数电第三章逻辑门电路TTL
模拟数字电子技术课件--TTL逻辑门电路
2、输入负载特性：Ri上的电压与Ri的关系曲线。
VI RI I E , RI VI 非线性 VB1 2.1V 被钳位 ， 随RI ,当VI 1.4V 时， T2 , T3饱和通，门开启，V0 “0” 这时RI VI 不变 1.4V 输出为0， 相当输入为1。
c4 b1 c2 4
T1的Jc、T2的Je 、T 的Je 正偏使VB1钳位 3.6V 3 A VB1=2.1V T1 VI 对T1工作在倒置状态， β=0.01 0.2V 对T2, T3：设饱和 T1倒置 则VC2=0.7+0.2=0.9V
1K
B1
T2饱和 对T3 :
T2
D
L V0 3.6V
T4 截止，ICS3 I E 4 0 I B3 0
b1 c2
T1的Je正偏通，
+5V Rc4
VB1 =0.9V T1 饱和
3.6V C 1 A VI
T4 VB1
T4 通
V
VB 2 VI VCS 1 0.2 0.2 0.4 V D L
T1 T2 T3 V0 3.6V RL 0.2V
0.2V
T2 , T3截止 V0
VCC RC 2 T4 D 输出V0 R
（2）拉电流工作情况： 驱动门输出为1 ，如图：
1 IL
IIH
1 3.6V 2.4V 1
V0
驱动门
IIH 负载门 0 IOH
IL
为保证输出为高电平1，负载数目受到限制。 拉电流负载驱动同类门的数目：
NOH
I OH I IH
I OH 驱动门输出为1时，允许的最大拉电流。 I IH 负载门高电平输入电流。 I OH , I IH 手册中可查。
数电实验一 TTL集成电路-逻辑门电路的参数测试
实验内容二：参数测试4
输入 电压 0 （V）
输出 电压 （V） 输入 电压 1.2 （V） 输出 电压 （V） 1.3 1.4 1.5 1.6 2.0 3.0 4.0 5.0 0.2 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1
实验内容一：逻辑功能测试
输入变量A(1脚) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 输入变量B(2脚) 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 输入变量C(4脚) 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 输入变量D(5脚) 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 输出变量F(6脚)
实验器件
电子技术实验台 万用表 74LS20:二-四输入与非门 1片
芯片引脚图
实验内容一：逻辑功能测试
1 74LS20为二-四输入与非门 2 按引脚图，7脚接地，14脚接+5V出端6脚接电平指示灯 5 输入和输出时：发光二极管灯亮为逻辑 “1”，灯灭为逻辑“0” 6 完成下表，推导输入与输出的关系:F=?
1
1 1 1
1
1 1 1
0
0 1 1
0
1 0 1
实验内容二：参数测试1
测试门电路导通时的电源电流ICCL和门电路 截止时的电源电流ICCH
实验内容二：参数测试2
测试门电路低电平输入电流IIL（灌电流）和 高电平输入电流IIH（拉电流，较小）
实验内容二：参数测试3
间接测量低电平扇出 系数：如图连线，调 节电位器，使电压表 达到0.4伏，记录电 流表示数IOLM。低电 平扇出系数 N=IOLM/IIL ， 注意，N要取整。
实验内容二：参数测试4
测试门电路的电压传输特性
数电习题解答_杨志忠_第三章练习题_部分
教材：数字电子技术基础（“十五”国家级规划教材） 杨志忠 卫桦林 郭顺华 编著高等教育出版社2009年7月第2版； 2010年1月 北京 第2次印刷；第三章 集成逻辑门电路练习题P112【题3.1】在图P3.1所示的电路中，发光二极管正常发光的电流范围是8mA ≤I D ≤12mA ，正向压降为2V ，TTL 与非门输出高电平U OH =3V ，输出高电平电流I OH =-300uA ，输出低电平U OL =0.3V ，输出低电平电流I OL =20mA 。
分别求出图P3.1（a ）和（b ）中电阻RL1和RL2的取值范围。
解题思路：选择限流电阻R 的原则是既保证发光二极管正常工作又要保证门的输出电流不超载。
解：（a ）、电路采用输出低电平驱动发光管；此时流过发光管的电流1CC D OL D L V V V I R −−=；根据发光管的工作条件：8mA ≤I D ≤12mA （最大电流小于门的最大输出电流I OL =20mA ），所以可以得到：1225337.5L R Ω≤≤Ω，门电路输出高电平时发光管熄灭电流为零。
