1门电路的概念(精)
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1《电路的基本概念及基本定律》指导与解答.
号确定的依据。对方程求解的结果，若电压、电流得正值，说明标定的 电压、电流参考方向与电压、电流的实际方向相符；若方程求解的结果 是负值，则说明假定的参考方向与实际方向相反。
电路分析和计算中，参考方向的概念十分重要，如果在计算电路时 不标示电压、电流的参考方向，显然，方程式中各量的正、负就无法确 定。本章强调了电路响应的“参考方向”在电路分析中的重要性。
W 元件发出负功率，实际上是吸收功率，因此图1.1(b)中元件实际上
是一个负载。 （3）电压、电位、电动势有何异同？ 解析：电压、电位和电动势三者定义式的表达形式相同，因此它们
的单位相同，都是伏特【V】；电压和电位是反映电场力作功能力的物 理量，电动势则是反映电源力作功能力的物理量；电压和电位既可以存 在于电源外部，还可以存在于电源两端，而电动势只存在于电源内部； 电压的大小仅取决于电路中两点电位的差值，因此是绝对的量，其方向 由电位高的一点指向电位低的一点，因此也常把电压称为电压降；电位 只有高、低、正、负之分，没有方向而言，其高、低、正、负均相对于 电路中的参考点，因此电位是相对的量；电动势的方向由电源负极指向 电源正极。
2、检验学习结果解析 （1）电路由哪几部分组成，各部分的作用是什么？ 解析：电路一般由电源、负载和中间环节三大部分组成。电源是电 路中提供电能的装置，其作用是将其它形式的能量转换成电能；负载是 电路中接收电能的装置，其作用是将电能转换成其它形式的能量；中间 环节包括连接导线、开关及控制保护设备及测量机构，它们是电源和负 载之间不可缺少的连接和控制部件，起着传输和分配能量、控制和保护 电气设备的作用。 （2）试述电路的分类及功能。 解析：工程应用中的实际电路，按照功能的不同可概括为两大类： ①电力系统中的电路：特点是大功率、大电流。其主要功能是对发电厂 发出的电能进行传输、分配和转换。②电子技术中的电路：特点是小功 率、小电流。其主要功能是实现对电信号的传递、变换、储存和处理。 （3）何谓理想电路元件？如何理解“理想”二字在实际电路中的含
《电工电子学》第一章电路的基本概念与基本定律(课时).总结
1 1 1 1 R R1 R2 Rn
分流公式
+
i i1
R1
i2
R2
R2 i1 i R1 R2
R1 i2 i R1 R2
理想电流源的串联与并联：
IS1 IS2 IS3 IS
并联
IS= ISk
注意参考方向
IS= IS1+ IS2 － IS3
串联
电流相同的理想电流源才能串联，且每个恒流 源的端电压均由它本身及外电路共同决定。
想想
US
练练
在电路等效 的过程中，与理 想电流源相串联 的电压源不起作 用；与理想电压 源并联的电流源 不起作用。 is=is2-is1
KVL通常用于闭合回路，但也可推 广应用到任一不闭合的电路上。 例：列出下图的KVL方程
a + uab b － + us3 －
i1
+ us1 －
R1
i4
+ us2 －
i2
R2
uab us3 i3 R3 i2 R2 us 2 i1R1 us1
uab us3 i3 R3 i2 R2 us 2 i1R1 us1 0
导线 理想化 电源
I
电 池
灯 泡
+
_ 电源 E
R
U
理想化 元件
负载
今后我们分析的都是 电路模型，简称电路。
1-１电路中的物理量及其正方向
电路分析的主要任务在于分析求解电路物理 量，其中最基本的电路物理量就是电流、电 压和功率。
一、电流
电荷的定向移动形成电流。
电流的大小用电流强度表示，简称电流。
电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。
第3章 门电路
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 26
TP
+VDD Y
VDD 0 A 0 1 Y 1 0
A
TN
表达式： Y=A’
电压传输特性和电流传输特性
截 止 区 ： TN 截 止 ， TP 导 通 ， 输入低电平， 输出高电平； 电流iD≈0。 使用时不应长 时 间 工 作 在 BC 段，以免因功 耗大而损坏。
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 5
客观世界中，没有理想开关
乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分
接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字
电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。
半导体二极管、三极管和MOS管做为开关使用时，
其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。
山东大学(威海)机电与信息工程学院
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 8
动态特性：
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。通常后者所需的时间长得多。 反向恢复时间tre ：二极管从导通到截止所需的 时间。 一般为纳秒数量级（通常tre ≤5ns ）。
若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失 去单向导电作用。因此高频应用时需考虑此参数。
