1.分立元件门电路
电工电子技术与技能课件单元十一 门电路基础知识模块一 分立元件门电路的认知
B
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
模块一 分立元件门电路的认知
(三）异或门 逻辑符号
Y AB
逻辑表达式
模块一 分立元件门电路的认知
条件
真值表 A
B
0
0
பைடு நூலகம்
0
1
1
0
1
1
结果 Y 0 1 1 0
模块一 分立元件门电路的认知
【课堂小结】
与、或、非门电路的逻辑符号、逻辑表达式和逻辑功能。基本逻辑门电路可以 组成较复杂的复合逻辑门与非门、或非门等。
1.与逻辑关系 只有当开关A、B全部闭合时，灯Y 才亮；否则Y不会亮。
这个例子说明，只有决定事物的全部条件同时满足时（A 和B必须同时接通），结果才会发生（Y亮），这种逻 辑关系称为“与”。
模块一 分立元件门电路的认知
2.与逻辑关系的表示方法 （1）真值表 A、B表示条件（开关的状态），Y表示结果（灯的状
逻辑符号
逻辑表达式
逻辑功能
与门电路
Y=AB
有0出0，全1出1
或门电路
Y=A+B
有1出1，全0出0
非门电路
Y= A
入0出1，入1出0
态）。用符号“1”表示开关通和灯亮，“0”表示 开关断和灯灭
模块一 分立元件门电路的认知
（2）逻辑函数式 A、B表示逻辑变量，Y表示逻辑结果。 与逻辑的函数表达式为： Y=A·B 逻辑运算规则： 0·0= 0 0·1= 0 1·0= 0 1·1= 1 与逻辑的功能为“全1出1，有0出0”。
模块一 分立元件门电路的认知
（3）逻辑符号
分立元件门电路
知识就是力量青肯肯肯色書色青書■^希第二节TTL集成门电路培工院电子081班李红丙【教学目标】1.知识目标（1）理解分立元件构成的与门、或门及非门的模拟电路构成和工作原理;（2）掌握分立元件与门、或门及非门的逻辑符号和输入输出。
2.能力目标（1）通过电路原理的分析，让学生自己得到电路输入与输出的物理意义和数字表示的实际情况；（2）通过模拟电路的分析，培养学生电路分析，研究数字电路原理能力。
3•情感、态度与价值观让学生观察和体验模拟电路分析，由简入繁逐步学习，学会循序渐进地学习科学知识的态度。
【教学方法】阅读法、讲授法和讨论法【教学重点】1、用模拟电路功能分析法，研究简单的分立元件构成门电路的逻辑功能；2、掌握分立元件构集成的与门、或门及非门输入输出变化状态。
【教学难点】理解整个分立元件构成的与门、或门及非门的模拟电路的结构原理，知道元器件的参数和此参数的意义。
教学阶段&— V通过对前面所学模拟电路的知识，告诉同学一.二极管构成的与门1•二极管构成的与门电路图：1 VCC=5VA —M ■_—丫 B —H —A ——教师引导 学生活动 说明知识就星力量2.逻辑符号:时，Y 的不同输出情引入新课们，模拟电路还可以构成数字电路，然后用 数字电路来完成集成块的设计等。
下面是一一 个分立元件构成的电路引起学生 对本节课 的兴趣，和 前面所学 课程构成 对比 让学生成为 观察者而不 仅仅是被动 的接受者让学生跟 着老师，一 起分析电 路，得出A 、B 两不 同的输入 加深学生对TTL 与非门的认识和理知识就是力量教学阶段教师引导学生活动说明护■■ft育K含肯夫口忑貝*意t 二& '星* * 1列出分立元件与门的真值表，如表9-1 , 再进行逻辑波形图的描绘，进一步理解与门的功4.表9-1 :A !B Y000010---- -----------------1001112输入端与门电路真值衰Y ------------------ —6.逻辑表达式：Y A ? B让学生明白真值表和逻辑表达式之间的转换让学生总结教师做引导，学生进行对真值表和逻辑关系所表示的含义进行理解知识就是力量教学阶段教师引导学生活动说杵杵-#明*-二.二极管构成的或门1.二极管构成逻辑或门电路图：VIG-rrt2.逻辑符号：A —{ IB4TJ Y 3•逻辑结构图：5.逻辑波形图: 要求学生从实验中找出造成误差的原因，并说出怎样来减小误差。
任务1分立元件门电路的设计与仿真实验