（b ）、电路采用输出高电平驱动发光管；此时流过发光管的电流2CC D D OH L V V I I R −=+；根据发光管的工作条件：8mA ≤I D ≤12mA ，所以可以得到：2256.4389.6L R Ω≤≤Ω，同时门电路输出低电平时，门的最大灌入电流要小于I OL =20mA ，由此得到2 4.723520CC OL L OL V V V R I mA−≥==Ω，所以综上所述限流电阻应该为：2256.4389.6L R Ω≤≤Ω。
【3.2】、在图P3.2（a ）~（g ）所示的TTL 门电路中，已知开门电阻R ON =3K Ω，关门电阻R OFF =0.8K 。
试判断哪些门电路能正常工作？哪些门电路不能正常工作？并且写出能正常工作电路的输出逻辑函数表达式。
解题思路：了解各类门电路的逻辑功能，明白TTL 门的开门电阻R ON ≥3K Ω时相当于在输入端得到高电平“1”，关门电阻R OFF ≤0.8K Ω时相当于在输入端得到低电平“0”。
ttl电路原理
ttl电路原理TTL电路原理。
TTL（Transistor-Transistor Logic）电路是一种常见的数字电路，它采用晶体管和二极管作为主要的元件，用于实现逻辑功能。
TTL电路广泛应用于数字系统中，例如计算机、通信设备、工业控制系统等。
本文将介绍TTL电路的基本原理、特点和应用。
TTL电路采用双极型晶体管作为放大器，由于其高速、低功耗和稳定的特点，因此在数字电路中得到了广泛的应用。
TTL电路的逻辑门包括与门、或门、非门等，它们可以实现各种逻辑功能。
TTL电路的输入电压范围为0~0.8V，表示逻辑低电平；输入电压范围为2~5V，表示逻辑高电平。
TTL电路的输出电压范围为0~0.4V，表示逻辑低电平；输出电压范围为2.4~5V，表示逻辑高电平。
TTL电路具有高速的特点，其响应速度快，能够实现高频率的工作。
此外，TTL电路的功耗较低，适合于大规模集成电路的应用。
TTL电路还具有良好的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境中稳定工作。
由于这些优点，TTL电路被广泛应用于数字系统中。
TTL电路在计算机系统中扮演着重要的角色，它被用于实现各种逻辑功能，例如数据处理、控制信号的生成和译码等。
此外，TTL电路还被应用于通信设备中，用于信号的处理和传输。
工业控制系统中也大量采用了TTL电路，用于控制和监测各种设备和工艺过程。
总之，TTL电路在数字系统中起着不可替代的作用。
总结一下，TTL电路是一种常见的数字电路，它采用晶体管和二极管作为主要的元件，具有高速、低功耗和稳定的特点。
TTL电路的逻辑门包括与门、或门、非门等，能够实现各种逻辑功能。
TTL电路在计算机系统、通信设备、工业控制系统等领域得到了广泛的应用。
希望本文能够帮助大家更好地理解TTL电路的原理和应用。
数电第五版(阎石)第三章课后习题及答案
第三章门电路解：两种情况下的电压波形图如图A3.4所示。
【题3.7】试分析图3.7中各电路图的逻辑功能，写出输出的逻辑函数式。
（a ）图P3.7（a ）电路可划分为四个反相器电路和一个三输入端的与非门电路，如图所示。
从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数式，'111'1'1'1)(,,,C B A D C C B B A A ''''111')(C B A C B A C B A D Y（b ）图P3.7（b ）电路可划分为五个反相器电路和一个或非门电路，如图所示。
从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数式：'111''''()()YA B C A B C ABC（c ）图P3.7（c ）电路可划分为三个与非门电路、两个反相器电路和一个或非门电路，如图所示。
从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数式：''')(,)(,)'(,)(G INHH EF G CD F AB E '''''()()'()'()()Y I H AB CD INH AB CD INH（d）图P3.7（d）电路可划分为两个反相器电路和两个传输门电路，如图所示。
从输入到输出逐级写出输出的逻辑函数式：'YBAAB'【题3.8】试画出图3-8（a）（b）两个电路的输出电压波形，输入电压波形如图（c）所示。
输出电压波形如右图所示：【题3.9】 在图3-21所示电路中，G 1和G 2是两个OD 输出结构的与非门74HC03，74HC03输出端MOS 管截止电流为 导通时允许的最大负载电流为这时对应的输出电压V OL （max ）=0.33V 。
