L=A+B
3．与或非门
R1 A
R2
R1B
1
+V CC R4
3
T2 4
1 1
33
D
A1 A2
31
T1A
T22A T22B
13
T1 B
B1 B2
3
L
1
2T3 R3
4．集电极开路门（ OC门）
在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与 逻辑，称为线与。普通的TTL门电路不能进行线与。 为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路——集电极开路门。
所以该电路满足与非逻辑关系，即： LABC
D1
A
D2
B
C
D3
R 3kΩ
P D4
D5 1
R1 4.7kΩ
+VCC（+5V）
Rc 1kΩ
3
深入详解逻辑门电路
R1 4kΩ
VCC VB1=2.1V
T1
be2
be5
28
二、输出特性（输出电压随负载电流的变化情况）
1.高电平输出特性 输出高电平时，T4导通，T5截止,
R2
VCC R4
b1 c1 T1
T3
T2
R5
T4
+5V F
F ABC
R3
输入级 倒相级
T5
输出级15
R1 3k b1
R2 750
c2
V3
V1 c1
V2
A B C
e1 e2 e3
R3
R4 3k
360
UCC＝ ＋5 V R5 100
V4 F
V5 UO
UCC
R1 b
e1e2e3 c ABC
UCC
A e1 VD1 B e2 VD2 C e3 VD3
2.1.4 半导体三极管的开关特性
1. 三极管开关电路
VCC
RB + vI iB -
Rc iC +
vO
-
③vI继续增加，RC上的压降也随之增 大，vCE下降，当vCE↓≈0时，三极管 处于深度饱和状态， vO≈0，为低电 平。
注：当VCE=VBE时，三极管为临界饱和导通；
集电极临界饱和导通电流 ICS≈VCC/RC 基极临界饱和导通电流 IBS=ICS/β=VCC/ (β RC)
★
负号表示输入电流流出门.
26
2.vI=VIH=3.6V时
VIH=3.6V IIH=?
基本逻辑门电路
第一节根本逻辑门电路1.1 门电路的概念：实现根本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。
实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或门，实现非运算的叫非门，也叫做反相器，等等〔用逻辑1表示高电平；用逻辑0表示低电平〕11.2 与门：逻辑表达式F＝A B即只有当输入端A和B均为1时,输出端Y才为1,不然Y为0.与门的常用芯片型号有:74LS08,74LS09等.11.3 或门：逻辑表达式F＝A+ B即当输入端A和B有一个为1时,输出端Y即为1,所以输入端A和B均为0时,Y才会为O.或门的常用芯片型号有:74LS32等.11.4．非门逻辑表达式F=A即输出端总是与输入端相反.非门的常用芯片型号有:74LS04,74LS05,74LS06,74LS14等.11.5．与非门逻辑表达式 F=AB即只有当所有输入端A和B均为1时,输出端Y才为0,不然Y为1.与非门的常用芯片型号有:74LS00,74LS03,74S31,74LS132等.11.6．或非门：逻辑表达式 F=A+B即只要输入端A和B中有一个为1时,输出端Y即为0.所以输入端A和B均为0时,Y才会为1.或非门常见的芯片型号有:74LS02等.11.7．同或门: 逻辑表达式F=A B+A BAFB11.8.异或门：逻辑表达式F=A B+A B=1FB11.9.与或非门：逻辑表逻辑表达式F=AB+CDABC F11.10.RS触发器：电路结构把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成根本RS触发器，其逻辑电路如图.(a)所示。
它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q。
工作原理 :根本RS触发器的逻辑方程为：根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:1.当R=1、S=0时，那么Q=0,Q=1,触发器置1。
2.当R=0、S=1时，那么Q=1,Q=0,触发器置0。
=1＆≥1如上所述，当触发器的两个输入端参加不同逻辑电平时，它的两个输出端Q和Q有两种互补的稳定状态。