(1) 截止区： uGS< UT，未形成导电沟道，id=0 (2) uGS>UT，导电沟道形成，有id产生，分两个区：
可变电阻区： UDS较小， id随UDS线性增加,且UGS越大，
斜率越大，等效电阻越小
可变电 阻区
恒流区：
恒流区
UDS较大, id不随UDS 的增加程学院
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 2
获得高、低电平的基本原理
开关S断开，输出电压为VCC (高电平)； 开关S闭合，输出电压为0 (低电平)；
TP
+VDD Y
VDD 0 A 0 1 Y 1 0
A
TN
表达式： Y=A’
电压传输特性和电流传输特性
截 止 区 ： TN 截 止 ， TP 导 通 ， 输入低电平， 输出高电平； 电流iD≈0。 使用时不应长 时 间 工 作 在 BC 段，以免因功 耗大而损坏。
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客观世界中，没有理想开关
乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分
接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字
电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。
半导体二极管、三极管和MOS管做为开关使用时，
其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。
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动态特性：
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。通常后者所需的时间长得多。 反向恢复时间tre ：二极管从导通到截止所需的 时间。 一般为纳秒数量级（通常tre ≤5ns ）。
若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失 去单向导电作用。因此高频应用时需考虑此参数。
(1) 截止区： uGS< UT，未形成导电沟道，id=0 (2) uGS>UT，导电沟道形成，有id产生，分两个区：
可变电阻区： UDS较小， id随UDS线性增加,且UGS越大，
斜率越大，等效电阻越小
可变电 阻区
恒流区：
恒流区
UDS较大, id不随UDS 的增加程学院
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获得高、低电平的基本原理
开关S断开，输出电压为VCC (高电平)； 开关S闭合，输出电压为0 (低电平)；
《门电路的概念》课件
或门是实现逻辑或运算的电子元件。当输入两个或两个以上的信号时，只要有一个输入信号为高电平（或逻辑1），或门就 会输出高电平（或逻辑1）；只有当所有输入信号都为低电平（或逻辑0）时，或门才会输出低电平（或逻辑0）。
非门的工作原理
逻辑非运算的执行者
非门是实现逻辑非运算的电子元件。当输入高电平（或逻辑1）时，非门会输出低电平（或逻辑0）； 当输入低电平（或逻辑0）时，非门会输出高电平（或逻辑1）。
满足功能需求：门电路的设计应满足系统的功能需求，确保信号的正常传输和处理 。
门电路的设计原则与步骤
优化性能参数：在满足功能需求的前提下，应尽量优化门电路的性能参数，如功耗、响应速 度、稳定性等。
降低成本：选择合适的器件和工艺，以降低门电路的制作成本。
总结词：设计步骤
门电路的设计原则与步骤
01
02
《门电路的概念》ppt课件
目录
• 门电路的简介 • 基本门电路 • 门电路的工作原理 • 门电路的特性与参数 • 门电路的设计与实现 • 门电路的发展趋势与展望
01
门电路的简介
门电路的定义
总结词
基本逻辑单元
详细描述
门电路是数字电路中的基本逻辑单元，用于实现基本的逻辑功能。
门电路的分类
总结词
与门、或门、非门等
详细描述
根据实现不同逻辑功能，门电路可分为与门、或门、非门、与非门、或非门等类 型。
门电路的应用
总结词
数字系统、计算机等
详细描述
门电路广泛应用于数字系统、计算机、通信等领域，是实现逻辑控制和数据处理的基础元件。
02
基本门电路
与门
01
02
03
功能描述
只有当所有输入都为高电 平时，输出才为高电平。
非门的工作原理
逻辑非运算的执行者
非门是实现逻辑非运算的电子元件。当输入高电平（或逻辑1）时，非门会输出低电平（或逻辑0）； 当输入低电平（或逻辑0）时，非门会输出高电平（或逻辑1）。
满足功能需求：门电路的设计应满足系统的功能需求，确保信号的正常传输和处理 。
门电路的设计原则与步骤
优化性能参数：在满足功能需求的前提下，应尽量优化门电路的性能参数，如功耗、响应速 度、稳定性等。
降低成本：选择合适的器件和工艺，以降低门电路的制作成本。
总结词：设计步骤
门电路的设计原则与步骤
01
02
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目录
• 门电路的简介 • 基本门电路 • 门电路的工作原理 • 门电路的特性与参数 • 门电路的设计与实现 • 门电路的发展趋势与展望
01
门电路的简介
门电路的定义
总结词
基本逻辑单元
详细描述
门电路是数字电路中的基本逻辑单元，用于实现基本的逻辑功能。
门电路的分类
总结词
与门、或门、非门等
详细描述
根据实现不同逻辑功能，门电路可分为与门、或门、非门、与非门、或非门等类 型。
门电路的应用
总结词