负载门G 3-G 5是3输入端或非门74HC27，每个输入端的高电平输入电流最大值为 ，低电平输入电流最大值为 ，试求在 、、、、并且满足 ，的情况下， 的取值的允许范围。
数电第三章讲解
起低阻通道，形成较大的 脉冲电流。 不仅增加了CMOS电路的 功耗，而且也成为CMOS 电路的内部干扰源。
22
3. CMOS反相器的输入特性
由于信号从栅极输入， 输入电阻很大，又有一个小的寄生电容， 如果输入端没有保护电路， 输入端可能被静电感应充电至高压， 造成绝缘栅击穿，使器件永久损坏。 为避免造成栅极击穿， 实际的CMOS集成电路的每一个输入端都设有输入保
第3章 集成逻辑门电路
3.1 概述
逻辑门电路(门电路): 用来实现基本逻辑关系的电子电路 集成逻辑门电路: 将若干个逻辑门电路集成在一块半导体材料基片上
1
集成逻辑门电路有两种类型器件：
（1）由三极管组成的双极型集成电路
例如：晶体管-晶体管逻辑电路 （简称TTL：Transistor-Transistor Logic）
和增强型NMOS驱动管（TN） 串联组成
11
TP的开启电压VGS(th)P < 0 TN的开启电压VGS(th)N > 0 电路正常工作的条件： VDD >∣VGS(th)P∣+ VGS(th)N，
且VGS(th)N =∣VGS(th)P∣， TN和TP具有相同的导通电阻
Ron和截止电阻Roff。
12
2．工作原理
当输入为低电平时： TN的VGSN = 0 v < VGS(th)N 管子截止。 TP的∣VGSP ∣= VDD 管子导通， 输出为高电平VOH vO =VOH≈VDD
13
当输入为高电平VDD时
TN的VGSN = VDD >VGS(th)N， 管子导通。 TP的VGSP = 0 v > VGS(th)P 负载管截止。 输出为低电平VOL， vO =VOL≈0 v。
数电第三章讲解
(1) 传输门组成的异或门
B=0
A
B
TG1断开, TG2导通
L=A B=1
TG1导通, TG2断开
L=A
TG1
L
TG2
2. 传输门的应用
(2) 传输门组成的数据选择器
C=0
X
TG1导通, TG2断开
L=X
C=1
Y
TG2导通, TG1断开
C
L=Y
VDD TG1 L
TG2
3.3 CMOS逻辑门电路的不同输出结构及参数
3.3.1 CMOS逻辑门电路的保护和缓冲电路 3.3.2 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。
VDD
vi
基本逻辑
vo
功能电路
输入保护缓冲电路 基本逻辑功能电路 输出缓冲电路
异或门电路324cmos传输门双向模拟开关5v0v电路tg逻辑符号5v0v1传输门的结构及工作原理tp2vttn2v的变化范围为0到5v0v5v0v到5vgsp5v0v到5v5到0v开关断开不能转送信号c00vc15v5v0v5v0v2v5v2v5vgsn5vtg1断开tg2导通tg1导通tg2断开tg1导通tg2断开tg2导通tg1断开tg2tg133cmos逻辑门电路的不同输出结构及参数331cmos逻辑门电路的保护和缓冲电路332cmos漏极开路和三态门电路333cmos逻辑门电路的重要参数331输入保护电路和缓冲电路基本逻辑功能电路基本逻辑功能电路输入保护缓冲电路输出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
数电第三章门电路
§3.4 TTL门电路
数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个 完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。 使用时接：电源、输入和输出。数字集成电 路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价 格便宜的特点。
TTL型电路：输入和输出端结构都采用了半导体晶 体管，称之为: Transistor— Transistor Logic。
输出高电平
UOH (3.4V)
u0(V)
UOH
“1”
输出低电平
u0(V)
UOL
UOL (0.3V)
1
(0.3V)
2 3 ui(V)
1 2 3 ui(V)
阈值UT=1.4V
传输特性曲线
理想的传输特性 28
1、输出高电平UOH、输出低电平UOL UOH2.4V UOL 0.4V 便认为合格。 典型值UOH=3.4V UOL 0.3V 。
uA t
uF
截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 ——C、 E间相当于开关断开。
+ucc
t
4
0.3V