实验1分立元件门电路的设计与仿真实验学习目标1.进一步理解门电路逻辑功能2.掌握PROTEUS软件中分立元件门电路的使用方法工作任务在数字逻辑电路中，任何复杂的逻辑电路都是由与门、或门和非门等基本逻辑门电路组成的。
由这三种最基本的门电路又可以构成与非门、或非门、异或门和异或非门等。
本任务将利用PROTEUS软件设计与仿真平台，完成与非门、异或门等基本门电路特性的测试。
实验操作一、知识回顾及准备要进行分立元件门电路的设计与仿真，首先要正确选取各个门元件。
在PROTEUS 软件中，门元件的调用方法是：点选对象选择器顶端左侧“P”按钮，在弹出的对话框中输入门元件名（如74LS00等），双击图中阴影部分，相应门元件则出现在对象选择器中，再单击该元件，即可将其放置到编辑窗口中。
二、与非门逻辑功能测试1.基于PROTEUS软件的电路设计（1）从PROTEUS库中选取元器件观察输出端电平。
2.输出电压和逻辑状态的测试（1）添加电平开关点击P按钮，选择“Debugging Tools”,双击”LOGIGTOGGLE”,把它添加到对象选择器重，在对象选择器中再点击”LOGIGTOGGLE”，就可以添加到编辑窗口了。
用同样方法添加另外的三个电平开关。
输出电平也类似，只不过选择的是”LOGIGTOGGLE”（BIG）选项。
(2)测试按调试按钮，进入调试运行界面，这时，改变四个输出电平的值，观看相应的输出电平，并填写到表中1.基于PROTEUS的电路设计(2)选用二输入四异或门电路74LS86按图连接，输入端1/2/3/4接电平开关，输出端A、B、Y接电平显示发光。
123 U1:A74LS86456 U1:B74LS869108 U1:C74LS860 00 111234图二输入四异或门电路74LS86的接线2.功能测试将电平开关按表置位，并填入测试结果。
输入输出A B Y Y的电压/VL L L LH L L LH H L LH H H LH H H HL H L H三、逻辑电路的逻辑关系1.测试电路一从PROTEUS库中选取表中所列元器件，按图接线，按表中所列输入电平进行测图逻辑关系测试电路一从PROTEUS库中选取表中所列元器件，按图接线，按表中所列输入电平进行测逻辑关系测试电路二1.基于PROTEUS的电路设计（1）从PROTEUS库中选取元器件（2）用一片74LS00按图接线，S接任一电平开关图利用与非门控制输出测试2.用示波器观察S对输出卖出的控制作用（1）当电平开关为1时，有信号输出，观察输出波形（2）当电平开关为0时，无信号输出，显示为一条直线。
分立元件门电路和集成电路的逻辑符号
分立元件门电路和集成电路的逻辑符号什么是分立元件门电路和集成电路分立元件门电路和集成电路是电子电路中常用的两种逻辑门实现技术。
逻辑门是数字电路的基本构建模块，用于处理二进制数字，实现逻辑运算等功能。
分立元件门电路是通过使用离散的电子元件来构建逻辑门，而集成电路则是将逻辑门的元件集成在一个芯片中。
分立元件门电路的逻辑符号分立元件门电路使用不同的逻辑符号来表示不同的逻辑门，常见的逻辑门包括与门、非门、或门、与非门、或非门、异或门等。
1.与门（AND Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。
输入端上通常连接输入信号，而输出端上则输出根据输入信号进行逻辑与运算的结果。
与门的逻辑符号通常用字母”AND”表示。
2.非门（NOT Gate）的逻辑符号是一个带有一个输入端和一个输出端的图形。
非门将输入信号取反后输出，用于实现逻辑非运算。
非门的逻辑符号通常用字母”NOT”或”!“表示。
3.或门（OR Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。
或门将输入信号进行逻辑或运算后输出结果。
或门的逻辑符号通常用字母”OR”表示。
4.与非门（NAND Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。
与非门将输入信号进行逻辑与运算后取反输出，实现逻辑与非运算。
与非门的逻辑符号通常用字母”NAND”表示。