数字系统、计算机等
详细描述
门电路广泛应用于数字系统、计算机、通信等领域，是实现逻辑控制和数据处理的基础元件。
02
基本门电路
与门
01
02
03
功能描述
只有当所有输入都为高电 平时，输出才为高电平。
高中物理选修3-1-简单的逻辑电路
简单的逻辑电路知识集结知识元简单的逻辑电路知识讲解一､数字电路中最基本的逻辑电路--门电路1．数字信号变化的两个状态：“有”或“没有”．2．数字电路（1）概念：处理数字信号的电路．（2）功能：研究电路的逻辑功能．二､“与”门1．逻辑关系：一个事件的几个条件同时满足时事件才能发生．2．符号其中“&”具有与的意思，象征A､B两个输入端都是1时，输出才是1．3．真值表，“有”用“1”表示，“没有”用“0”表示．输入输出A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 1三､“或”门1．逻辑关系：某事件发生有几个条件，但只要一个条件满足事件就能发生．2．符号：，“≥1”象征1个或多于1个输入端为1时，输出端就是1．3．真值表输入输出A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 1四､“非”门1．逻辑关系：输出状态与输入状态相反．2．符号：其中矩形右侧小圆圈表示数字“0”，它与数字“1”象征着输入端为1时，输出端为0．3．真值表输入输出A Y0 11 0五､集成电路1．构成：将组成电路的元件（如电阻､电容､晶体管等）和连线集成在一块硅片上．2．优点：体积小､方便､可靠，适用于系列化､标准化生产．二、对三种基本逻辑电路的理解门电路是用来实现基本逻辑功能的电子电路，可以由二极管､三极管的元件构成，也可制成集成电路，基本的门电路有三种类型，“与”门电路，“或”门电路和“非”门电路，较复杂的门电路由上述三种基本门电路混和而成．1．对“与”门的理解如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫“与”逻辑关系．具有这种逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门．如上图所示，如果把开关A闭合作为条件A满足，把开关B闭合作为条件B满足，把电灯L亮作为结果Y成立，则“与”逻辑关系可以示意为：2．对“或”门的理解如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件中有一个满足，事件就会发生，这种关系叫“或”逻辑关系．具有这种逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门．如上图所示，如果把开关A闭合当作条件A满足．把开关B闭合当作条件B满足，把电灯L亮当作结果Y成立，则“或”逻辑关系可以示意为：3．对“非”门的理解设正常逻辑关系为：当条件A满足时，结果Y发生；当条件A不满足时，结果Y不发生．与正常逻辑关系相反，如果条件A满足时，结果Y不发生；条件A不满足时，结果Y却发生，这种关系叫“非”逻辑关系．具有这种逻辑关系的电路叫“非”门电路，简称“非”门．如上图所示，如果把开关A闭合当作条件A满足，把电灯L亮当作结果Y成立，把电灯L灭当作结果-Y成立，则“非”逻辑关系表现为A⇒-Y．例题精讲简单的逻辑电路例1.如图的逻辑电路中，当A端输入电信号“1”，B端也输入电信号“1”时，则C和D端输出的电信号分别为（）A．1和1 B．0和1 C．1和0 D．0和0例2.现代社会是数字化社会，需要把模拟信号转换为数字信号。
门电路与组合逻辑电路
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电子技术基础
+V (+5V) CC Rb1 4kΩ 1V
3
Rc2 1.6kΩ
1
Rc4 130Ω
3
T4 截止 2 D 截止
2.1V A B C 3.6V
1 3
1.4V
1
T 22
饱和 0.7V
3 1
T1 倒置状态 R e2 1K
Vo 0.3V T 2 3 饱和
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(2)输入有低电平0.3V 时. 该发射结导通,VB1=1V.所以T2,T3都截止.由于T2截止, 流过RC2的电流较小,可以忽略,所以VB4≈VCC=5V ,使T4和 D导通,则有: VO≈VCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6(V) +V CC 实现了与非门的逻辑功能的另一方面: Rc2 R c4 输入有低电平时,输出为高电平. R 130Ω 1.6kΩ b1 3 综合上述两种情况, 4kΩ 1 5V
工作原理: (1)当A,B,C全接为高电平5V时,二极管D1～D3都截 止,而D4,D5和T导通,且T为饱和导通, VL=0.3V,即输 出低电平. (2)A,B,C中只要有一个为低电平0.3V时,则VP≈1V, 2 A B C 0.3V V ≈1V 从而使D4,D5和T都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平. 该电路满足与非逻辑关系:
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7.1 基本逻辑门电路
一,二极管与门和或门电路 1.与门电路 .
+VCC (+5V) R 3kΩ D1 A D2 B L
A B
& L=AB
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2.或门电路 .