基本逻辑门电路实验小结
基本逻辑门电路实验小结基本逻辑门电路实验小结逻辑门电路是数字电路中最基本的电路，其功能是根据输入信号的逻辑关系产生相应的输出信号。
在本次实验中，我们实现了与门、或门、非门和异或门的电路，并通过实验验证了它们的功能。
在与门的实验中，我们使用了两个输入信号A和B，并通过两个与门的连接使得输出信号与两个输入信号同时为高电平时才为高电平。
实验结果显示，当A和B的输入信号同时为高电平时，输出信号确实为高电平；而当A和B中任意一个或两个输入信号为低电平时，输出信号为低电平。
在或门的实验中，我们同样使用了两个输入信号A和B，并通过两个或门的连接使得输出信号与两个输入信号只要有一个为高电平就为高电平。
实验结果显示，当A和B中任意一个或两个输入信号为高电平时，输出信号确实为高电平；而当A 和B的输入信号同时为低电平时，输出信号为低电平。
在非门的实验中，我们只使用了一个输入信号A，并通过一个非门的连接使得输出信号与输入信号相反。
实验结果显示，当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；而当输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
在异或门的实验中，我们同样使用了两个输入信号A和B，并通过两个异或门的连接使得输出信号与两个输入信号不同时为高电平。
实验结果显示，当A和B的输入信号不同时为高电平时，输出信号确实为高电平；而当A和B的输入信号同时为低电平或同时为高电平时，输出信号为低电平。
通过本次实验，我们深入了解了逻辑门电路的基本原理和功能，并通过实验验证了它们的工作原理。
这对我们进一步学习和理解数字电路有很大的帮助。
同时，本次实验也让我加强了实验操作的能力和思维逻辑能力，培养了我细致观察和分析实验现象的能力，为我今后的学习打下了坚实的基础。
基本逻辑门课件
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
基本逻辑门电路
第三节基本逻辑门电路基本逻辑运算有与、或、非运算，对应的基本逻辑门有与、或、非门。
本节介绍简单的二极管门电路和BJT反相器（非门）,作为逻辑门电路的基础。
用电子电路来实现逻辑运算时，它的输入、输出量均为电压（以Ｖ为单位）或电平（用１或０表示）。
通常将门电路的输入量作为条件，输出量作为结果。
一、二极管与门及或门电路1.与门电路当门电路的输入与输出量之间能满足与逻辑关系时，则称这样的门电路为与门电路。
下图表示由半导体二极管组成的与门电路，右边为它的代表符号。
图中A、B、C为输入端，L为输出端。
输入信号为+5V或0V。
下面分析当电路的输入信号不同时的情况：（1）若输入端中有任意一个为0时，例如V A=0V，而V A=V B=+5V时，D1导通，从而导致L点的电压V L被钳制在0V。
此时不管D2、D3的状态如何都会有V L≈0V （事实上D2、D3受反向电压作用而截止）。
由此可见，与门几个输入端中，只有加低电压输入的二极管才导通，并把L钳制在低电压（接近0V），而加高电压输入的二极管都截止。
（2）输入端A、B、C都处于高电压+5V ，这时，D1、D2、D3都截止，所以输出端L点电压V L=+V CC，即V L=+5V。
如果考虑输入端的各种取值情况，可以得到下表输入(V)输出(V)V A V B V C V L0 0 +5 +5 +5 +5+5+5+5+5+5+5+5+5+5将表中的+5V用1代替，则可得到真值表：A B C L0 0 1 1 1 10111111111由表中可见该门电路满足与逻辑关系，所以这是一种与门。
输入变量A、B、C与输出变量L只间的关系满足逻辑表达式。
2.或门电路对上图所示电路可做如下分析：（1）输入端A、B、C都为0V时，D1、D2、D3两端的电压值均为0V，因此都处于截止状态，从而V L=0V；（2）若A、B、C中有任意一个为+5V，则D1、D2、D3中有一个必定导通。
我们注意到电路中L点与接地点之间有一个电阻，正是该电阻的分压作用，使得V L处于接近+5V的高电压（扣除掉二极管的导通电压），D2、D3受反向电压作用而截止，这时 V L≈+5V。
项目一-基本逻辑门电路
模块五数字电路基础任务一：逻辑门电路 【问题情景】知识目标1.掌握基本逻辑门电路的逻辑功能、图形符号、真值表、逻辑代数表达式。