3.2.3MOS管的开关特 恒流区：UGS>>Uth ， UDS
性： +VDD
0V ——D、S间相当于 开关闭合。
R
uI
Uo
Ui
NMO S
uO
夹断区： UGS< Uth， ID=0 ——D、S间相当于开关断开。
3.3.4 其它门电路
一、 其它门电路
其它门电路有与非门、或非门、同或门、异或门等等,比如：
二、 门电路的“封锁”和“打开”问题
A B
&
Y
C
当C=1时，Y=AB.1=AB
广州大学数电实验报告TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试
广州大学数电实验报告TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试附件2：广州大学学生实验报告开课学院及实验室：年月日年级、专学院机电学院姓名学号业、班实验课程名称数字电子技术实验成绩指导实验项目名称TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试教师一、实验目的二、实验原理三、使用仪器、材料四、实验步骤五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)六、实验结果及分析一、实验目的1、掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法2、掌握TTL器件的使用规则3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法二、实验原理TTL与非门的主要参数(1)低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。
ICCL是指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。
ICCH是指输出端空截，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。
通常ICCL＞ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。
器件的最大功耗为PCCL＝VCCICCL。
手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的电源电流和总的功耗。
ICCL和ICCH测试电路如图5－2－2(a)、(b)所示。
[注意]：TTL电路对电源电压要求较严，电源电压VCC只允许在＋5V±10％的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。
(a) (b) (c) (d)图5－2－2 TTL与非门静态参数测试电路图(2)低电平输入电流IiL和高电平输入电流IiH。
IiL是指被测输入端接地，其余输入端悬空，输出端空载时，由被测输入端流出的电流值。
在多级门电路中，IiL相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，因此它关系到前级门的灌电流负载能力，即直接影响前级门电路带负载的个数，因此希望IiL小些。
IiH是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载时，流入被测输入端的电流值。
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第一节 常见元器件的开关特性
3.MOS管的开关特性
A、MOS管静态开关特性
在数字电路中，MOS管也是作为 开关元件使用，一般采用增强型的 MOS管组成开关电路，并由栅源电压 uGS控制MOS管的导通和截止。
时间。
toff = ts +tf 关断时间toff：从输入信号负跃变的瞬间，到iC 下降到 0.1ICmax所经历的时间。
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第一节 常见元器件的开关特性
2.三极管的开关特性
B、晶体三极管动态开关特性
ton和toff一般约在几十纳秒（ns=10-9 s）范围。通常都
有toff > ton，而且ts > tf 。
0 .3V 3 .6V 3 .6V
1V 5V
3 .6V
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
1.TTL集成逻辑门电路
3 .6V 3 .6V 3 .6V
2.1V
0 .3V
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
1.TTL集成逻辑门电路
数字电子技术基础第三章逻辑门电路