5.或非门（NOR Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。
或非门将输入信号进行逻辑或运算后取反输出，实现逻辑或非运算。
或非门的逻辑符号通常用字母”NOR”表示。
6.异或门（XOR Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。
异或门实现异或运算，当输入信号相同时输出为低电平，当输入信号不同时输出为高电平。
异或门的逻辑符号通常用字母”XOR”表示。
集成电路的逻辑符号集成电路通过将逻辑门的元件集成在一个芯片中实现，它可以以一个整体的形式提供逻辑门的功能，简化了电路的布局和设计。
实验一分立元件(由二极管三极管组成的)逻辑门电路
实验一分立元件（由二极管三极管组成的）逻辑门电路一、实验目的1．熟悉并掌握由二极管、三极管组成的逻辑门电路。
2．掌握数字电路实验装置及示波器的使用方法。
二、实验仪器与器材1．数字电路实验装置2．双踪示波器三、预习要求1．复习二极管、三极管的开关特性。
2．了解双踪示波器的使用方法。
四、实验内容与步骤（一）二极管与门电路实验步骤：1、按图-1所示连接电路2、检查无误后，按表-1所列的真值表设置开关K、2K的状态，1开关闭合表示为“0”，开关断开或发光二极管亮表示为“1”，然后检测每次的输出端的状态填入表-1中，应符合逻辑关系式Y=AB。
（注：K=A，2K=B，Y代表发光二极管。
下同）13、根据真值表和逻辑关系式Y=AB，总结二极管与门电路的功能为“全高则高，有低则低”。
图-1 二极管与门电路表-1 真值表（二）二极管或门电路 实验步骤：1、按图-2所示连接电路。
2、检查无误后，按表-2所列的真值表设置开关1K 、2K 的状态，开关闭合表示为“1”，开关断开表示为“0”，发光二极管亮表示为“1”，然后检测每次的输出端的状态填入表-1中，应符合逻辑关系式Y=A+B 。
图-2 二极管或门电路 表-2 真值表3、根据真值表和逻辑关系式Y=A+B ，总结二极管或门电路的功能为“全低则低，有高则高”。
（三）三极管非门电路实验步骤：1、按图-3所示连接电路2、检查无误后，按表-3所列的真值表设置开关K 的状态，开关闭合表示为“1”， 开关断开表示为“0”，发光二极管亮表示为“1”，然后检测每次的输出端的状态填入表-3中，应符合逻辑关系式Y=A 。
3、根据真值表和逻辑关系式Y=A ，总结三极管非门电路的功能相当于反相器“是低则高，是高则低”。
（注：K=A ）图-3 三极管非门电路 表-3 真值表（四）三极管与非门电路实验步骤：1、按图-4所示连接电路2、检查无误后，按表-4所列的真值表设置开关1K 、2K 的状态，开关闭合表示为“0”，开关断开或发光二极管亮表示为“1”，然后检测每次的输出端的状态填入表-1中，应符合逻辑关系式Y=AB 。
分立元件门电路PPT
值
表 混合逻 辑
I:- O:+
正逻 辑 负逻 辑 混合逻 辑
(A B F)
L L H H
L L H L L L H H
0 0 1 1
0 1 0 1
0 0 0 1
1 1 0 0
1 0 1 0
1 1 1 0
0 0 1 1
0 1 0 1
1 1 1 0
1 1 0 0
1 0 1 0
0 0 0 1
电平状态表
逻
1 0 1 0
0 0 0 1
正逻 辑 负逻 辑 混合逻辑 混合逻辑
(I:+ O:-) (I:- O:+)
输入 A 0 1 输出 F 1 0
功能： 当A为高时,输出F为低； A为低时，F为高。 F是A的非函数。
逻辑式：F=
A
“–”:逻辑非运 算 逻辑求反运算
逻辑符号： 求反运算 A 1 波形图（时序图）
F
A F
三极管非门
四、DTL电路
(Diode —Transistor Logic) 与 非 门：
+12V D1 A
真 值
表
功能：
输
A 0 0 1 1
入
B 0 1 0 1
输出
F 0 0 0 1
当A与B都为高时，
输出F才为高。
F是A和B的与函数 逻辑式：F=A • B “•”:逻辑与运算 逻辑乘法运算
逻辑符号：
A B
波形图（时序图）
&
F A
B
二极管与门