技能目标：会进行简单的逻辑运算 【基础知识】、基本逻辑门 1. 与逻辑门 (1)与逻辑关系图5-1与逻辑实例(2)二极管与门电路全1出1,有0出3V 0V图5-2 与门电路与门图形符号项目基本逻辑门电路Y=A B捕示灯Jr3V0V小』T如图所示电路，小灯泡在什么情况下会亮?(2)二极管或门电路-5V图5-4或门电路与或门图形符号0V图5-6非门原理电路非门图形符号2.或逻辑门(1)或逻辑关系Y=A+B图5-3或逻辑实例有1出I ，全0出0 ”3V(1V3.非逻辑门 (1)非逻辑关系(2)三极管非门电路--- ory图5-5非逻辑实例等仪4——&O —Y—Fli —2. 或非门在或门后串联非门就构成或非门，如图所示。
图5-8或非门逻辑结构及电路符号3. 与或非门与或非的逻辑结构图及电路符号如下图所示。
图5-9与或非门逻辑结构及电路符号与或非门的逻辑函数式为 Y AB CD ,其逻辑功能为：当输入端的任何一组全 I 时, 输出为0;任何一组输入都至少有一个为0时，输出端才能为I 。
【应知训练】1.门电路中最简单的逻辑门是二、复合逻辑门 732复合逻辑门 1.与非门与仃 V,,菲门(a>图5-7与非门电路图5-8与非门逻辑结构与电路符号与非门的逻辑函数式为 Y AB ，其逻辑功能可归纳为Ml等效 □—Y O或非门的逻辑函数式为YLB ，其逻辑功能可归纳为有1出0,全0出1 ”。
A I tC —D —任务二：门电路 【问题情景】集成逻辑门电路是将逻辑电路的元件和连线都制作在一块半导体基片上。
知识目标1. 掌握TTL 门电路的引脚功能2. 掌握CMOS 门电路的引脚功能 技能目标会测试与非门和逻辑门的功能测试。
【基础知识】一.TTL 门电路集成门电路若是由三极管为主要元件， 输入端和输出端都是三极管结构，极管一三极管逻辑电路，简称(1)型号的规定按现行国家标准规定，TTL 集成电路的型号由五部分构成，现以CT74LS04CP 为例说明型号意义。
基本逻辑门电路
基本逻辑门电路逻辑门电路是构成数字电路的基础。
它们是能够执行逻辑操作的电子元件，通过输入电信号和逻辑规则，输出电信号。
现如今，逻辑门电路应用非常广泛，例如计算机、移动设备和工业、医疗领域等，都离不开逻辑门电路的应用。
一. 逻辑门电路分类逻辑门电路可以分为基础逻辑门电路和组合逻辑门电路。
基础逻辑门电路的作用是完成基本逻辑运算，其中包括与门、或门、非门。
组合逻辑门电路是基础逻辑门电路的组合，输出还可以输入到其它逻辑门电路中。
1.与门与门又叫AND门，它的输入端接有两个或多个信号，只有当所有的输入信号都为1时，输出信号才为1，否则输出信号为0。
2.或门或门又叫OR门，它的输入端有两个信号或多个信号，只要有一个输入信号为1，输出信号就为1，否则输出信号为0。
3.非门非门又叫NOT门，它的输入端只有一个信号，如果该信号为1，则输出信号为0；反之，如果输入信号为0，则输出信号为1。
二. 逻辑门电路的组合组合逻辑门电路包括多个基础逻辑门电路的组合，为用户提供了各种复杂的逻辑运算。
常见的组合逻辑门电路有：1.与-非门与-非门又叫NAND门，它的输入和输出都是逆的。
当所有输入信号都为1时，输出信号为0，否则输出信号为1。
2.或-非门或-非门又叫NOR门，它的输入和输出都是逆的。
只有当所有输入信号都为0时，输出信号才为1，否则输出信号为0。
3.异或门异或门又叫XOR门，它的输入端有两个信号或多个信号，只有当输入信号中正好有一个为1时，输出信号才为1，否则输出信号为0。
三. 逻辑门电路的应用逻辑门电路在计算机领域有极其广泛的应用。
只有逻辑门电路的组合，才能实现计算机的算数运算和逻辑运算；只有逻辑门电路的组合，才能实现大型计算机的逻辑控制和存储器的运算。
此外，逻辑门电路还广泛应用于移动设备和工业、医疗领域中。
总之，逻辑门电路是数字电路的基础，由此可见，它在各种电器中有着重要的应用作用。
无论是基础逻辑门电路还是组合逻辑门电路，都具有广泛的应用前景。
基本逻辑门电路
LxxSky
三、非逻辑和非门电路
能实现非逻辑功能的电路称为非门电路, 又称反相器, 简称非门
非门电路的电路图形符号
非逻辑函数表达式:
ഥ
=
非逻辑功能为: “有0出1，有1出0”
LxxSky
连连看
逻辑功能
逻辑门电路
有0出1, 有1出0
与门
有1出1, 全0出0
或门
有0出0, 全1出1
非门
真值表
逻辑表达式
