数字电路-康华光-03逻辑门电路概要
《数字电路》教学大纲
《数字电路》课程教学大纲一、课程基本信息英文名称Digital Circuit 课程代码PHYS2017课程性质专业选修课程授课对象物理学学分3学分学时54学时主讲教师修订日期2021.9指定教材康华光，《电子技术基础.数字部分》，高等教育出版社，2013年二、课程目标（一）总体目标知识目标：使学生掌握数字逻辑的基本知识及数字逻辑电路的分析方法和设计方法，以及若干典型的中、小规模集成电路的功能及应用，具备一定的数字电路分析和设计能力。
能力目标：培养学生分析电路问题和解决电路问题的能力，为以后深入学习电子技术某些领域中的内容，以及为电子技术在专业中的应用打好基础。
素质目标：掌握辩证唯物主义基本原理，建立科学的世界观和方法论，培养学生在电子技术方面的工程素养为目标。
（二）课程目标：课程目标1：掌握逻辑代数和数字逻辑电路的基础知识，能将其用于实际工程问题的分析课程目标2：具备对数字逻辑器件的特性和功能进行分析的能力，能够对组合逻辑电路和时序逻辑电路进行描述和分析。
课程目标3：具备对数字逻辑电路进行初步设计的能力，能运用基本原理和方法，根据设计要求完成数字逻辑电路（组合逻辑电路、时序逻辑电路）的设计。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标对应课程内容对应毕业要求课程目标1 第一章数字逻辑概论第二章逻辑代数与硬件描述语言第三章逻辑门电路第五章锁存器和触发器毕业要求3：了解物理学与其他学科、社会实践的联系。
毕业要求8：具有自主学习和终身学习意识和社会适应能力。
课程目标2 第四章组合逻辑电路第六章时序逻辑电路毕业要求3：了解物理学与其他学科、社会实践的联系。
毕业要求8：具有自主学习和终身学习意识和社会适应能力。
课程目标3 第四章组合逻辑电路第九章脉冲波形的变化与产生第十章时序逻辑电路毕业要求3：了解物理学与其他学科、社会实践的联系。
毕业要求7：具有课题调研、设计、数据处理和学术交流能力。
数电康华光版第三章PPT课件
tr td
CHENLI
ts tf
15 开通时间 ton= td+tr td –延迟时间 tr –上升时间
关闭时间 toFF= ts+ tf ts–存储时间 tf-下降时间
t
开关时间随管子类型的不同而不同， 一般为几十～几百纳秒。开关时间越短， 开关速度越高。一般可用改进管子内部 构造和外电路的方法来提高三极管的开 关速度。
结论：二极管的开通时间与反向恢复时间相比很小， 可以忽略不计。二极管的动态特性主要考虑反向恢 复时间。
CHENLI
end
2.2 BJT的开关特性
11
1. BJT的开关作用 2. BJT的开关时间
CHENLI
2.2 BJT的开关特性
12
1. BJT的开关作用
IBS=VCC/Rc ICS= VCC/Rc CE＝VCES≈0.2V
VCC L0 +5H1V L0 +5H1V +5L0V +5H1V L0 +5H1V
VLL L0 L0 L0 L0 L0 L0 L0 +5H1V
2.3.2 二极管或门电路
D1 A
D2 B
D3 C
20
A B
>?1 L=A＋B＋C
L
C
R
3kW
或逻辑符号
二极管或门电路
CHENLI
2.3.2 二极管或门电路
•反向恢复时间一般在纳秒数量 级。
CHENLI
P区的电子 浓度分布
N 区的空穴 浓度分布
二、二极管的动态特性
1.二极管从反向截止到正向10导通的过程
•二极管从截止转为正向导通所需的时间称为开通 时间。
•原因是：PN结加正偏电压时，其正向压降很小， 比VF小得多，故电路中的正向电流IF VF / RL 。 主要由外电路参数决定。
数字电路康华光
EI
Y2
I4 1 I5 2 I6 3 I7 4 EI 5 Y2 6
Y1 7 GND 8
16 VCC 15 EO
14 GS
13 I3 12 I2 11 I1 10 I0 9 Y0
优先编码器CD4532功能表
使能输入端EI
使能输出端EO 状态标志GS
输入
输出
EI
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0 Y2 Y1 Y0 GS EO
输入
输出
使 能
选择
Y
Y
E S2 S1 S0
H XXX L H
Y S2 S1 S0 D0 S2 S1 S0 D1 S2 S1 S0 D2 L L L L D0 D0
S2 S1S0 D3 S2 S1 S0 D4 S2 S1S0 D5 S2 S1 S0 D6 S2 S1S0 D7
L L L H D1
Y1 Y0 4线——2线