任0则0 全1则1
口诀：
F
二、二极管或门
D1
A
F
D2
uA 0V 0V 3V 3V
分立元件门电路
UF
2. 输入全为高电平（3.4V）时 电位箝 在2.1V
1.4V
+5V
R4
T4
b14.1V
c1
T1 3.4V
T2
R5
T5
(3.4V)
R3 0.7V
F
2. 输入全为高电平（3.4V）时 电位箝 在2.1V
1.4V
发射结 全反偏
A ―1‖ B C
R1
R2 1V T3
典型参数：
二、输入负载特性 (UI RI )
R1 3k b1 A B C T1 R2 750 T3 R4 100
+5V
c1
T2
3K
T4
R5 T5
F
UI
V
RI
R3
360
当RI较小时：设：T2、T5 截止 RI UI= (5-UBE1) RI+R1 4.3RI = 3+RI
R1 3k b1 R2
B
二极管与门
口诀：
任0则0 全1则1 F
二、二极管或门
D1
A
F
D2
uA 0V 0V 3V 3V
uB 0V 3V 0V 3V
uF - 0.3V 2.7V 2.7V 2.7V
B
3V 0V R
-12V
2.7V -0.3V
( uD=0.3V )
A
D1
真 值 F 输 A 0 0 1 入 B 0 1 0
表 输出 F 0 1 1
第三章
§3.1 概述
门电路
§3.2 分立元件门电路
§3.3 TTL与非门 §3.4 其它类型的TTL门电路
§3.5 MOS门电路
§3.1 概述
分立元件门电路
饱和 iB IBS 发射结正偏 集电结正偏 uBE 0 ， uBC 0 iC ICS uCE UCES 0.3 V 很小，相当于开关闭合
表2-2 NPN型三极管截止、放大、饱和3种 工作状态的特点
1.3 二极路结构。
图2-3 二极管与门的电路结构图
数字电子技术
分立元件门电路
二极管的开 关特性
三极管的开 关特性
二极管、三 极管门电路
1.1 二极管的开关特性
如图2-1所示为典型二极管的动态特性曲线。
图2-1 典型二极管的动态特性曲线
由图2-1可知，在 t tF 时，将加在二极管上的电压转为 反向，二极管不是马上截止，而是需要经过以下几个过程。
通过电路实验论证，可得三极管非门电路的工作状态表， 如表2-5所示。
uA
uY
0V
5V
5V
0.3 V
T 截止 导通
表2-5 三极管非门电路工作状态表
由上述可知，在非门电路中，当输入信号为低电平，输出 Y是高电平；当输入信号为高电平，输出Y是低电平，可得非门 电路的逻辑表达式为
YA
数字电子技术
Y AB
如图2-5所示为三极管非门的电路结构。
3．三极管非门
图2-5 三极管非门的电路结构
A是输入信号电压，其低电 平为0 V、高电平为5 V， Y是输 出信号电压。
三极管的导通电压为 uBE 0.7 V ，uCE 0.3 V，电流分配系数为 30 ，可得三极管临界饱和时的基极电流为
iBS
（1）在 tF t0 内，正向电流减小。 （2）在 t0 t2 内，反向电流先增大后减小，这段时间 即为反 向恢复时间。 （3）当反向电流由峰值 减小到其10%时，二极管截止。
【数字电路-基础学习课件】分立元件门电路 【图文】
2、饱和状态
N+ +
≤0
--
P N
-+
-+
0V
原因： UCE<UBE
<0.7V
极电流：IB较大 ，IC较大≠βIB
结电压：UBE=0.7 V，UCE≤ 0 .7V， 两个结均正偏， BG失去放大能力。
N+ +
0.7V
--
P N
+
+
此时的UCE称为三极管的饱和电压，记为UCES ，
+ A Rb iB
uI 4.3 k -
+VBiblioteka C +5VRc1 k Y
+
T
β = 30
uO
-
电压关系表
uI/V uO/V 05 5 0.3
函数式
真值表
AY 01 10
符号
YA A 1 Y
❖ 认识三极管构成的非门电路
N+ +
0.7V
-P--
N++
三极管的三种工作状态都有用：
0V
放大状态＝> ＢＧ有放大电流的能力
饱和、截止状态＝> ＢＧ有开关能力。
（无触点开关，电压控制）
2. 2. 2 三极管非门（反相器）
一、半导体三极管非门