❖ 2.教学重点：不同元器件的静态开关特性，分立元件门电路 和组合门电路，TTL和CMOS集成逻辑门电路基本功能和电气特 性。
❖ 3.教学难点：组合逻辑门电路、TTL和CMOS集成逻辑门4.课时 安排： 第一节 常见元器件的开关特性 第二节 基本逻辑门电路 第三节 TTL和CMOS集成逻辑门电路
TTL门
例题分析
3.1.4 如图各MOSFET管的 VT =2V，忽略电阻上的压
降，试确定其工作状态（导通或截止）(VDD=5V)。
VDD
Vgs=0 VDD
VDD
Vgs=-5 VDD
+5V
+5V
+5V
0V
0V
+5V
Vgs=5
Vgs=0
(a)
(b)
(c)
(d)
解. 图(a)和(c)为N沟道增强型MOS管, (b)和(d)为P沟 道增强型MOS管,
（a）
（b）
对于或A 非门及≥或1 门，多余输入≥端1应接低电平，比 如直接B接地；也可以与有BA 用的输入端并联使用。
（a）
（b）
（2）去耦合滤波器(旁路电容) 电源是非理想的，存在着输出阻抗 电源连线是非理想的，存在等效阻抗（电感）
数字信号的上升和下降沿引起较大的脉冲电流或 尖峰电流，在上述阻抗上产生噪声电压
Y AB
Vb1≤2.1V 1
导通 0.9V 倒置
Vb1`≤2.1V 1
导通 倒置
截止
0 导通
输入全高电平时输出为低电平
3.2.5 集电极开路门(OC)和三态门(TS)电路
1. 集电极开路与非门
Vc R
F
Y=AB
工作时需要外接 负载电阻和电源
OC门输出端并联实现线与
Y Y1Y2 AB CD
当vi=VIL 时
T1 发射结正偏
vO=VIH T2、 T5截止T4饱和导通
Vb1≈ 0.9 T1截止
二、电路工作原理
设Vcc=5V，VIH=3.4V ,
VIL=0.2V，VON=0.7V
ttl电路工作原理
ttl电路工作原理
TTL（Transistor-Transistor Logic，双极型双极管逻辑门电路）电路是一种基于双极型晶体管的数字逻辑家族。
TTL电路通过晶体管的开关作用来实现逻辑运算。
TTL电路的基本构造是由多个双极型晶体管组成的逻辑门。
每个逻辑门由至少两个晶体管组成，其中一个被称为“发射极晶体管”，另一个被称为“漏极晶体管”。
发射极晶体管的发射极连接到电路的输入端，漏极晶体管的漏极连接到电路的输出端。
TTL电路的工作原理如下：
1. 当输入信号为低电平（0V）时，发射极晶体管截止（关闭），漏极晶体管导通（打开）。
此时，输出端的电压为高电平（一般为5V），表示逻辑为假。
2. 当输入信号为高电平（5V）时，发射极晶体管导通（打开），漏极晶体管截止（关闭）。
此时，输出端的电压为低电平（0V），表示逻辑为真。
由此可见，TTL电路的工作原理是通过控制晶体管的导通和截止来实现逻辑门的功能。
具体的逻辑运算由不同类型的逻辑门实现，如与门、或门、非门等。
TTL电路具有较高的噪声容限和抗干扰能力，然而，它的功耗较高，速度较慢，逐渐被CMOS（互补金属氧化物半导体）电路取代。
数电教材
3.1.3 晶体三极管的开关特性
1. 晶体三极管的工作状态 截止状态： 集电结反向偏置，发射结反向偏置； 放大状态： 集电结反向偏置，发射结正向偏置； 饱和状态： 集电结正向偏置，发射结正向偏置； 反向运用： 集电结正向偏置，发射结反向偏置。
（2-7）
VCC RC RB ui b
iC/ mA 饱 和 区 uo 80μ A 60μ A 放 大 区 40μ A 20μ A
2 10 I拉 NH 40 6 I IH 50 10
3
例3 在图示电路中，由三极管构成一接口电路,要求接口电路输 出高电平UOH>3.6V,输出低电平UOL<0. 3 V 。已知CMOS与非门
输出高电平UOH>4.7V,拉电流负载IOH <0.15mA,输出低电平UOL<0.
（2-28）
IRC=ICS– I灌 = 8– 4.2=3.8 mA
解： (3) IC=IRC+I灌=(5–0.3)/2+4.2=6.55mA
I C 6.55 b 65.5 IB 0.1
(4) ICS=bIB=300.1=3mA IRC=ICS– I灌 = 3– 4.2=–1.2 mA 电路不能正常工作
0
IC
0 VO
0
ton
toff
（2-13）
3.2 基本逻辑门电路
3.2.1 二极管与门电路及或门电路
VCC +5V
R A
B
2.8kΩ
D1
D2 D3
C
A B C
&
F
(a)
(b)
二极管与门电路及逻辑符号
（2-14）
数电-第三章逻辑门电路
了解和掌握常见时序逻辑电路的原理和应用，如寄存器、 计数器、顺序脉冲发生器等。
可编程逻辑器件应用
1 2
可编程逻辑器件简介
了解可编程逻辑器件的基本概念和分类，如PAL、 GAL、CPLD、FPGA等。
可编程逻辑器件编程