I3 I2 I1 I0 由逻辑符号知电路的特点： 0编码有效，输出两位二进制原码。
1）电路中的I0 端可以去掉，
因为当I3I2I1 = 111时，必然输出0的两位代码00，
所以，I0 端叫做“隐含端”
2）若电路符号如右 表示电路特点为：
Y1 Y0 4线——2线0编码 Nhomakorabea效， 输出两位二进制反码。
11 X 0 X 0
10 X X 1 X
Y0 I1I0 I3I2 00 01 11 10
00 X X X X 01 X X 1 X
11 X 1 X 0
10 X X 0 X
Y1=I3I2
Y1=I3I2 Y0=I3I1 Y0=I3I1
康华光《数字电子技术》第五版 课件 第03章 逻辑门电路01
逻辑门电路3 逻辑门电路3.1 MOS逻辑门电路3.2TTL逻辑门电路*3.3 射极耦合逻辑门电路射极耦合逻辑门电路*3.4 砷化镓逻辑门电路砷化镓逻辑门电路3.5逻辑描述中的几个问题逻辑门电路使用中的几个实际问题3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题*3.7用VerilogHDL描述逻辑门电路3.逻辑门电路教学基本要求：1、了解半导体器件的开关特性。
2、熟练掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、异或门）、三态门、OD门（OC门）和传输门的逻辑功能。
3、学会门电路逻辑功能分析方法。
4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。
3.1 MOS逻辑门数字集成电路简介3.1.1 数字集成电路简介3.1.2 逻辑门的一般特性逻辑门的一般特性及其等效电路3.1.3MOS开关开关及其等效电路3.1.4CMOS反相器3.1.5CMOS逻辑门电路门电路3.1.6CMOS漏极开路门和三态输出漏极开路门和三态输出门电路3.1.7CMOS传输门3.1.8CMOS逻辑门电路的技术参数1 、逻辑门逻辑门::实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。
2、 逻辑门电路的分类二极管门电路三极管门电路TTL 门电路MOS 门电路PMOS 门CMOS 门逻辑门电路分立门电路集成门电路NMOS 门3.1.1 数字集成电路简介数字集成电路简介1.CMOS 集成电路集成电路::广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路4000系列74HC 74HCT 74VHC 74VHCT 速度慢与TTL 不兼容抗干扰功耗低74LVC 74VAUC 速度加快与TTL 兼容负载能力强抗干扰功耗低速度两倍于74HC 与TTL 兼容负载能力强抗干扰功耗低低(超低超低))电压速度更加快与TTL 兼容负载能力强抗干扰功耗低74系列74LS 系列74AS 系列74ALS2.TTL 集成电路集成电路::广泛应用于中大规模集成电路3.1.1 数字集成电路简介3.1.2 逻辑门电路的一般特性1. 1. 输入和输出的高、低电平输入和输出的高、低电平 v O v I 驱动门G 1负载门G 2 11输出高电平的下限值 V OH(min OH(min))输入低电平的上限值输入低电平的上限值V IL(max IL(max))输入高电平的下限值输入高电平的下限值 V IL(min IL(min))输出低电平的上限值 V OH(max OH(max))输出高电平+V DD DDV OH OH((min )V OLOL((max max)) 0G 1门v O 范围v O输出低电平输入高电平V IH IH((min ) V IL IL((max max)) +V DD DD 0G 2门v I 范围输入低电平v IV NH —当前级门输出高电平的最小值时值时允许负向噪声电压的最大值允许负向噪声电压的最大值允许负向噪声电压的最大值。
康华光《电子技术基础-数字部分》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
第1章 数字逻辑概论1.1 复习笔记一、模拟信号与数字信号 1．模拟信号和数字信号 （1）模拟信号在时间上连续变化，幅值上也连续取值的物理量称为模拟量，表示模拟量的信号称为模拟信号，处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。
（2）数字信号 与模拟量相对应，在一系列离散的时刻取值，取值的大小和每次的增减都是量化单位的整数倍，即时间离散、数值也离散的信号。