1. uI UIL 0V T 截止
uO UOH VCC 5V
+
2. uI UIH 5V T导通
D1 D2 导通 导通 截止 导通
导通 截止 导通 导通
uY/V - 0.7
2.3 2.3 2.3
符号: A ≥1 B
分立元件门电路与集成逻辑门电路的区别
分立元件门电路与集成逻辑门电路的区别下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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分立元件门电路
分立元件门电路分立元件门电路是电路中常用的一种基础电路，分立元件门电路指的是由多个分立元件组成的门电路。
所谓分立元件，指的是常用的电子元器件，如二极管、电容器、电阻器、晶体管等。
门电路是通过特定的逻辑运算实现输入与输出之间的控制，实现数字信号的处理。
门电路分为多种类型，例如与门、或门、非门、与非门、或非门等。
1. 二极管二极管是一种半导体器件，其内部存在 P 型和 N 型半导体材料，具有单向导电性能。
在门电路中，二极管通常被用于反相器电路和限制器电路。
反相器电路是将输入信号取反的电路，其基本原理是将输入信号通过二极管拉电路限制在特定电平范围内，通过负反馈的方式实现信号的反相。
反相器电路通常采用晶体管与二极管两个元件组成，晶体管为提供放大作用，二极管为实现反相作用。
限制器电路是将输入信号限制在一定范围内的电路，使用二极管组成的限制器电路可以将输入信号限制在一定的电平范围内，防止电路崩溃或烧毁。
2. 电容器电容器是一种储存电能的器件，其内部存在正极板和负极板，两极板之间隔以电介质。
在门电路中，电容器可以用于记忆电路和滤波器电路。
记忆电路是将输出信号储存下来，在需要时进行读取的电路。
使用电容器组成的记忆电路可以将输入信号储存下来，通过二极管和晶体管进行读取，实现特定的逻辑运算。
滤波器是将特定频率范围内的信号通过，将其他频率的信号滤除的电路。
使用电容器和电阻器组成的滤波器可以将输入信号限制在一定的频率范围内，例如低通滤波器可以将高频信号滤除，高通滤波器则可以将低频信号滤除。
电阻器是一种控制电流大小的器件，其内部存在一定的电阻，在门电路中，电阻器常用于进行电平转换和限流保护。
电平转换是将信号从一种电平转换为另一种电平的过程，常用于门电路之间的连接。
使用电阻器组成的电平转换电路可以将电平高低进行变换，确保电路之间的匹配。
4. 晶体管晶体管是一种半导体器件，其内部存在多个 PN 结构组成的结构，具有放大作用。
分立元件门电路
分立元件门电路
分立元件门电路
1.1 晶体管开关特性 1.2 基本晶体管门电路
理想开关 开关闭合时，开关两端电压为0； 开关断开时，其流过的电流为0， 其两端间呈现的电阻为无穷大； 且开关的转换在瞬间完成。
半导体二极管、三极管和MOS管，是构成这种电子 开关的基本开关元件。
导通时，相当于开关闭合；
当二极管两端加上反向电压时， 在开始很大范围内，二极管相 当于非常大的电阻，反向电流 极小，二极管处于截止状态， 此时相当于开关断开。
注意： 普通二极管反向击穿后， 将失去单向导电性。
伏安特性曲线
+
--
+
+
-
UD (a)导通时
-
+
(b)截止时
开关等效电路
（2）动态特性。
通常情况下，二极管从截止变为导通和从 导通变为截止都需要一定的时间，不能象 理想开关那样瞬间完成。而且从导通变为 截止所需的时间更长一些。 一般把二极管从导通到截止所需的时间称 为反向恢复时间tre。若输入信号频率过高， 负半周宽度小于tre时，二极管会双向导通， 失去单向导电作用。 因此高频应用时需要考虑此参数的影响。
2.三极管的开关特性 （1）静态特性。
在开关状态下，三极管主要工 作在饱和区（开关闭合）和截 止区（开关断开），放大区只 是极短暂的过渡状态。
A、截止区
其中 为三极管的导通电压，如硅管 此时， 、 均近似为0，三极管的集电极和发射极之间相 当于开关断开 。
B、饱和区
其中，
为临界饱和电流。
三极管的发射结正偏，集电结正偏，集电极和发射 极间电压为反向饱和电压UCES（0.2～0.3V左右）。 饱和越深，UCE越小。三极管的集电极和发射极间相 当于短路状态。