学习使用相应的开发工具和编程语言，对可编程 逻辑器件进行编程和配置，实现特定的逻辑功能。
典型组合逻辑电路
了解和掌握常见组合逻辑电路的 原理和应用，如编码器、译码器、
数据选择器、比较器等。
时序逻辑电路分析与设计
时序逻辑电路分析
分析时序逻辑电路的工作原理，包括触发器的状态转换、 时钟信号的作用等，进而理解电路的功能。
时序逻辑电路设计
根据实际需求，设计实现特定功能的时序逻辑电路。包括 确定输入、输出变量，选择适当的触发器类型，画出状态 转换图或时序图等步骤。
数电-第三章逻辑门 电路
• 逻辑门电路基本概念 • 基本逻辑门电路 • 复合逻辑门电路 • 逻辑门电路应用 • 逻辑门电路实验与仿真 • 逻辑门电路总结与展望
目录
Part
01
逻辑门电路基本概念
逻辑门定义与分类
逻辑门定义
逻辑门是数字电路中的基本单元 ，用于实现基本的逻辑运算功能 ，如与、或、非等。
逻辑符号为带有小圆圈的与门符号。
或非门电路
01
02
03
或非门逻辑功能
实现输入信号的逻辑或操 作，并取反输出结果。
或非门符号
逻辑符号为带有小圆圈的 或门符号。
或非门真值表
输入全为0时，输出为1； 输入有1时，输出为0。
异或门电路
异或门逻辑功能
实现输入信号的异或操作， 即输入信号相同时输出为0， 不同时输出为1。
数电总结专题教育课件
第四章 组合逻辑电路
例题分析： 真值表: Y1=∑(1,2,4,7) , Y2=∑(3,5,6,7)
A0
00
一位全加器。其中，A、
00 1 01 0
10 10
B分别为两个一位二进 制数相加旳被加数、
01 1 10 0 10 1 11 0 11 1
0
1
1
0
01
0
1
1
1
加数， C为低位向本 位旳进位，Y1为本位 和，Y2是本位向高位 旳进位。
13
第二章 逻辑代数
例题讲解：
例4 化简F=(B+D)(B+C+D)(A+B+D)(A+C+D)为最简与 或式。
解.由原式得反函数：
F CD AB 00 01 11 10
F = BD ＋ BCD + ABD + ACD 00 0 1 0 0
01 1 1 1 1
填写卡诺图：
11 1 1 0 1
F=AB+CD+BD
0 0 00 0 0 011 0 0 0 10 1 0 0 0 110 1 0 1 00 1 0 0 1 01 0 1 0 1 10 0 1 0 1 11 1 1 1 0 00 1 0 1 0 01 0 1 1 0 10 0 1 1 0 11 1 1 1 1 00 0 1 1 1 01 1 1 1 1 10 1 1
A B
& ABC
C
A+B+C
≥1
≥1
Y1 & AB+AC+BC (A+B+C) +ABC
AB+AC+BC (A+B+C)
数电部分概念总结
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数电-第三章 门电路
三、门电路概述 • 工艺分类 –双极型门电路 双极型门电路 – MOS门电路 门电路 – Bi-CMOS电路 电路 • 基本逻辑门电路 –与门、或门、非门 与门、或门、 与门 • 常用门电路 –与门、或门、非门 与门、 与门 或门、 –与非门、或非门、与或非门、同或、异或 与非门、 与非门 或非门、与或非门、同或、
A B ≥1 L=A+B
逻辑电平关系 正逻辑
真值表
VD1 A VD2 B R Y
A/V B/V Y/V
0 0 3 3 0 3 0 3 0 2.3 2.3 2.3
A B
0 0 1 1 0 1 0 1
Y
0 1 1 1
只有A、B同时为低电平（0V），Y才为低电平 （0V）。即：只有A+B=0，才有Y=0。 只要A、B中有一个为高电平（3V），Y就为高电 平（2.3V），即：只要A+B=1，则Y=1。 这种或门电路同样存在“电平偏离” 这种或门电路同样存在“电平偏离”和带载能力差的问 题
四、二极管或门 或门
VD1 A
Y 2.7V 0V
3V 0V A、B——输入，Y——输出 VD2 B 以A=1为例 设：UIH=3V， UIL=0V 0V 二极管正向导通压降 UDF=0.7V。
R
只要A、B中有一个为高电平（3V）， 则相应的二极管导通， Y就为低电平（2.3V），即：只要A+B=1，则Y=1。 只有A、B同时为低电平（0V），两个二极管均截止。 Y才为低电平（0V）,即：只有A+B=0，才有Y=0 所以：管的截止条件和等效电路 当输入信号uI=UIL=0.3V时（UBE=0.3V<0.5V） i 三极管截止，B=0， iC ≈ 0， uO=UOH=UCC 可靠截止条件为:UBE<0V 截止时，iB、iC都很小，三个极均可看作开路
数电00002
VC2 -VO =(0.9 - 0.2)V=0.7V，则T4及D均截止
输入为高电平，输出为低电平 。
Vcc(5V)
② vI=0.2V，即输入为低电平时