表示数字量的信号称为数字信号，工作于数字信号下的电子电路称为数字电路。
（3）模拟量的数字表示①对模拟信号取样，通过取样电路后变成时间离散、幅值连续的取样信号； ②对取样信号进行量化即数字化；③对得到的数字量进行编码，生成用0和1表示的数字信号。
2．数字信号的描述方法（1）二值数字逻辑和逻辑电平在数字电路中，可以用0和1组成的二进制数表示数量的大小，也可以用0和1表示两种不同的逻辑状态。
在电路中，当信号电压在3.5～5 V 范围内表示高电平；在0～1.5 V 范围内表示低电平。
以高、低电平分别表示逻辑1和0两种状态。
（2）数字波形①数字波形的两种类型非归零码：在一个时间拍内用高电平代表1，低电平代表0。
归零码：在一个时间拍内有脉冲代表1，无脉冲代表0。
②周期性和非周期性周期性数字波形常用周期T 和频率f 来描述。
脉冲波形的脉冲宽度用W t 表示，所以占空比100%t q T=⨯W③实际数字信号波形在实际的数字系统中，数字信号并不理想。
当从低电平跳变到高电平，或从高电平跳到低电平时，边沿没有那么陡峭，而要经历一个过渡过程。
图1-1为非理想脉冲波形。
图1-1 非理想脉冲波形④时序图：表示各信号之间时序关系的波形图称为时序图。
二、数制 1．十进制以10为基数的计数体制称为十进制，其计数规律为“逢十进一”。
任意十进制可表示为：()10iDii N K ∞=-∞=⨯∑式中，i K 可以是0～9中任何一个数字。
如果将上式中的10用字母R 代替，则可以得到任意进制数的表达式：()iR ii N K R ∞=-∞=⨯∑2．二进制（1）二进制的表示方法以2为基数的计数体制称为二进制，其只有0和1两个数码，计数规律为“逢二进一”。
电子技术基础数字部分(第六版)康华光第3章逻辑门电路共9节教材
0V
TP +5V
GSN=5V (0V~+3V)=(5~2)V
GSN>VTN, TN导通
vO / vI
vI / vO
0V
b、I=2V~5V
GSP= 0V (2V~+5V) =2V ~ 5V GSP > |VT|, TP导通 C、I=2V~3V TN导通，TP导通
TN C
+5V
VDD
vi
基本逻辑 功能电路
vo
输入保护缓冲电路
基本逻辑功能电路
输出缓冲电路
1. 输入端保护电路:
二极管导通电压：vDF
D2 ---分布式二极管(iD大)
(1) 0 < vI < VDD + vDF
VDD
D1、D2截止
(2) vI > VDD + vDF
D1 vI D2 CP Rs TP vO CN TN
Y C TG2 X TG1 L
VDD
3.3 CMOS逻辑门电路的不同输出结构及参数 3.3.1 3.3.2 CMOS逻辑门电路的保护和缓冲电路 CMOS漏极开路和三态门电路
3.3.3 CMOS逻辑门电路的重要参数
3.3.1 输入保护电路和缓冲电路
采用缓冲电路能统一参数，使不同内部逻辑集成逻辑门电路 具有相同的输入和输出特性。
L
T N1 TN2
1 0
1 1
0
0
导通 截止 导通 截止
N输入的或非门的电路的结构?
或非门
L A B
输入端增加有什么问题?
A B
例：分析CMOS电路，说明其逻辑功能。
A B
L A B X A B A B
数电第03章逻辑门电路(康华光)
设二极管为硅管,包 括以后的分析。
（1-5）
高电平：＞2V ——— 低电平：＜1V 正逻辑：高电平用“1”表示，低电平用“0”表示 负逻辑：高电平用“0”表示，低电平用“1”表示 今后讲课、作业若不特别指明，默认为正逻辑 (4)真值表(状态表、功能表)
A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 L 0 0 0 1
g
漏极 衬底 B 源极
S
d
g
G
+uDD RD
0V
s
∵栅极G与D、B、S 是绝缘的 ∴栅极电流ig≈0
（1-21）
(3) N沟道耗尽型管的工作状态及其判断方法 [1]截止状态 +uDD 条件:uGS＜UP (夹断电压,<0的固定值) RD 如:uGS＝-uDD时 iD d + 特点： iD＝0 uDS g 这时场效应管D 、S端相当于: uG s 一个断开的开关。 ig [2]可变电阻状态 条件： uGS ＞UP , uDS≤uGS-UP 特点:rds 是一个受uGS 控制的可变电阻, uGS越大, rds越小 当uGS 足够大(如:uGS≥0)时 rds≈0 场效应管D~S端相当于: 一个接通的开关。
（1-30）
四、CMOS漏极开路(OD)与非门
1． OD与非门电路 2、图形符号 A B
L
VDD
RP