D1 A D2 B R 3kΩ L
门电路
3.4 TTL门电路
§3.4.1 双极型三极管的开关特性
一、双极型三极管的结构
C 集电极 B N P N E
发射极 NPN型三极管
C B E
基极 几百微米 几微米
二、双极型三极管的输入特性和输出特性
少数载 流子的 运动 因集电区面积大，在外电场作 用下大部分扩散到基区的电子 漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低，使 极少数扩散到基区的电子与 空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区 基区空穴 的扩散
A
B
TG1
Y TG2
A=0、B=0时，TG2截止，TG1导通，Y=B =0;
A
B
TG1
Y TG2
A=1、B=1时，TG1截止，TG2导通，Y=B ′=0;
Y A B
双向模拟开关
四、三态门
1 0
1
EN ′ A Y 逻辑符号
1
0
EN 1 , G4输出高电平，G5输出低电平，T1、T2
反向饱和电流极小
反向电阻很大（约几百kΩ）
相当于开关断开
二极管的伏安特性曲线
开启电压
二极管的伏安特性曲线
理想化 伏安特 性曲线
二极管的开关等效电路 (a) 导通时 (b) 截止时
高低电平实现原理电路
二极管的开关电路
2.二极管动态特性：
这是由于在输入电压转 换状态的瞬间，二极管由反 向截止到正向导通时，内电 场的建立需要一定的时间， 所以二极管电流的上升是缓 慢的；当二极管由正向导通 到反向截止时，二极管的电 流迅速衰减并趋向饱和电流 也需要一定的时间。由于时 间很短，在示波器是无法看 到的
74H系列：高速系列。其工作速度的提高是用增 加功耗的代价换取的，效果不够理想。 74S系列：肖特基系列。采用抗饱和三极管，提 高了工作速度，但电路功耗加大，并且输出的低 电平升高。 74LS系列：低功耗肖特基系列。兼顾功耗和速度 两个方面，得到更小的延迟－功耗积。
【资料】逻辑门电路(精)汇编
D
G S
N增强型
D
D
G
G
S P耗尽型
S N耗尽型
场效应管与晶体管的比较
双极型三极管
单极型场效应管
载流子
控制方式
类型
放大参数 输入电阻
输出电阻 热稳定性 制造工艺 对应电极
电子和空穴两种载 流子同时参与导电
电流控制
NPN和PNP
20~200
102 ~104较低
rce很大
差 较复杂 B—E—C
电子或空穴中一种 载流子参与导电
电压控制 N沟道和P沟道
gm 1~5mA/V
107 ~11 04较高
rds很大
好 简单，成本低
G—S—D
§3.3 集成门电路
◆ 集成逻辑门主要有CMOS系列和TTL系列两大类， 目前CMOS系列已成为占主导地位的逻辑器件。
◆ CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor， 互补金属氧化物半导体）系列集成逻辑门电路由 NMOS管和PMOS管构成。
噪声容限值越大，抗干扰能力越强。
vO
1
vI
1
驱动门
负载门
VDD VOH(min)
VNH
• 输入高电平噪声容限： VNH=VOH(min)-VIH(min)
VIH(min)
VIL(max)
VNL
VOL(max)
• 输入低电平噪声容限： VNL=VIL(max)-VOL(max)
三、扇入、扇出系数
前后级之间电流的联系。
解：1）NOH=IOH/IIH=4/0.02=200 NOL=IOL/IIL=4/0.4=10
则，扇出系数为10。
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
C097.简单的门电路
“或”逻辑关系 或
条件
A B Z
结果
真值表
输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Y 0 1 1 0
波形图 A B Y
(3) “非” 门电路 非 输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非 输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“ 逻辑。 ”逻辑。 例如：如图所示电路中，开关A 闭合与灯L亮的关系 例如：如图所示电路中，开关 闭合与灯 亮的关系 就是非逻辑关系。因为开关A 条件）闭合． 就是非逻辑关系。因为开关 （条件）闭合．灯L（ （ 结果）就熄灭，开关A断开 断开， 就亮。 结果）就熄灭，开关 断开，灯L就亮。 就亮 非门电路中，当输入为“ 时 非门电路中，当输入为“0”时 输出总是“ ； ，输出总是“1”；当输入为 “1”时，输出反而是“0”。 时 输出反而是“ 。 非门电路也称为反相器。 非门电路也称为反相器。