数字逻辑课件——分立元件门电路
6 0.7 VO 5 5 5 0.7 3.35V
当用万用表测B点电压时，D2导通， VB应为
VB VO VD
3.35 0.7 2.65V
20
例2.3 反相器原理分析
▪ 三极管T构成的反相器电路如图所示。已知三极管T的VBE = 0.7V， = 30，T饱和时的管压降VCES 0V 。试计算： (1) 当VI为何值时，
uY = 0V + 0.7V = 0.7V ≈ 0V。VD1截止。 4. uA = uB = 3V。
二极管VD1和VD2都导通，
uY = 3 V+ 0.7V = 3.7V ≈ 3V。
4
输出电位与输入电位uA ，uB的关系示于下面左表中，按正
逻辑规定，即高电位代表逻辑1，低电位代表逻辑0，可得
下面右表所示真值表，说明电路实现的是“与”逻辑关系，
(3) 在电路输出为高电平时，由于钳位电路的存 在，VOH 值应为VOH = EQ + VD = 2.9 + 0.7 =3.6V
这时，电路允许的外拉电流ILH应满足
I LH
VCC VOH RC
9 3.6 5.4mA 1
当外拉电流超过5.4mA时， VOH将随ILH的进一步增大 而下降。
24
VB (VBB ) VCC VCES
R2
RC
代入已知参数
VI 0.7 0.7 (9) 9 0
2
20 301
解得 VI 2.27V
当VI大于2.27V时，三 极管T进入饱和状态。
22
(2) 在VI = 3.0V时，可求得三极管基极偏置电流
IB
分立元件基本逻辑门电路
分立元件基本逻辑门电路1、二极管与门电路图1(a)所示是二极管与门电路，它有两个输入端A和B，一个输出端Y。
也可以认为A和B是它的两个输入信号或称输入变量，Y是输出信号或称输出变量。
图1(b)和(c)所示分别为与门电路的规律符号和波形图。
(a)电路(b)规律符号(c)波形图图1 二极管与门电路当输入变量A和B全为1时(设两个输入端的电位均为3V)，电源+5V 的正端经电阻R向两个输入端流通电流(电源的负端接“地”，图中未标出)，和两管都导通，输出端Y的电位略高于3V(因二极管的正向电压降有零点几伏)，因此输出变量Y为1。
当输入变量不全为1，而有一个或两个全为0时，即该输入端的电位在0V四周。
例如A为0，B为1，则优先导通。
这时输入端Y的电位也在0V四周，因此Y为0。
因承受反向电压而截止。
只有当输入变量全为1时，输出变量Y才为1，这合乎与门的要求。
与规律关系式为(1)图1(a)有两个输入端，输入信号有1和0两种状态，共有四种组合，因此可用表1完整地列出四种输入、输出规律状态。
它可和图12.2(c)的波形图相对比。
表1 与门规律状态表ABY000010100111 2、二极管或门电路图2(a)所示是二极管或门电路。
比较一下图1(a)和图2(a)就可看出，后者二极管的极性与前者接得相反，其阴极相连经电阻R接“地”。
(a)电路(b)规律符号(c)波形图图2 二极管或门电路当输入变量只要有一个为1时，输出就为1。
例如A为1，B为0，则优先导通，输出变量Y也为1。
因承受反向电压而截止。
只有当输入变量全为0时，输出变量Y才为0，此时两只二极管都截止。
或规律关系式为(2)表2是或门的输入、输出规律状态表，它可和图2(c)的波形图相对比。
图2(b)是或门电路的规律符号。
表2 或门规律状态表ABY000011101111 3、晶体管非门电路图3(a)所示是晶体管非门电路。
晶体管非门电路不同于放大电路，管子的工作状态或从截止转为饱和，或从饱和转为截止。
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按电路结构不同分
TTL集成门电路 CMOS集成门电路 输入端和输出端都用 用互补对称 MOS 管 构成的逻辑门电路。 CMOS 即Complementary Metal-Oxide-Semiconductor TTL三极管的逻辑门电路。 即Transistor-Transistor Logic 按功能特点不同分 普通门 输出 （推拉式输出） 开路门