外接公共 上拉电阻
＆
L
3、逻辑关系
A B A B L
0 0 1 1
0 1 0 1
1 1 1 0
（1-31）
五、三态输出门电路(TSL)
1.三态输出门 (1)电路 ＆ A
TP
(2)图形符号
VDD
A
1
& ▽
《逻辑门电路康华光》课件
03 康华光对逻辑门电路的贡 献
康华光在逻辑门电路领域的成就
提出多种逻辑门电路设计方法
康华光教授在逻辑门电路领域做出了重要贡献，他提出了一系列 具有影响力的设计方法，为现代逻辑门电路的发展奠定了基础。
推动逻辑门电路的优化
康华光教授致力于优化逻辑门电路的性能，通过改进电路 结构和降低功耗，提高了逻辑门电路的效率和可靠性。
促进逻辑门电路的实际应用
康华光教授的研究成果在实际应用中得到了广泛应用，推 动了逻辑门电路在计算机、通信和自动化等领域的发展。
康华光的学术思想
01
强调理论与实践相结合
康华光教授认为，理论研究必须与实践相结合，才能真正发挥其价值。
02
逻辑门电路是数字电路的基本单 元，用于实现各种逻辑运算和组 合逻辑电路。
逻辑门电路的分类
按照功能分类
包括与门、或门、非门、与非门、或 非门等。
按照结构分类
包括晶体管-晶体管逻辑门（TTL）、 场效应管-晶体管逻辑门（FTL）等。
逻辑门电路的作用
实现基本的逻辑运算：如与、或、非等 。
实现组合逻辑电路：通过将多个逻辑门电路 组合起来，可以实现各种组合逻辑电路，如 编码器、译码器、多路选择器等。
康华光对逻辑门电路发展的影响
引领逻辑门电路研究方向
康华光教授的研究成果为逻辑门电路的发展指明了方向，引领了该领域的研究潮流。他的工作激发了众多科研人员的 兴趣和热情，推动了逻辑门电路领域的快速发展。
培养了一批优秀人才
康华光教授不仅在学术上取得了卓越成就，还培养了一大批优秀的人才。他的学生遍布国内外，成为各个领域的领军 人物，为逻辑门电路领域的发展做出了重要贡献。
数电课件康华光电子技术基础-数字部分(第五版)完全
只读存储器是一种只能写入一次数据的存储器，写入后数据无法修改或删除。
ROM的优点是可靠性高、集成度高、功耗低等。
ROM的分类：根据编程方式的不同，可以分为掩膜编程ROM和紫外线擦除编程ROM。
RAM的分类
根据存储单元的连接方式不同，可以分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）。
门电路的定义
门电路的分类
门电路的作用
根据工作原理和应用领域，门电路可分为与门、或门、非门、与非门、或非门等。
门电路在数字电路中起到信号传输、逻辑控制和状态转换等作用。
03
02
01
CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）门电路采用互补晶体管实现逻辑运算，具有低功耗和高可靠性的特点。
发展趋势
随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数字电路正朝着高速、高可靠性、低功耗、微型化的方向发展。同时，随着物联网、云计算、大数据等新兴技术的兴起，数字电路的应用领域将进一步拓展。
PART
02
数字逻辑基础
REPORTING
逻辑变量只有0和1两种取值，表示真和假、开和关等对立的概念。
逻辑变量
包括逻辑与、逻辑或、逻辑非等基本逻辑运算，以及与非、或非、异或等常用逻辑运算。
详细描述
THANKS
感谢观看
REPORTING
公式化简法
利用卡诺图的特点，通过圈0和填1的方式对逻辑函数进行化简。
卡诺图化简法
利用吸收律对逻辑函数进行化简，如A+A↛B=A+B。
吸收法
将多个相同或相似的项合并为一个项，如A+AB=A。
合并法
PART
03
数电第01章数字逻辑概论康华光-课件
——相邻两组二进制数之间只变化一位二进制数
十进制数
0 1 2 3 4 5 6 7
8421码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
十进制数
8 9 10 11 12 13 14 15
加法运算规则如下：
0＋0＝0 1＋0＝1
0＋1＝1 1＋1＝10
——逢2进1
进位
例 : 1101+ 1001=？
2、减法运算 减法运算规则如下： 0-0＝0 1-0＝1 1-1＝0 0-1＝11
借位
例 : 1110－1001=？
1101 +1001
10 0 1
10 1 1 0
1110 -1 0 0 1
(2)并行方式(P15图1.2.3)
——n 位数据需n根连接线进行传输。传输速度快，传 输时间为串行方式的1/n 。工作时， n 位数据信号在 一个时钟脉冲的控制下同时传输。