VB1= (0.2+0.7)V=0.9V，
A
T1的e结导通。
+
此时， VB1 同时作用于T1
的c结、T2和T3的e结支路上，
3、 TTL与非门
多发射极三极管在功能
上相当于三个三极管的 A
并联运用。
B
C
采用多发射极管提高工作
速度
b
Vcc(5V)
Rb1 4kΩ
Rc2 1.6kΩ
Rc4 130Ω
T1 T2
Re2 1kΩ
T4 D L
T3
b
eA
eB eC
c
eA
eB eC
c
工作原理
（1）当输入端全接高电平(3.6v)时
T1倒置工作，T2饱和，T4截 A
E— 控制端 E E
（使能端）
（2）工作原 A
理
B
当E=0时 F AB
当E=1时 输出为高阻状态
截止
R1
3k D b1 c1
T1
R2
T3 T2
R5
导通
R3
截止
+5V
R4
高阻态
T4 F
T5
（3）符号及功能表
符号
使能端低 A 电平
&
F
起作用
B
使能端高 电平 起作用
E
符号
A &F B
E
功能表
E 0 F AB
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输 输 出“入 为 1 全 低”为 电，高 平 电 平 “ 0 ” ” )
(
( )
2、输入全为高电平（3.6V）时
R1
2.1V
+5V
R2
≈1V RL
3k b1
“1”A B C
c1
iL
T1
T2
灌电流
Vo=0.3V F
T5
F ABC
R3
饱和
三、TTL与非门的特性和技术参数 1、电压传输特性 &
Rw Vi V0
典型值VOH=3.6V VOL 0.3V 。
（2）、阈值电压VT Vi<VT时，认为Vi是低电平。 Vi>VT时，认为Vi是高电平。
VT=1.4V
（2）关门电平VOFF和开门电平VON 由于器件制造的差异，输出高电平、输入低电 平都略有差异，通常规定TTL与非门输出高电平 VOH=3V和输出低电平VOL=0.35V为额定逻辑高、低 电平 . ，在保证输出为额定高电平（ 3V）的 90% （ 2.7V）的条件下，允许的输入低电平的最大值， 称为关门电平 VOFF。通常 VOFF≈1V, 一般产品要求 VOFF≥0.8 V。 在保证输出额定低电平(0.35V)的条件下，允许 输入高电平的最小值，称为开门电平VON。通常VON ≈1.4V，一般产品要求VON ≤1.8 V。
放
Q大
60μ A 40μ A 20μ A Q1 i =0 B
e
0 工作原理电路
区
0 UCES
VCC uCE (V) 截止区 输出特性曲线
uBE 0V 1、三极管导通时 uBE 0.7V，理想条件下 2、三极管工作饱和电压UCES＝0.3V≈0V 3、三极管截止时iB≈0, iC≈0,
4、 三极管开关等效电路（理想情况下）
+5V
测试电路
输出高电平 V0(V)
VOH (3.6V)
V0(V) “1” 输出低电平
VOL VOH
VOL
(0.3V)
“ 0” 1 2 3 Vi(V)
1
2 3 Vi(V)
阈值VT=1.4V
传输特性曲线
理想的传输特性
2、主要参数 （1）、输出高电平VOH、输出低电平VOL VOH2.4V VOL 0.4V 便认为合格。
2、输入全为高电平（3.6V）时 Vcc
2.1V
C2 ≈1V
饱和
截止
3.6V
饱和
0.3V
F ABC
T2、T5 饱和,T1的基极电位被钳在 VB1= VBC1+ VBE2+ VBE5=0.7V+ 0.7V+ 0.7V =2.1V T2的VC2=VCES2+VBE5=0.3V+0.7V=1V,可以使T3导 通，但T4不能导通。 输出为低电平:VO=VOL=VCE5≈0.3 V，
TTL与非门的内部结构
T1等效电路
输入级
中间级
输出级
TTL与非门的内部结构 (1) 输入级
D1
+VCC （+5V） R 3kΩ A D2 B L
与门
输入级 由 多发射 极 管 T1 和电 阻 R1组成。其作用： ①从逻辑功能上看，是对输入变 量A、B、C实现逻辑与. ②提高门电路工作速度。
+VCC （+ 5V ） R N N N P P P P N
④74LSXX：低功耗肖特基系列；74LS系列成为功耗延迟 积较小的系列。74LS系列产品具有最佳的综合性能，是 TTL集成电路的主流，是应用最广的系列。 ⑤74ASXX：先进肖特基系列； ④74ALSXX：先进低功耗肖特基系列。
c
b
当Ub为高电平UIH时，T饱和 b
e
c e c
开关 闭合
当Ub为低电平UIL时，T截止 b
e
开关 断开
§ 3.2 TTL集成门电路
P39
与分离元件电路相比，集成电路具 有体积小、可靠性高、速度快的特点， 而且输入、输出电平匹配，所以早已广 泛采用。 一.TTL与非门的电路组成 (Transistor- Transistor-Logic)