日常生活中, 逻辑关系也是常见的: 在日常生活中 “ 与 ”逻辑关系也是常见的 例如在某些电热水器中 , 有一种用 “ 与 ” 门电路 设计而成的安全恒温器。 设计而成的安全恒温器。在 “ 与 ” 门的两个输入 端分别接上一个水位传感器和水温传感器 , 只有当 水充满水箱 , 水箱中的温度低于某一温度时 , “ 与 ” 门的输出端给电热水器开关输入一个导通信号 , 电 热水器的加热开关才会接通电源 , 对水箱中的水进 行加热。 行加热。
条件
A
结果
Z
“非”逻辑关系 非
条件
A
结果
Z
真值表
输入 A 0 1 输出 Y 1 0
波形图 A Y
例1、 大多楼道灯具有这样的功能：天黑时，出现 、 大多楼道灯具有这样的功能：天黑时， 声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。 声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。 （1）控制电路中接入了哪几种传感器？ ）控制电路中接入了哪几种传感器？ （2）这几种传感器来的信号，应通过哪几种门电路 ）这几种传感器来的信号， 再进入执行电路？ 后，再进入执行电路？ 接入了两种传感器： 接入了两种传感器 答： (1)接入了两种传感器： 光传感器（通常用的是光敏电阻）； 光传感器（通常用的是光敏电阻）； 声传感器（通常用的是微型驻极体话筒）。 声传感器（通常用的是微型驻极体话筒）。 (2)因为点亮楼道灯需要同时具备两个条件，即足够暗 因为点亮楼道灯需要同时具备两个条件， 因为点亮楼道灯需要同时具备两个条件 的光照和足够大的声音，所以要使用与门电路 电路。 的光照和足够大的声音，所以要使用与门电路。
高三物理第一轮复习精品课件：选修3-1 简单的逻辑电路
（二）几种常见的门电路
1.“与”门 【思考】
某单位财务室为了安全，规定 不准一个人单独进入。为此在门上以右 图的形式装了两把锁。怎么样门才能被 打开呢？
（1）“与”逻辑关系
一个事件的几个条件都满足后，该事件 才能发生
学生<自主活动1>
• 请同学们利用前几节课中我们学习的串 并联电路设计一个电路，能够实现只有 两个电键都闭合，电灯才能发光的功能 ，并记录两个开关的断开和闭合对灯泡 亮灭的影响，并思考其中的逻辑关系。
门电路简介：
• 门-------就是一种开关
• 门电路---------有一个（或多个）输入端，只有一个输出端
的开关电路，是数字电路的基本单元。 • 门电路就像一扇门，当具备开门条件时，输出端就有一个信 号输出；反之，门关闭，就有另一个信号输出。
二、门电路
1. 处理数字信号的电路----数字电路 2. 数字电路----研究电路的逻辑功能 3. 最基本、最简单的逻辑电路----门电路 4. 门电路分为三种 “与” 门 “或” 门 “非” 门
1、“与”门
“与”逻辑电路
“同时”的意思
条件
结果
A
B
真值表
输入 A B 断 断 0 0 断 通 0 1 断 通 1 0 通 通 1 1 输出 Y 熄 0 熄 0 熄 0 亮 1
“与”门符号
A B &
Y
A
B
有两个输入端的“与”门真值表
（5）“与”门波形图 “与”门真值表
条 件 B A 0 0 0
A B Y
3、“非”门
“非”门逻辑电路
条件
A
结果
“相反”
符号：
A
C
1
电工学-第20章门电路和组合逻辑电路
减法运算
乘法运算
哈 理 工 大 学
王 亚 军 制 作
电 工
20.1 数制和脉冲信号
学
Ｉ
电 子
二、脉冲信号
技
术 部
电子电路的信号分模拟信号和数字信号。电子电路分模拟电
分 路和数字电路。
1 模拟信号和模拟电路
若物理量的变化在时间上是连续的，则把这一类物理量称为
模拟量，把表示模拟量的信号称为模拟信号，并把工作在模
学
王
脉冲上升时间tr：从脉冲幅度的10%上升到90%所需时间。 脉冲下降时间tf：从脉冲幅度的90%下降到10%所需时间。
亚 军 制
作
电 工
20.1 数制和脉冲信号
学
Ｉ
电 子
二、脉冲信号
技
术 部
5 脉冲信号的参数
分
0.9A
0.5A
A
0.1A
tP
tr
tf
哈 理
T
工
大
脉冲宽度tp：与脉冲幅度50%对应的上下沿之间脉冲持续时 学
或非门
大
学
王 亚 军 制 作
电 工
20.3 TTL门电路
学
Ｉ
电 子
一、TTL与非门电路
1 TTL74系列与非门逻辑电路
技
术 部
+5 V
分
R1
R2
R4
T3
A B
T1
T2
D3
哈
Y
理 工
大
D1
D2
T4
输入级 中间级 R3
输出级
学
王 亚 军
制
作
电 工
20.3 TTL门电路
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。
基本逻辑门电路
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 B11.8.异或门：逻辑表达式F=A B+A B11.9.与或非门：逻辑表逻辑表达式F=AB+CDA11.10.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。
简单的门电路.