或逻辑的真值表
Y=A+B
3.真值表
若用0表示低电平，1表示高电平，或门电路的真值表
从真值表分析可以看出, 或逻辑功能为“有1出1, 全0出0”。
LxxSky
二、或逻辑和或门电路
能实现或逻辑功能的电路称为或门电路, 简称或门。
或门电路的电路图形符号
或逻辑函数表达式:
Y=A+B
或逻辑功能为: “有1出1，全0出0”
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基本逻辑门电路
蓝魔
LxxSky
学习目标
1
了解基本逻辑门电路
2
熟练掌握与、或、非门的逻辑表达式、逻辑符号
3
能够独立绘制与、或、非门的真值表, 并分析其
逻辑功能
LxxSkyຫໍສະໝຸດ 概念在数字电路中往往用输入信号表示“条件”, 用输出信号表示“结果”,
而条件与结果之间的因果关系称为逻辑关系, 能实现某种逻辑关系的数字电
Y=A·B或Y=AB
3.真值表
若用0表示低电平, 1表示高电平, 这种表示门电路输入与输
出逻辑关系的表格称为真值表。
LxxSky
一、与逻辑和与门电路
4.与门电路
能实现与逻辑功能的电路称为与门电路, 简称与门, 门电路可以用二极管、三
基本逻辑门电路汇总
第一节基本逻辑门电路1.1 门电路的概念：实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。
实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或门，实现非运算的叫非门，也叫做反相器，等等（用逻辑1表示高电平；用逻辑0表示低电平）11.2 与门：逻辑表达式F＝A B即只有当输入端A和B均为1时,输出端Y才为1,不然Y为0.与门的常用芯片型号有:74LS08,74LS09等.11.3 或门：逻辑表达式F＝A+ B即当输入端A和B有一个为1时,输出端Y即为1,所以输入端A和B均为0时,Y才会为O.或门的常用芯片型号有:74LS32等.11.4．非门逻辑表达式F=A即输出端总是与输入端相反.非门的常用芯片型号有:74LS04,74LS05,74LS06,74LS14等.11.5．与非门逻辑表达式 F=AB即只有当所有输入端A和B均为1时,输出端Y才为0,不然Y为1.与非门的常用芯片型号有:74LS00,74LS03,74S31,74LS132等.11.6．或非门：逻辑表达式 F=A+B即只要输入端A和B中有一个为1时,输出端Y即为0.所以输入端A和B均为0时,Y才会为1.或非门常见的芯片型号有:74LS02等.11.7．同或门: 逻辑表达式F=A B+A BAF=1B11.8.异或门：逻辑表达式F=A B+A BFB11.9.与或非门：逻辑表逻辑表达式F=AB+CDA B C F11.10.RS 触发器：电路结构把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS 触发器，其逻辑电路如图7.2.1.(a)所示。
它有两个输入端R 、S 和两个输出端Q 、Q 。
工作原理 :基本RS 触发器的逻辑方程为：根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:1.当R=1、S=0时，则Q=0,Q=1,触发器置1。
2.当R=0、S=1时，则Q=1,Q=0,触发器置0。
=1＆ ≥1如上所述，当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时，它的两个输出端Q和Q有两种互补的稳定状态。
常用逻辑门电路
常用逻辑门电路逻辑门电路是数字电路中最基本的组成部分之一，它可以根据输入产生相应的输出信号，被广泛应用于计算机等各种电子设备中。
本文将从常见的逻辑门入手，分步骤阐述常用逻辑门电路的工作原理及特点。
一、非门电路非门也叫反相器，它只有一个输入，输出与输入正好相反。
例如输入为0时，输出为1；输入为1时，输出为0。
非门电路由一个晶体管和两个电阻组成。
二、与门电路与门接收两个输入信号，只有两个输入信号同时为1时，输出才会为1。
如果有一个或两个输入信号为0，输出信号为0。
与门电路由四个晶体管组成。
三、或门电路或门接收两个输入信号，只要其中有一个输入信号为1，则输出信号就为1。
只有两个输入信号都为0时，输出信号才为0。
或门电路由四个晶体管组成。