输出高阻
三态门门的应用：
A 1 EN B 1 G2 EN E 1 (a) 多路开关 E G1 A Y 1 EN 1 EN 1 (b) 双向传输 E1 A1 E2 A2 (c) 单向总线 En An G2 G1 总线 B G1 1 EN EN G2 1 Gn
„ EN
1
①作多路开关： ②信号双向传输： ③构成数据总线：让各门的控 E=0时，门G1 E=0时信号向右 制端轮流处于低电平，即任何 使能，G2禁止， 传送，B=A； 时刻只让一个TSL门处于工作 Y=A；E=1时， E=1时信号向左 状态，而其余TSL门均处于高 门G2使能，G1 传送，A=B 。 阻状态，这样总线就会轮流接 禁止，Y=B。 受各TSL门的输出。
二、工作原理
1、任一输入为低电平（0.3V）时
0.3V
1V
截止 3.6V
约5V
导通
Vcc iL 拉电流
V0=3.6V
截止 RL
F ABC
输输 出入 为有 高低 电电 平平 （（ ““ 1 0 ”” ））
T1特殊饱和 （因ic1=0）
输出为高电平： Vo=VOH≈VCC－VBE3－VBE4 = 5－0.7－0.7 = 3.6V。
IF
iD (mA)
UBR
a
D
b
0
0.5 0.7
uD (V)
伏安特性
P4 开关 闭合
（理想情况下二极管导通电压UD=0）
当Ua>Ub时，D导通 a
当Ua≤Ub时,D截止 a
b b
开关断开
二、 三极管电路
Rc Rb
+VCC iC
c
iB(μ A)
iC (mA)
直流负载线
80μ A
b iB
uo
ui
VCC Q2 Rc 饱 和 区 0.5 uBE (V) 输入特性曲线
③用做驱动器。 1.驱动发光二极管的电路。 2.驱动继电器
&
270Ω
Y低电平“0”左KA线圈流过电流， 右KA断开灯灭，Y低高平“1”灯亮
集电极开路（OC）门的特点——
◆ 工作时需外接负载电阻（RL）和电源（Vcc）; ◆ 可根据要求选择电源，灵活得到下级电路所需电压;
◆ 可将OC门输出端直接并联，进行“线与”；
RU (min)
U OL ，max VCC I OL ，max m I IL
RU (min) RU RU ( max )
(4).OC门的应用 ①实现“线与”
F F1 F2 AB CD
②实现电平转换。 如图所示，可使输出高电平变为10V。
&
+10V
V0 +5V
(3).外接上拉电阻RU的计算方法 ①当n个前级门输 出均为高电平，即 所有OC门同时截 止时，为保证输出 的高电平不低于规 定的UOH，min值， 上拉电阻不能过大， 其最大值计算公式：
U OH ，min VCC RU (max) nI OH mI IH
②当n个前级门中有一个
输出为低电平，即所有 OC门中只有一个导通时， 全部负载电流都流入导通 的那个 OC门，为确保流 入导通OC门的电流不至 于超过最大允许的IOL，max 值，RU值不可太小，其最 小值计算公式：
◆ 有些OC门的输出管设计尺寸较大，足以承受较大电 流和较高电压，可以直接驱动小型继电器。
二. 三态门
E---控制端 E
A B
R1 D
+5V
R2 T3
E
T1
R4
T2
T4
R5
T5
F
输出有三种状态：
高电平、低电平、
高阻态。
R3
截止
0 E
A B
1
E
R1 D
+5V
R2
T3 R5 R4
F AB
T4
T1
R5
IiH1
T4
T1
IiH2 IOH IiH3
T1 T1
前级
前级输出为 低电平时 +5V
R1 3k b1
R2
后级
IiL1
c1
T1
T2
IOL IiL2
T5
前级
R3
IiL3
输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：
IOL I iL1 I iL2
输出高电平时，流出前级的电流（拉电流）：
IOH I iH1 I iH2
T2
F
T5
R3
导通 1 E
A B
截止 +5V
R2 1V T3
0
E 0.3V
R1 D
R4
高阻态
T4
T1
T2
R5
T5
F
R3
截止
符号
A B
功能表 F
&
EN
E0
F AB
输出高阻
E1
E
控制端 圈低电平起作用
两种控制模式：
高电平有效
低电平有效
符号
A
B
&
EN
F
功能表
E1
F AB
E
E0
控制端 高电平起作用
（3） 噪声容限VNL、VNH 在实际应用中，由于外界干扰、电源波动等原因， 可能使输入电平Vi偏离规定值。为了保证电路可 靠工作，应对干扰的幅度有一定限制，称为噪声 容限。它是用来说明门电路抗干扰能力的参数。
低电平噪声容限是指在保证输出为高电平的前提下， 允许叠加在输入低电平VIL上的最大正向干扰 （或噪声）电压。 低电平噪声容限用VNL表示： VNL = VOFF－VIL。出高电平。