2、二进制数的波形表示方法
低电平表示数据“0” 高电平表示数据“1”
0
1
0
（1-17）
一组波形如何用二进制数表示出来？
①串行方式时：
（1-4）
第一章 数字逻辑概论
重点： 1.了解数字电路的基本概念、数制； 2.掌握基本逻辑门的逻辑符号、真值表和 逻辑表达式； 3.掌握逻辑函数的各种表示方法及其相互 转换方法。
§1.1 数字电路的基本概念
一、模拟信号与数字信号
1、模拟信号 ——随时间连续变化的信号
u t 正弦波信号
2、数字信号 ——时间和幅度都是离散的
A
数字电路康华光组合逻辑电路分解
首先，找出具有竞争的变量，然后逐次改变 其它变量，判断是否存在冒险，是何种冒险。
FXX FXX
第48页/共158页
竞争-冒险现象的判别
例：判断 F AC _A是_ B否 _A存_ C__在冒险现象。 解：由函数可看出变量A和C具有竞争，且有
BC=00 BC=01 BC=10 BC=11
第19页/共158页
组合逻辑电路的设计
2、根据题意列出逻辑状态表：
真值表
A
B
C
F
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
第20页/共158页
组合逻辑电路的设计
3、用卡诺图化简： BC
A 00 01 11 10 00 0 1 0
10 1 1 1
BC AB
AC
F AB BC CA
第27页/共158页
组合逻辑电路的设计
【解】（4）画出逻辑电路图：
L0
I0
1
&
1
L1
I1
&
1
1
&
1
L2
I2
L0 = I0
L1 = I0 I1
第28页/共158页
L2 = I0 I1 I2
组合逻辑电路的设计
【例】试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的 控制逻辑电路，要求全用与非门实现。
【解】（1）列真值表：
本位和
电子技术基础数字部分(第五版)(康华光)全书总结归纳
1. 掌握单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的逻辑功能；
2. 掌握单稳态触发器、施密特触发器MSI器件的逻辑功能和应用；
3. 理解555定时器的工作原理，掌握由555定时器组成的单稳态触 发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路结构、工作原理和参数 计算。
8. 脉冲波形的变换与产生
知识点
1. 单稳态触发器：单稳态触发器的工作特点，可重复触发和不
7. 存储器
教学要求
1. 掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、等基本概念；
2. 理解半导体存储器芯片的关键引脚的意义，掌握半导体存储
器的典型应用；
3. 掌握半导体存储器的扩展方法；
4. 了解存储器的组成及工作原理； 5. 了解CPLD和FPGA的基本结构及实现逻辑功能的原理。
7. 存储器
知识点
可重复触发单稳态触发器，单稳态触发器的应用。
2. 施密特触发器：同相输出和反相输出的施密特触发器，正向
阈值电压 VT+和负向阈值电压 VT-的意义。
3. 多器谐振荡：多器谐振荡的功能。 4. 555定时器：由555定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器 的电路、工作原理。
9. 模数与数模转换器
章节内容
2. 掌握三态门、OD门、OC门和传输门的逻辑功能和应用；
3. 掌握CMOS、TTL逻辑门电路的输入与输出电路结构，输入 端高低电平判断。 4. 掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题； 5. 了解半导体器件的开关特性以及逻辑门内部电路结构。
3. 逻辑门电路
知识点 1. CMOS电路功耗低，抗干扰能力强，广泛应用。
消除的方法。
3. 典型组合逻辑集成电路：各种 MSI 器件的功能，阅读其功能
数字电子技术基础(康华光)
第三章 MOS 逻辑门电路场效应管的英文缩写是FET场效应管又称为单极型晶体管，三极管又称为双极型晶体管。
（为什么三极管又叫做双极型三极管？答：因为载流子有电子和空穴两种载流子）所以，晶体管包括三极管和场效应管。