能完成逻辑运算的电路叫逻辑电路。
现代数字电路的基本单元是逻辑电路，逻辑电路是反 映一定的逻辑关系的电路，逻辑电路中最基本的电一定的条件“开 与关”． 门电路就像一扇门，当具备开门条件时，输 出端就有一个信号输出；反之，门关闭，就有另一个 信号输出。因而又称门电路，通常也叫开关电路。
例2、 可以用型号为74LS14的非门集成电路，发光二
极管LED和限流电阻来组成一个逻辑电平检测器，电 路如图所示。图中的 S 为斯密特触发器，斯密特触
发器是具有特殊功能的非门。使用时，将检测器的输
入端Ａ接到被测点。请分析：当被测点为高电平时， LED是否发光？低电平时呢？说出道理。 答: 当被测点为高电平时，斯密特触发器输入端A为 高电平，则输出端Y为低电平，故LED发光；当被测 点为低电平时，A即为低 +5V A Y R 电平，则输出端Y为高电 S 平，LED不发光。 LED 330Ω
对于“与”门电路，只要一个 输入端输入为“0”，则输出端 一定是“0”；反之，只有当所 有输入都同时为“1”，输出才 是“1”。
条件
结果
A B
Z
在日常生活中, “ 与 ”逻辑关系也是常见的:
例如在某些电热水器中 , 有一种用 “ 与 ” 门电路 设计而成的安全恒温器。在 “ 与 ” 门的两个输入 端分别接上一个水位传感器和水温传感器 , 只有当 水充满水箱 , 水箱中的温度低于某一温度时 , “ 与 ” 门的输出端给电热水器开关输入一个导通信号 , 电 热水器的加热开关才会接通电源 , 对水箱中的水进 行加热。
题目 2页 3页 末页
(3)实用的门电路是用半导体材料制成的。图乙中左 边虚线框内是一个信号源，准备从A接入门电路，另 一个相同的信号从 B 接人 ( 图中未画出 ) ， Y 是输出端。 当开关接1时，信号源将一个信号电压接入门电路， 接2时没有电压输入。请判断右边虚线框内表示的是 “或”门电路 何种门电路?答 。
任务一门电路及其应用
时输出低电平。
任务一 门电路及其应用
1.3.2 复合逻辑关系 1.与非逻辑关系 与非逻辑关系是将与关系的结果再求反而得到的， 如图1.7（a）所示。
A&
B
1Y
A B
&
Y
图1.7（a） 与非逻辑关系
任务一 门电路及其应用
它所表示的逻辑关系是：只有当决定事件的条件
全部满足时，事件才不发生，否则事件发生。
任务一 门电路及其应用
+12V
3V A V1 0V
3V B V2
0V
R Y
R
(c)与门(C电) 路
A
&
Y
B
(d)
(d) 逻辑符号
图1.4 与逻辑
根据二极管的单向导电性，当A、B两个输入端至
少有一个输入低电平（0V）时，输出为低电平；当
输入全为高电平（3V）时，输出为高电平。
任务一 门电路及其应用
任务一 门电路及其应用
3.余3码
余3码 = 8421-BCD码 + 0011
（1.5）
它的每一位没有固定的权值，是一种无权码。
任务一 门电路及其应用
思考题
8421-BCD码和十进制数所对应的二进制数之间有什 么区别？
返回
任务一 门电路及其应用
1.3 逻辑关系及其描述方法
1.3.1 基本逻辑关系 1.与逻辑关系及二极管与门电路 (1) 与逻辑关系 与逻辑关系表示的是：决定事件的所有条件都满
其逻辑表达式为：
Y= A B = AB
(1.9)
与非逻辑运算的规则为“有0出1，全1出0”。
任务一 门电路及其应用
2.或非逻辑关系 或非逻辑关系是将或关系的结果求反得到的， 如图1.7(b)所示。
一门电路的概念
三、高、低电平与正、负逻辑
高电平和低电平是两个不同的可以截然 区别开来的电压范围。
5V 1
2.4V 0 0.8V
0V
正逻辑
5V 0
2.4V字集成电路的集成度 一块芯片中含有等效逻辑门或元器件的个数
小规模集成电路 SSI
(Small Scale Integration)
超大规模集成电路 VLSI > 10 000 门/片 (Very Large Scale Integration) 或 > 100 000 元器件/片
二、逻辑变量与两状态开关
二值逻辑: 所有逻辑变量只有两种取值(1 或 0)。
数字电路: 通过电子开关 S 的两种状态(开或关)
获得高、低电平，用来表示 1 或 0。
3V
uO uI
S
uO 逻辑状态
uI
S
低电平 断开 高电平 3 V 1 0 高电平 闭合 低电平 0 V 0 1
S 可由二极管、三极管或 MOS 管实现
< 10 门/片 或 < 100 元器件/片
中规模集成电路 MSI
10 ~ 99 门/片
(Medium Scale Integration) 或 100 ~ 999 元器件/片
大规模集成电路 LSI
100 ~ 9 999 门/片
(Large Scale Integration)
或 1 000 ~ 99 999 元器件/片
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4. 正逻辑和负逻辑
1 0
0
正逻辑
1
负逻辑
用１表示高电平 用０表示低电平
用0表示高电平 用1表示低电平
今后除非特别说明，本书中一律采用正逻辑。
5
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5. 门电路的发展
从分立元件到集成电路。
从制造工艺上可以将目前使用的数字集成电路分为 双极型、单极型和混合型三种。
集成电路优点：体积小、重量轻、可靠性好。
i
反向电阻 不是无穷 大
o
正向电 阻不是0
v
i I s (e
v VT
1)
二极管的伏安特性
为简化分析和计算，常用近似的二极管特性。
9