四、异或门电路异或门接收两个输入信号，当两个输入信号不同时，输出信号为1；当两个输入信号相同时，输出信号为0。
异或门电路由四个晶体管组成。
五、同或门电路同或门与异或门类似，不同的是，当两个输入信号相同时，输出信号为1；当两个输入信号不同时，输出信号为0。
同或门电路由六个晶体管组成。
六、隧道二极管门电路隧道二极管门电路（TTL）是最早应用广泛的门电路。
它以三种形式设计：TTL、DTL和RTL。
TTL门电路由四个晶体管组成，它具有廉价、高速和抗干扰等特点，广泛用于电子产品中。
以上就是常用逻辑门电路的工作原理及特点的介绍。
它们在数字电路中具有不可替代的作用，广泛应用于计算机、通信、家电等领域。
随着科学技术的不断发展，逻辑门电路的种类越来越多，功能也越来越复杂，但它们的基本原理始终是不变的。
八种逻辑门电路
八种逻辑门电路逻辑门电路是由逻辑门组成的电路，用于实现数字电路中的逻辑运算。
常见的逻辑门有八种，分别是与门、或门、非门、异或门、与非门、或非门、同或门和三态门。
1. 与门（AND Gate）与门是一种基本的逻辑门，其输出信号只有在所有输入信号均为高电平时才为高电平。
其符号为“&”，代表“且”的意思。
与门通常用于实现多个条件同时满足时才执行某项操作的功能。
2. 或门（OR Gate）或门也是一种基本的逻辑门，其输出信号只要有一个输入信号为高电平时就为高电平。
其符号为“|”，代表“或”的意思。
或门通常用于实现多个条件中任意一个满足时就执行某项操作的功能。
3. 非门（NOT Gate）非门也称反相器，其输出信号与输入信号相反，即当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
其符号为“~”，代表“非”的意思。
4. 异或门（XOR Gate）异或门是一种特殊的逻辑运算，其输出信号只有在两个输入信号不同时才为高电平。
其符号为“⊕”，代表“异或”的意思。
异或门通常用于实现某些特殊的运算，如加密和校验等。
5. 与非门（NAND Gate）与非门是一种由与门和非门组成的复合逻辑门，其输出信号只有在所有输入信号均为高电平时才为低电平，否则为高电平。
其符号为“&”，上方加一个小圆圈表示非的意思。
6. 或非门（NOR Gate）或非门是一种由或门和非门组成的复合逻辑门，其输出信号只有在所有输入信号均为低电平时才为高电平，否则为低电平。
其符号为“|”，上方加一个小圆圈表示非的意思。
7. 同或门（XNOR Gate）同或门是一种由异或门和非门组成的复合逻辑门，其输出信号只有在两个输入信号相同时才为高电平，否则为低电平。
其符号为“⊕”，上方加一个小圆圈表示非的意思。
8. 三态门（Tri-state Buffer）三态门是一种特殊的逻辑器件，其输出端可以处于三种状态之一：高电平、低电平、高阻态。
第2章 逻辑门电路
等式两边的真值表如表1.3所示： 等式两边的真值表如表1.3所示： 1.3所示
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
A⋅ B
1 1 1 0
A+ B
1 1 1 0
2. 常用公式
利用上面的公理、定律、规则可以得到一些常用的公式。 利用上面的公理、定律、规则可以得到一些常用的公式。
（1）吸收律
A+A·B = A
工作原理 请自行分析
◆ 多变量的函数表达式
● ● ● ● ●
与 或 与非 或非
F=A·B·C… F=A+B+C…
F = A⋅ B ⋅C
F = A+ B +C
等等 ◆ 运算的优先级别
与或非 F = AB + CD
括号→非运算→与运算→ 括号→非运算→与运算→或运算
2.3 逻辑变量与逻辑函数
F=A+B
当输入端A 当输入端A、B 的电平 状态互为相反时，输出端L 状态互为相反时，输出端L 一定为高电平；当输入端A 一定为高电平；当输入端A、 B的电平状态相同时输出L 的电平状态相同时输出L 一定为低电平。 一定为低电平。
4. 同或门
◆ 能够实现 同或” L = A ⋅ B + A ⋅ B = A⊙B “同或”逻辑关系的 电路均称为“同或门” 由非门、 电路均称为“同或门”。由非门、与门和或门组合而成的同或门 及逻辑符号如下图所示。 及逻辑符号如下图所示。
F = A ⋅ B ⋅C ⋅ D ⋅ E
1. 要保持原式中逻辑运算的优先顺序； 保持原式中逻辑运算的优先顺序； 原式中逻辑运算的优先顺序 2. 不是一个变量上的反号应保持不变，否则就要出错。 不是一个变量上的反号应保持不变，否则就要出错。 上的反号应保持不变