场效应管分为：结型场效应管（JFET ）和绝缘栅型场效应管(IGFET)，其中采用SiO2为绝缘层的绝缘栅型场效应管称为：金属—氧化物—半导体场效应管（MOS FET ）增强型N 沟道MOS FET 简称为（E-NMOS FET ），有三个极：源极S 、漏极D 、栅极GE-NMOS FET 的栅极不加电压时，由于P 型衬底与两个N 区形成两个背靠背的PN 结，因此，不管漏极与源极之间外加电压DS V 的极性如何，总有一个PN 结反偏，所以漏极与源极之间没有导电沟道，漏极电流0=D i 。
MOS FET 的输出特性是D i 与DS V 之间的关系，输出特性曲线分成3个区：可变电阻区、恒流区（饱和区）、截止区（夹断区）。
其中：可变电阻区与恒流区的分界线是：DS V =)(th GS GS V V -时，此时，FET 刚好处在预夹断状态，预夹断以后，FET 工作在恒流区。
增强型N 沟道场效应管电流从漏极D 流入，源极S 流出，增强型P 沟道场效应管电流从源极S 流入，从漏极D 流出。
场效应管电路的分析要比三极管简单，因为：场效应管的漏极电流=源极电流。
根据场效应管的输出特性曲线，采用非线性电路的图解分析方法，我们得出：要使FET 工作在可变电阻区，在漏极外接电阻和电源不变的情况下，只要增大栅极电压GS V即可。
另外，在GS V不变、漏极外接电源不变的情况下，漏极外接电阻变大，也能够使得FET进入可变电阻区。
CMOS门电路的系列：扇入系数：门电路输入端的个数，例如一个三输入端的与非门，其扇入系数为3。
扇出系数：门电路能够驱动同类型门电路的数目。
拉电流：当驱动门的输出端为高电平时，将有电流OH I 从驱动门流出(称为拉电流)而流入负载门，负载门的输入电流为IH I ，当负载门的个数增加时，总的拉电流将增加，会引起驱动门输出高电压的降低，但不得低于驱动门输出高电平的下限值，这就限制了负载门的个数。
康华光《电子技术基础-数字部分》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-逻辑门电路【圣才出品】
第3章逻辑门电路3.1复习笔记一、MOS逻辑门电路1．逻辑电路的一般特性（1）输入和输出的高、低电平数字电路中的高、低电压常用高、低电平来描述，并规定在正逻辑体制中，用逻辑1和0分别表示高、低电平。
当逻辑电路的输入信号在一定范围内变化时，输出电压并不会改变，因此逻辑1和0对应一定的电压范围。
（2）噪声容限噪声容限表示门电路的抗干扰能力。
在数字系统中，各逻辑电路之间的连线可能会受到各种噪声的干扰，这些噪声会叠加在工作信号上，只要其幅度不超过逻辑电平允许的最小值或最大值，则输出逻辑状态不会受影响。
通常将这个最大噪声幅度称为噪声容限。
（3）传输延迟时间传输延迟时间是表征门电路开关速度的参数，它说明门电路在输入脉冲波形的作用下，其输出波形相对于输入波形延迟了多长时间。
（4）功耗①静态功耗当电路的输出没有状态转换时的功耗。
静态时，CMOS电路的电流非常小，使得静态功耗非常低。
②动态功耗CMOS电路在输出发生状态转换时的功耗，它主要由两部分组成：a ．由于电路输出状态转换的瞬间，其等效电阻比较小，从而导致有较大的电流从电源VDD 经CMOS 电路流入地；b ．由于CMOS 管的负载通常是电容性的，因此当输出由高电平到低电平，或者由低电平到高电平转换时，会对电容进行充、放电，这个过程将增加电路的损耗。
（5）延时-功耗积理想的数字电路或系统，要求它既速度高，同时功耗低。
用符号DP 表示延时-功耗积：pd DDP t P 式中，pd t 为传输延迟时间，D P 为门电路功耗。
DP 值越小，特性越理想。
（6）扇入数和扇出数门电路的扇入数取决于它的输入端的个数。
门电路的扇出数指其在正常工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。
考虑如下两种情况：①拉电流工作情况负载电流从驱动门流向外电路，输出为高电平的扇出数表示：②灌电流工作情况负载电流从外电路流入驱动门，驱动门所能驱动同类门的个数：2．MOS 开关及等效电路（1）MOS 管开关特性图3-1（a ）为N 沟道增强型MOS 管构成的开关电路。
电子技术基础数字部分第六版康华光逻辑门电路共节课件
逻辑门电路是数字电路中的基本单元，它能够实现逻辑运算，即根据输入信号的状态，决定输出信号 的状态。逻辑门电路通常由晶体管等电子元件构成，通过组合不同的逻辑门电路，可以实现复杂的逻 辑功能。
逻辑门电路的基本功能
总结词
逻辑门电路的基本功能是根据输入信号的状态，决定输出信号的状态。具体来说，与门能够实现逻辑与运算，或 门能够实现逻辑或运算，非门能够实现逻辑非运算等。
电子技术基础数字部分第六版康 华光逻辑门电路课件
• 逻辑门电路的原理与结构 • 逻辑门电路的应用 • 逻辑门电路的实验与实践 • 逻辑门电路的常见问题与解决方案