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3. 二极管伏安特性的几种近似方法
+ v VCC -
+
i i RL
i
i
O
VON
v
O
VON VON
v
O
v
+
rD
VON
-
+
-
+
-
VCC和RL都很小时 VON和rD不能忽略
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二极管或门
3
2. 真值表
如果规定2.3V以上为高电平，用逻辑1 状态表示， 0.7V以下为低电平，用逻辑0状态表示，则可得如下真值表。
二极管或门的真值表 A B Y A B Y
0
0
0
0
1 1
1
0 1
1
1 1
逻辑符号
逻辑函数式
Y A B
二极管或门同样存在输出电平偏移的问题， 也只用于集成电路内部的逻辑单元。
最简单的或门也是由二极管和电阻组成。 图中A、B为两个输入变量，Y为输出变量。 设输入的高、低电平分别为3V、0V，
D1
A B Y R
二极管的正向导通压降为0.7V 。
二极管或门的逻辑电平 A/V B/V Y/V
D2
0
0 3
0
3 0 3
13
0
2.3 2.3 2.3
D1、D2截止
D1截止D2导通 D1导通D2截止 D1、 D2导通
3
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3.高、低电平与正、负逻辑
高电平和低电平是两种状态，
是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。 在电子电路中用高、低电平，分别表示二值逻 辑的 1 和 0 两种逻辑状态。
Vcc
控制 开关S 输
入 vI 信 号
R
输 出 vO 信 号
S
S断开时，输出高电平 S接通时，输出低电平
获得高，低电平的基本原理
14
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返回
与VCC和RL相比 VON不能忽略 rD可以忽略
10
与VCC和RL相比 VON和rD均可忽略
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三、二极管与门
1. 电路组成及工作原理
最简单的与门可以由二极管和电阻组成。 图中A、B为两个输入变量，Y为输出变量。
VCC（5V） R D1 A B D2
设输入的高、低电平分别为3V、0V， 二极管的正向导通压降为0.7V 。
Y 二极管与门的逻辑电平 A/V 0 B/V 0 Y/V 0.7
D1、D2导通 D1导通 D2截止 D1截止 D2导通 D1、 D2导通
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0
3
0 3
11
0.7
0.7 3.7
3 3
二极管与门
2. 真值表
如果规定3V以上为高电平，用逻辑1 状态表示， 0.7V以下为低电平，用逻辑0状态表示，则可得如下真值表。
第一节
概述
1
推出 下页 总目录
1.门电路的概念 用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路， 通称为逻辑门电路，简称门电路。 常用的门电路在逻辑功能上有： 与门、或门、非门、与非门、或非门、 与或非门、异或门等。
2
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2.逻辑变量与状态开关
在二值逻辑中，逻辑变量的取值不是１就是０， 在数字电路中，与之对应的是： 电子开关的两种状态。 半导体二极管 、三极管和MOS管， 则是构成这种电子开关的基本开关元件。
2. 半导体二极管的开关特性
VCC R D + +
控制二极管 的开关状态
vI
-
vO
-
假定二极管D 为理想二极管
二极管开关电路
vI VIL 0
vI VIH VCC
时，二极管导通 时，二极管截止
8
vO VOL 0
vO VOH VCC
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在分析各种实际的二极管电路时，由于二极管的特 性并不是理想的开关特性，所以并不是任何时候都 能假定二极管为理想二极管。
二极管与门的真值表 A B
A
B
Y
Y号
逻辑函数式
Y AB
这种与门电路虽然简单， 但输出的高、低电平数值和输入的高、低电平数值不相等， 负载电阻的改变有时会影响输出高电平。 仅用作集成电路内部的逻辑单元。
12
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四、二极管或门
1. 电路组成及工作原理
6
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第二节 半导体二极管门电路
一、半导体二极管的开关特性 1.理想开关的开关特性 静态：断开时，其等效电阻ROFF = ∞，
通过其中的电流 IOFF = 0。
闭合时，其等效电阻ROＮ = 0，
其上的电压 UAK = 0。
动态：开通时间tON = 0。
关断时间tOFF = 0。
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4. 正逻辑和负逻辑
1 0
0
正逻辑
1
负逻辑
用１表示高电平 用０表示低电平
用0表示高电平 用1表示低电平
今后除非特别说明，本书中一律采用正逻辑。
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5. 门电路的发展