基本逻辑门电路
任务二
逻辑门电路的逻辑符号 逻辑门电路的逻辑功能
逻辑门电路的真值表
情境导入
任务描述
1．掌握逻辑门电路的逻辑符号。 2．掌握逻辑门电路的逻辑功能。 3．掌握逻辑门电路的真值表。
知识准备
（一） 基本逻辑门电路 数字电路的基本部分是各种开关电路。这些电路能按照给定的 条件决定是否让信号通过，好像门一样依一定的条件“开”或 “关”，所以又称为“门”电路。门电路一般有多个输入端， 一个输出端。其输入的条件与输出的结果之间符合一定的规律 性。事物的条件与结果之间的规律性称为逻辑。所以门电路又 称“逻辑”门电路。基本的逻辑关系有与逻辑、或逻辑、非逻 辑，对应的门电路有与门电路、或门电路、非门电路，简称与 门、或门、非门。
任务处理
1． 与逻辑及与门电路 （1）与逻辑 当决定某一事件的所有条件都具备时该事件才会发生，这种
因果关系称为与逻辑关系。 （2）与门电路 图7．4为二极管组成的与门电路及逻辑符号。图中A、B表
示输入逻辑变量，Y表示输出逻辑变量。分析时把二极管看成 理想二极管，即正向导通时的管压降看成0 V。分析可知，只 有当两个输入端都是高电位(也称为高电平)时，输出才是高电 位，只要有一个输入端为低电位(也称为低电平)时，输出就是 低电位。
2与门电路的逻辑功能是
；或门电路的逻辑功
能是
；非门电路的逻辑功能是
。
3．与非门电路的逻辑功能是
，函数表达式
是
；
或非门电路的逻辑功能是
，函数表达式
是
；
二、单项选择题：
1. 逻辑加运算规则1+1应该等于( )
A．0
B．2
C．10
D．1
同步训练
2．符合下列真值表的是 门电路。 ( ) A．与 B．与非 C．或非 D．或
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第一节基本逻辑门电路1.１门电路的概念：实现基本和常用逻辑运算的电子电路,叫逻辑门电路。
实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或门，实现非运算的叫非门,也叫做反相器,等等(用逻辑１表示高电平；用逻辑0表示低电平）11．２与门:逻辑表达式Ｆ=A B即只有当输入端A和B均为１时，输出端Y才为1，不然Y为0.与门的常用芯片型号有:74LS08，74LS09等．1１.３或门: 逻辑表达式F=A＋ B即当输入端A和Ｂ有一个为1时，输出端Y即为1,所以输入端A和Ｂ均为０时,Y才会为Ｏ.或门的常用芯片型号有:74ＬS３2等.1１．4.非门逻辑表达式Ｆ＝A即输出端总是与输入端相反.非门的常用芯片型号有：７4LS０４,7４LS0５,74LS06,74LＳ14等.１1.５.与非门逻辑表达式 F=ＡB即只有当所有输入端A和Ｂ均为1时,输出端Ｙ才为０,不然Y为1.与非门的常用芯片型号有:74L Ｓ00,７４LＳ０3,7４Ｓ３1，７4LＳ１32等．1１.6.或非门：逻辑表达式 F＝A+Ｂ即只要输入端A和B中有一个为１时，输出端Y即为0.所以输入端A和Ｂ均为0时，Y才会为1.或非门常见的芯片型号有:74LS０2等.11．7.同或门: 逻辑表达式F=A B+Ａ BAＦB11.8.异或门：逻辑表达式Ｆ=AAFＢ11.9．与或非门:逻辑表逻辑表达式F=AB+CDＡBＣ F=1=1＆≥1D11.１0.ＲS触发器:电路结构把两个与非门G１、G2的输入、输出端交叉连接,即可构成基本RＳ触发器，其逻辑电路如图７.2.１．(a)所示。
它有两个输入端Ｒ、S和两个输出端Q、Q。
工作原理:基本RS触发器的逻辑方程为:根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系：1.当R=1、S=0时,则Q=0,Q=１，触发器置1。
2．当R=0、S=1时,则Q=１,Q=０,触发器置０。
如上所述，当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时,它的两个输出端Q和Ｑ有两种互补的稳定状态。
一般规定触发器Q端的状态作为触发器的状态。
通常称触发器处于某种状态，实际是指它的Q端的状态。
Ｑ=1、Q＝0时,称触发器处于１态，反之触发器处于0态。
Ｓ＝0，R=1使触发器置1，或称置位。
因置位的决定条件是S=0,故称S 端为置1端。