+ 3V 2.3 k 0V
+VCC (5V) Rc Rb i B iC 2 k
T
100
+ uo
iB 0
Hale Waihona Puke iC 0uIuO VCC 5 V
( 2) uI UI H 3 V
发射结正偏 T 饱和导通
0
uI
t
uO U CES ≤ 0.3 V
0
uO
t
动态开关特性
uI
UIH
UIL O iC 0.9IC(sat) 0.1IC(sat) O uO VCC
ton
uI正跳变到iC上升到 上例中三极管反相器的工作波 0.9IC(sat)所需的时间ton称 形是理想波形，实际波形为 ： 为三极管开通时间。 uI从UIH 负跳到时UIL ， uI负跳变到iC下降到 三极管不能很快由饱和转变 uI从 UIL正跳到UIH时， 0.1IC(sat)所需的时间toff称 需要经过一段时间才能退出饱和区 为截止，而需要经过一段时 三极管将由截止转变为饱和， t 为三极管关断时间。 间才能退出饱和区。 iC从0逐渐增大到 IC(sat) ，uC从 VCC逐渐减小为UCE(sat)。 通常toff > ton 然后逐渐转变为截止 IC(sat) 通常工作频率不高时， 可忽略开关时间，而工作 t 频率高时，必须考虑开关 toff 速度是否合适，否则导致 不能正常工作。
3.1
分立元件门电路
主要要求：
理解三极管的开关特性 了解二极管门电路的组成及工作原理 掌握三极管非门电路及组合门电路
一、三极管的开关特性
iC 临界饱和线 uI增大使iB增大，从 S为放大和饱和的交界点，这时的 放大区 i 增 而工作点上移， iB称临界饱和基极电流，用IB(sat)表示； T C M 大，uCE 减小 S 相应地，IC(sat)为临界饱和集电极电流； IB(sat) IC(sat) 通常用硅管 UBE(sat)为饱和基极电压，UBE(sat)≈0.7V ； U =0.5V 门限电压 th 饱 Q + UCE(sat)为饱和集电极电压， 负载线 uBE 和 截止区 u uII= =U UIH IL。在临界饱和点三极管仍 UCE(sat)≈0.3V A 区 然具有放大作用。 O U N u
解：Imin = 10mA RCmax = (5-2)/10 = 0.3 k Imax = 20mA RCmin = (5-2)/20 = 0.15 k 故 150 < RC < 300
+5V RC LED RB
3.6V 0V
V
1 k
uI/V 0 5
uO/V 5 0.3
T
β = 30
+ uO
-
函数式
YA
四、组合门电路
1. 与非门电路 二极管与门 + 三极管非门
+VCC
+VCC Rc + uI Rb T + uO
真值表
A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 1 1 0 uA
D1
R0
uB
D2
uY
-
Y AB
A B
由于UCE(Sat) ≈0，因此饱和后iC基本上为恒值，
uO
iC≈IC(Sat)=
I B(sat) I C(sat)
VCC U CE(sat) RC VCC RC
VCC RC
uI
S
【例】 电路如图所示，已知 输入uI的波形，试画出输出uO 的波形。
解： (1) uI U I L 0 V 发射结反偏 T 截止
三态门
CMOS 传输门
二、高电平和低电平的含义
高电平和低电平为某规定范围的电位值，而非一固定值。 1 高电平 0 高电平
由门电路种类等决定
因为数字电路中的信号只有高电平和低电平两种取 值，只要能明确区分它们即可。 低电平 0
低电平
1
正逻辑体制
负逻辑体制
允许高电平和低电平为某规定范围的电位值而非一 固定值，是数字电路抗干扰能力强的重要原因之一。
D1 导通 导通 截止 导通
D2 uY/V 导通 0.7 截止 0.7 导通 0.7 导通 3.7
二、二极管门电路
2. 二极管或门
3V 0 V 3 V uA 3 3 3V V uB 0V0 D1 D2
电压关系表 uY
RO
uA/V uB/V 0 0 3 3 0 3 0 3
UD = 0.7 V
D1 截止 截止 导通 导通