从分立元件到集成电路。
从制造工艺上可以将目前使用的数字集成电路分为 双极型、单极型和混合型三种。
集成电路优点：体积小、重量轻、可靠性好。
i
反向电阻 不是无穷 大
o
正向电 阻不是0
v
i I s (e
v VT
1)
二极管的伏安特性
为简化分析和计算，常用近似的二极管特性。
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3. 二极管伏安特性的几种近似方法
+ v VCC -
+
i i RL
i
i
O
VON
v
O
VON VON
v
O
v
+
rD
VON
-
+
-
+
-
VCC和RL都很小时 VON和rD不能忽略
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二极管或门
3
2. 真值表
如果规定2.3V以上为高电平，用逻辑1 状态表示， 0.7V以下为低电平，用逻辑0状态表示，则可得如下真值表。
二极管或门的真值表 A B Y A B Y
0
0
0
0
1 1
1
0 1
1
1 1
逻辑符号
逻辑函数式
Y A B
二极管或门同样存在输出电平偏移的问题， 也只用于集成电路内部的逻辑单元。
最简单的或门也是由二极管和电阻组成。 图中A、B为两个输入变量，Y为输出变量。 设输入的高、低电平分别为3V、0V，
D1
A B Y R
二极管的正向导通压降为0.7V 。
二极管或门的逻辑电平 A/V B/V Y/V
D2
0
0 3
0
3 0 3
13
0
2.3 2.3 2.3
D1、D2截止
D1截止D2导通 D1导通D2截止 D1、 D2导通
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3.高、低电平与正、负逻辑
高电平和低电平是两种状态，
是两个不同的可以截然区别开来的电压范围。 在电子电路中用高、低电平，分别表示二值逻 辑的 1 和 0 两种逻辑状态。
Vcc
控制 开关S 输
入 vI 信 号
R
输 出 vO 信 号
S
S断开时，输出高电平 S接通时，输出低电平
获得高，低电平的基本原理
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与VCC和RL相比 VON不能忽略 rD可以忽略
10
与VCC和RL相比 VON和rD均可忽略
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三、二极管与门
1. 电路组成及工作原理
最简单的与门可以由二极管和电阻组成。 图中A、B为两个输入变量，Y为输出变量。
VCC（5V） R D1 A B D2
设输入的高、低电平分别为3V、0V， 二极管的正向导通压降为0.7V 。
Y 二极管与门的逻辑电平 A/V 0 B/V 0 Y/V 0.7
D1、D2导通 D1导通 D2截止 D1截止 D2导通 D1、 D2导通
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0
3
0 3
11
0.7
0.7 3.7
3 3
二极管与门
2. 真值表
如果规定3V以上为高电平，用逻辑1 状态表示， 0.7V以下为低电平，用逻辑0状态表示，则可得如下真值表。
第一节
概述
1
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1.门电路的概念 用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路， 通称为逻辑门电路，简称门电路。 常用的门电路在逻辑功能上有： 与门、或门、非门、与非门、或非门、 与或非门、异或门等。
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2.逻辑变量与状态开关
在二值逻辑中，逻辑变量的取值不是１就是０， 在数字电路中，与之对应的是： 电子开关的两种状态。 半导体二极管 、三极管和MOS管， 则是构成这种电子开关的基本开关元件。
2. 半导体二极管的开关特性
VCC R D + +
控制二极管 的开关状态
vI
-
vO
-
假定二极管D 为理想二极管
二极管开关电路
vI VIL 0
vI VIH VCC
时，二极管导通 时，二极管截止
8
vO VOL 0
vO VOH VCC
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在分析各种实际的二极管电路时，由于二极管的特 性并不是理想的开关特性，所以并不是任何时候都 能假定二极管为理想二极管。
二极管与门的真值表 A B
A
B
Y
Y号
逻辑函数式
Y AB
这种与门电路虽然简单， 但输出的高、低电平数值和输入的高、低电平数值不相等， 负载电阻的改变有时会影响输出高电平。 仅用作集成电路内部的逻辑单元。
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1. 电路组成及工作原理
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第二节 半导体二极管门电路
一、半导体二极管的开关特性 1.理想开关的开关特性 静态：断开时，其等效电阻ROFF = ∞，
通过其中的电流 IOFF = 0。
闭合时，其等效电阻ROＮ = 0，
其上的电压 UAK = 0。
动态：开通时间tON = 0。
关断时间tOFF = 0。
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