R＝0,S=1时,使触发器置0,或称复位。
同理，称R端为置0端或复位端。
若触发器原来为1态,欲使之变为０态，必须令Ｒ端的电平由1变０，S端的电平由0变1。
这里所加的输入信号（低电平)称为触发信号，由它们导致的转换过程称为翻转。
由于这里的触发信号是电平,因此这种触发器称为电平控制触发器。
从功能方面看，它只能在S和Ｒ的作用下置０和置１，所以又称为置0置1触发器，或称为置位复位触发器。
其逻辑符号如图７.2.1(b)所示。
由于置0或置１都是触发信号低电平有效,因此，S端和Ｒ端都画有小圆圈。
3．当R＝Ｓ=１时，触发器状态保持不变。
触发器保持状态时，输入端都加非有效电平（高电平)，需要触发翻转时,要求在某一输入端加一负脉冲,例如在S端加负脉冲使触发器置１,该脉冲信号回到高电平后,触发器仍维持1状态不变,相当于把S端某一时刻的电平信号存储起来,这体现了触发器具有记忆功能。
4.当R=S=0时,触发器状态不确定在此条件下,两个与非门的输出端Ｑ和Q全为1,在两个输入信号都同时撤去(回到１）后,由于两个与非门的延迟时间无法确定,触发器的状态不能确定是1还是０,因此称这种情况为不定状态,这种情况应当避免。
从另外一个角度来说,正因为R端和S端完成置0、置1都是低电平有效,所以二者不能同时为0。
此外,还可以用或非门的输入、输出端交叉连接构成置０、置1触发器,其逻辑图和逻辑符号分别如图7．2.２(a）和7.2.２（b）所示。
这种触发器的触发信号是高电平有效,因此在逻辑符号的S端和R端没有小圆圈。
2.特征方程基本RS触发器的特性：１.基本RＳ触发器具有置位、复位和保持(记忆)的功能；２.基本RS触发器的触发信号是低电平有效，属于电平触发方式；3.基本RS触发器存在约束条件(R+S=１),由于两个与非门的延迟时间无法确定;当R=S=0时,将导致下一状态的不确定。
４.当输入信号发生变化时，输出即刻就会发生相应的变化，即抗干扰性能较差。
第二节 TTＬ逻辑门电路以双极型半导体管为基本元件，集成在一块硅片上,并具有一定的逻辑功能的电路称为双极型逻辑集成电路,简称TTL逻辑门电路。
称Traｎsｉstor-ＴｒansistorＬogｉc，即BJT-BJT逻辑门电路,是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路,应用较早,技术已比较成熟。
ＴＴL主要有B ＪT（Bipｏlａr JunctioｎTrａnsistor 即双极结型晶体管,晶体三极管)和电阻构成,具有速度快的特点。
最早的TTL门电路是７４系列，后来出现了74Ｈ系列，7４L系列,７4ＬＳ,74AS,74ALS 等系列。
但是由于TTL功耗大等缺点，正逐渐被CMOＳ电路取代。
１2．１CＭOS逻辑门电路CMOS逻辑门电路是在TTＬ电路问世之后,所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件，从发展趋势来看,由于制造工艺的改进，CMＯS电路的性能有可能超越ＴTＬ而成为占主导地位的逻辑器件。
CMＯS电路的工作速度可与ＴTL相比较，而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTＬ。
此外，几乎所有的超大规模存储器件，以及PLＤ器件都采用CＭOS艺制造，且费用较低。
ﻫ早期生产的ＣMＯS门电路为4000系列,随后发展为4００0Ｂ系列。
当前与ＴTL兼容的ＣMO器件如７４HＣT系列等可与TTL器件交换使用。
下面首先讨论ＣMOS反相器，然后介绍其他CMO逻辑门电路。
ﻫMOS管结构图MOS管主要参数:1.开启电压V T·开启电压（又称阈值电压）：使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；·标准的N沟道MOS管,ＶT约为3～6Ｖ;·通过工艺上的改进,可以使MOS管的V T值降到2～３Ｖ。
2.直流输入电阻ＲＧＳ·即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比·这一特性有时以流过栅极的栅流表示ﻫ·MOS管的ＲGS可以很容易地超过1０10Ω。