01
逻辑门电路概述
逻辑门电路的定义与分类
总结词
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路，能够根据输入信号的状态，决定输出信号的状态。根据功能不同， 逻辑门电路可以分为与门、或门、非门、与非门、或非门等。
采取有效的噪声抑制措施，如加入去 耦电容等，以减小噪声对逻辑门电路 性能的影响。
逻辑门电路的应用前景与展望
嵌入式系统领域
随着嵌入式系统的发展，逻辑门电路在其 中的应用将更加广泛，特别是在控制、信
号处理等方面。
人工智能领域
人工智能技术的快速发展对逻辑门电路提 出了更高的要求，其在算法实现、数据处
理等方面将发挥重要作用。
高速通信领域
在高速通信领域，逻辑门电路在信号调制、 解调等方面具有重要应用，未来随着通信 技术的发展，其需求也将持续增长。
绿色能源领域
随着绿色能源技术的推广，逻辑门电路在 太阳能逆变器、风能控制系统等领域的应 用也将得到进一步拓展。
THANK YOU
感谢各位观看
05
逻辑门电路的常见问题与解决方案
逻辑门电路的常见故障与排除方法
安徽师范大学数字电路课程大纲本科教学大纲
理论类课程大纲
课程名称:数字电子技术
一、课程概况
所属专业: 自动化开课单位：物理与电子信息学院
课程类型: 专业基础课程课程代码: 0845180
开课学期: 3 学分： 3.5
学时：58 核心课程: 是
拟使用教材：
康华光《电子技术基础：数字部分》（第六版）.高等教育出版社.2015
国内(外)现有教材：
王毓银《数字电路逻辑设计》（第三版）．高等教育出版社，1999．
（美）John F. Wakerly《数字设计原理与实践》.机械工业出版社，2003.
（瑞士）Niklaus Wirth《数字电路设计》.高等教育出版社，2002.
学习参考资料
康华光《电子技术基础》数字部分（第四版）．高等教育出版社，2000.
阎石《数字电子技术基础》（第四版）．高等教育出版社，1999．
二、课程描述（300字以内）
数字电路是工程学院电类专业的一门专业基础课程，阐述数字系统的基本原理和设计方法。
通过本课程的学习，使使学生熟练掌握数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法，具有运用数字逻辑电路初步解决数字逻辑问题的能力。
同时也为以后专业课程的学习以及从事数字电子技术领域的工作打下扎实的理论基础。
三、课程目标。
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74LVC 74VAUC
低(超低)电压 速度更加快 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰功耗低
2.TTL 集成电路: 广泛应用于中大规模集成电路
74系列
74LS系列
74AS系列
74ALS
3.1.2 逻辑门电路的一般特性
• 1. 输入和输出的高、低电平 • 2. 噪声容限 • 3.传输延迟时间 • 4. 功耗 • 5. 延时功耗积 • 6. 扇入与扇出数
• 集成逻辑门，按照其组成的有源器件的不同可分为两大类 ： 一类是双极性晶体管逻辑门；另一类是单极性绝缘栅场效 应管逻辑门，简称MOS门。
• 双极性晶体管逻辑门主要有TTL门(晶体管-晶体管逻辑门)、 ECL门(射极耦合逻辑门)和IIL门(集成注入逻辑门)等。
• 单极性MOS门主要有PMOS门(P沟道增强型MOS管构成 的逻辑门)、NMOS门(N沟道增强型MOS管构成的逻辑门) 和CMOS门(利用PMOS管和NMOS管构成的互补电路构成 的门电路，故又叫做互补MOS门。
t
f
90%
50% 10%
tr
4. 功耗
静态功耗：指的是当电路没有状态转换时的功耗，即门电路空载时 电源总电流ID与电源电压VDD的乘积。 动态功耗：指的是电路在输出状态转换时的功耗， 对于TTL门电路来说，静态功耗是主要的。 CMOS电路的静态功耗非常低，CMOS门电路有动态功耗
5. 延时功耗积 是速度功耗综合性的指标.延时功耗积，用符号DP表示
1. 输入和输出的高、低电平 门电路中以高/低电平表示逻辑状态的1、0。 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
而高/低电平都允许有一定的变化范围。如74HC系列 CMOS逻辑电路中，输入电压在3.5V-5.0V范围对应高电平 逻辑1，而0V-1.5V范围对应低电平逻辑0。
IOH :驱动门的输出端为高电平电流 IIH :负载门的输入电流为。