&
Y
A B
&
1
Y
四、组合门电路
2. 或非门电路 二极管或门 + 三极管非门
+VCC
真值表
A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 0 0 0 uA
D1
uB
D2
uY
+ RO uI -
Rc
Rb
T
+ uO -
Y A B
A B ≥1
Y
A B
≥1
1
Y
[练习]电路如图所示，三极管允许的最大集电极电流为 20mA，发光二极管LED的正向导通压降为2V，正向电流 为10mA，为保证电路正常工作，试求电阻RC的值。
D2 uY/V 0 截止 导通 2.3 截止 2.3 导通 2.3
二、二极管门电路
2. 二极管或门
真值表
A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 1 1 1 0 0 3 3 0 3 0 3
电压关系表 uA/V uB/V D1 截止 截止 导通 导通 D2 uY/V 0 截止 导通 2.3 截止 2.3 导通 2.3
CE(sat) CE
三极管关断的条件和等效电路 三极管开通的条件和等效电路 uI增大使uBE>0.5V时， 当输入u uII为高电平，使 为低电平，使 当输入 三极管开始导通， iB >0， <0.5V 时，三极管截止。 iu ≥I BE B B(sat)时，三极管饱和。 三极管工作于放大导通 u ≈UCE(sat) ≈0.3 V≈ 0间 ， iBE iC≈0， C、 E B≈0， 状态。 uBE ≈UBE (on) ≈0.7V C 、E间相当于开关合上。 相当于开关断开。
B uBE<0.5V
C
E B UBE(sat) iB≥ IB(sat) E C
三极管 截止状态 等效电路 三极管 饱和状态 等效电路
UCE(sat)
开关工作的条件 截止条件 uBE＜0.5V 可靠截止条件为 uBE≤0 饱和条件 iB＞IB(Sat) iB愈大于IB(Sat)， 则饱和愈深。
VCC
I BS VCC 5 mA 0.17mA Rc 30 1
因为 iB I BS 所以 T 饱和
uO U OL 0.3 V
饱和导通条件:
iB I BS
三、三极管非门电路
电压关系表
真值表
A 0 1 符号 A 1 Y Y 1 0
+ uI -
iC Rb iB
4.3 k
+VCC +5V Rc
开关时间主要由于电荷存储效应引起， 要提高开关速度，必须降低三极管饱和深度， UCE(sat) 加速基区存储电荷的消散。 O t
二、二极管门电路
1. 二极管与门
+VCC
+10V
电压关系表 uA/V uB/V 0 0 3 3 0 3 0 3
UD = 0.7 V 3V 3 V uA 0 3 0 V uB 0V D1 D2
R0
uY
D1 导通 导通 截止 导通
D2 导通 截止 导通 导通
u Y /V
0.7 0.7 0.7 3.7
二、二极管门电路
1. 二极管与门 真值表 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y = AB 符号 A B & Y
与门（AND gate)
电压关系表 Y 0 0 0 1 uA/V uB/V 0 0 3 3 0 3 0 3
第3章 逻辑门电路
分立元件门电路
TTL集成逻辑门 CMOS集成逻辑门
本章小结
概 述
主要要求：
了解逻辑门电路的作用和常用类型。 理解高电平信号和低电平信号的含义。
一、门电路的作用和常用类型
门电路(Gate Circuit) 指用以实现基本逻辑关系和 常用复合逻辑关系的电子电路。 是构成数字电路的基本单元之一 按逻辑功能不同分 与门 或门 非门 异或门 与非门 或非门 与或非门
Y=A+ B 符号: A B
≥1
Y 或门（OR gate)
三、三极管非门电路
1. uI UIL 0V
T 截止
+ uI iC
+VCC +5V Rc
1 k
uO UOH VCC 5V
2. uI UIH 5V
T导通
Rb iB
4.3 k
T
β = 30
+ uO -
UIH uBE 5 0.7 iB mA 1 mA Rb 4.3