3.漏源击穿电压BV DS·在ＶGS=0(增强型）的条件下，在增加漏源电压过程中使I D开始剧增时的V DS称为漏源击穿电压BV DSﻫ·I D剧增的原因有下列两个方面：（1)漏极附近耗尽层的雪崩击穿ﻫ（2)漏源极间的穿通击穿ﻫ·有些MOS 管中，其沟道长度较短,不断增加V DＳ会使漏区的耗尽层一直扩展到源区，使沟道长度为零，即产生漏源间的穿通,穿通后,源区中的多数载流子，将直接受耗尽层电场的吸引,到达漏区，产生大的I D４．栅源击穿电压BVＧS·在增加栅源电压过程中，使栅极电流ＩＧ由零开始剧增时的ＶGＳ，称为栅源击穿电压BV GS。
5．低频跨导gｍﻫ·在V DＳ为某一固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导·ｇm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力·是表征MＯS管放大能力的一个重要参数ﻫ·一般在十分之几至几ｍＡ/V的范围内6.导通电阻RＯNﻫ·导通电阻R OＮ说明了V DS对I D的影响，是漏极特性某一点切线的斜率的倒数·在饱和区，I D几乎不随V DS改变,RＯＮ的数值很大,一般在几十千欧到几百千欧之间ﻫ·由于在数字电路中,MOS管导通时经常工作在ＶDS=0的状态下，所以这时的导通电阻R ON可用原点的ＲON来近似·对一般的MＯS管而言,R OＮ的数值在几百欧以内７. 极间电容ﻫ·三个电极之间都存在着极间电容：栅源电容C GS 、栅漏电容C GD和漏源电容CDSﻫ·C GS和C GD约为1～３ｐF·C DS约在0.1～1pF之间8. 低频噪声系数NＦﻫ·噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的ﻫ·由于它的存在，就使一个放大器即便在没有信号输人时,在输出端也出现不规则的电压或电流变化ﻫ·噪声性能的大小通常用噪声系数NＦ来表示，它的单位为分贝(dB)ﻫ·这个数值越小，代表管子所产生的噪声越小ﻫ·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数ﻫ·场效应管的噪声系数约为几个分贝，它比双极性三极管的要小第三节单元电路13．1ＣMOS反相器由本书模拟部分已知，MＯSFＥT有P沟道和N沟道两种，每种中又有耗尽型和增强型两类。
由N沟道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS 或CMOS电路。
ﻫ下图表示CMOS反相器电路,由两只增强型MＯＳFＥT 组成,其中一个为N沟道结构，另一个为P沟道结构。
为了电路能正常工作，要求电源电压ＶDD大于两个管子的开启电压的绝对值之和,即ﻫV DD＞(V TN+｜V T Ｐ｜) 。
1．工作原理首先考虑两种极限情况：当ｖＩ处于逻辑0时，相应的电压近似为0Ｖ；而当v I处于逻辑1时,相应的电压近似为V DD。
假设在两种情况下N沟道管T N为工作管Ｐ沟道管ＴＰ为负载管。
但是,由于电路是互补对称的,这种假设可以是任意的，相反的情况亦将导致相同的结果。
ﻫ下图分析了当ｖI=V DD时的工作情况。
在TN的输出特性iＤ—vＤS(v GSN＝V DＤ)(注意v DSＮ=v O)上，叠加一条负载线，它是负载管ＴＰ在v SＧP=０V时的输出特性iＤ-v SD。
由于vＳGＰ＜ＶT（V TN=|ＶTP|＝ＶT),负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。
两条曲线的交点即工作点。
显然，这时的输出电压vＯL≈０V（典型值<10mＶ，而通过两管的电流接近于零。
这就是说，电路的功耗很小(微瓦量级)下图分析了另一种极限情况,此时对应于ｖＩ=0V。
此时工作管TＮ在v GSN=0的情况下运用，其输出特性i D－v DS几乎与横轴重合,负载曲线是负载管ＴP在v sGP=V DD时的输出特性ｉD－v DＳ。
由图可知,工作点决定了ＶO=VＯH≈VＤD；通过两器件的电流接近零值。
可见上述两种极限情况下的功耗都很低。
由此可知,基本ＣＭOS反相器近似于一理想的逻辑单元，其输出电压接近于零或+V DD,而功耗几乎为零。
2．传输特性下图为CＭOＳ反相器的传输特性图。
图中V DD=10V,V TN=｜V TP|=VＴ=2V。
由于V DD＞(V TＮ＋｜VＴＰ|),因此,当V DＤ-|ＶTP|>vＩ>V TＮ时，TＮ和ＴP两管同时导通。
考虑到电路是互补对称的，一器件可将另一器件视为它的漏极负载。
还应注意到，器件在放大区(饱和区）呈现恒流特性,两器件之一可当作高阻值的负载。