(b)带灌电流负载
当驱动门输出低电平时，负载电流IOL流入驱动门，它是负载
门输入端电流IIL之和。当负载门的个数增加时，总的灌电流IOL 将增加，同时也将引起输出低电压VOL的升高。
故当输出为低电平，并且保证不超过输出低电平的上限值时， 驱动门所能驱动同类门的个数为：
CMOS电路传输延迟时间
形的作用下，其输出波形相对于输入 波形延迟了多长的时间。
50% 输入
t PHL
50% tPLH
类型 参数
tPLH或 tPHL(ns)
74HC 74HCT 74LVC 74AUC VDD=5V VDD=5V VDD=3.3V VDD=1.8V
7
8
2.1
0.9
输出 90%
50%
10%
6. 扇入与扇出数
扇入数：取决于逻辑门的输入端的个数。
扇出数：是指其在正常工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。 （a)带拉电流负载
当负载门的个数增加时，总的拉电流将增加，会引起输出高电压
的降低。但不得低于输出高电平的下限值，这就限制了负载门的
个数。
负载门的输入电流
高电平扇出数:
NOH
IOH(驱动门 ) IIH(负载门 )
3.1.7 CMOS传输门 3.1.8 CMOS逻辑门电路的技术参数
3.1.1 数字集成电路简介
概述: • TTL电路问世几十年来，经过电路结构的不断改进和集成工
艺的逐步完善，至今仍广泛应用，几乎占据着数字集成电路 领域的半壁江山。 • 把若干个有源器件和无源器件及其连线，按照一定的功能要 求，制做在同一块半导体芯片上，这样的产品叫集成电路。 若它完成的功能是逻辑功能或数字功能， 则称为逻辑集成电 路或数字集成电路。最简单的数字集成电路是集成逻辑门。
1 、逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。
2、 逻辑门电路的分类 分立门电路
逻辑门电路 集成门电路
二极管门电路 三极管门电路
MOS门电路
TTL门电路
NMOS门 PMOS门 CMOS门
当代门电路（所有数字电路）均已集成化。 根据制造工艺不同可分为单极型和双极型两大类。 门电路中晶体管均工作在开关状态。 首先介绍晶体管和场效应管的开关特性。 然后介绍两类门电路。
注意：各种门电路的工作原理，只要求一般掌握；而各 种门电路的外部特性和应用是要求重点。
1.CMOS集成电路: 广泛应用于超大规模、甚大规模集成电路
4000系列
速度慢 与TTL不兼容 抗干扰 功耗低
74HC 74HCT
速度加快 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰 功耗低
74VHC 74VHCT
速度两倍于74HC 与TTL兼容 负载能力强 抗干扰 功耗低
不同系列的集成电路，输入和输出为逻辑1或0所对应的电 压范围也不同。一般厂家在数据手册中都给出如下4种逻辑电 平参数：
1 vO
vI 1
vO
输出
驱动门 G1 +VDD
高电平
VOH(min)
负载门 G2
+VDD
vI
输入
高电平
VIH(min)
VIL(max)
输出 低电平
VOL(max) 0
G1 门 vO 范围
驱动 1门
vo
噪声
vI
负载门
1
VNH —当前级门输出高电平的最小 值时允许负向噪声电压的最大值。
VNH =VOH(min)－VIH(min)
负载门输入低电平时的噪声容限：
VNL —当前级门输出低电平的最大
值时允许正向噪声电压的最大值
VNL =VIL(max)－VOL(m路开关速度 的参数，它说明门电路在输入脉冲波
教学要求
1、了解半导体器件的开关特性。 2、熟练掌握基本逻辑门（与、或、与非、或非、 异或门）、三态门、OD门（OC门）和传输门的逻 辑功能。 3、学会门电路逻辑功能分析方法。 4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。
3.1 MOS逻辑门
3.1.1 数字集成电路简介 3.1.2 逻辑门的一般特性 3.1.3 MOS开关及其等效电路 3.1.4 CMOS反相 器3.1.5 CMOS逻辑门电路 3.1.6 CMOS漏极开路门和三态输出门电路
输入 低电平
0
G2 门 vI 范围
输入低电平的上限值 VIL(max)
输入高电平的下限值 VIL(min)
输出高电平的下限值 VOH(min)
输出低电平的上限值 VOH(max)
2. 噪声容限
在保证输出电平不变的条件下，输入电平允许波动的范围。
它表示门电路的抗干扰能力 负载门输入高电平时的噪声容限：