最新数字电子技术基础电子教案——第2章逻辑门电路.docx
《数字电子技术》电子教案
《数字电子技术》电子教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路概述介绍数字电路的基本概念、特点和分类解释数字信号与模拟信号的区别1.2 数字逻辑电路介绍逻辑电路的基本概念和组成详细讲解与、或、非、异或等基本逻辑运算1.3 逻辑门电路介绍逻辑门电路的分类和功能分析与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路的工作原理第二章：组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述介绍组合逻辑电路的基本概念和特点解释组合逻辑电路的输入输出关系2.2 常用组合逻辑电路讲解编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等常用组合逻辑电路的原理和应用2.3 组合逻辑电路的设计方法介绍组合逻辑电路的设计方法和步骤通过实例讲解组合逻辑电路的设计过程第三章：时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述介绍时序逻辑电路的基本概念和特点解释时序逻辑电路的输入输出关系3.2 触发器讲解同步触发器、异步触发器等触发器的基本原理和应用3.3 时序逻辑电路的设计方法介绍时序逻辑电路的设计方法和步骤通过实例讲解时序逻辑电路的设计过程第四章：数字电路仿真4.1 数字电路仿真概述介绍数字电路仿真的基本概念和作用解释数字电路仿真的原理和方法4.2 常用数字电路仿真软件讲解Multisim、Proteus等常用数字电路仿真软件的功能和使用方法4.3 数字电路仿真实例通过实例讲解数字电路仿真的过程和技巧第五章：数字系统设计5.1 数字系统概述介绍数字系统的概念、结构和分类解释数字系统的设计目标和步骤5.2 数字系统设计方法讲解组合逻辑电路、时序逻辑电路等数字系统设计方法5.3 数字系统设计实例通过实例讲解数字系统设计的过程和技巧第六章：数字电路设计实例6.1 微处理器设计介绍微处理器的基本原理和结构讲解微处理器的数字电路设计方法和步骤6.2 数字信号处理器设计介绍数字信号处理器的基本原理和结构讲解数字信号处理器的数字电路设计方法和步骤6.3 数字控制系统设计介绍数字控制系统的基本原理和结构讲解数字控制系统的数字电路设计方法和步骤第七章：数字电路测试与维护7.1 数字电路测试介绍数字电路测试的基本概念和目的讲解数字电路测试的方法和技术7.2 数字电路维护介绍数字电路维护的基本概念和目的讲解数字电路维护的方法和技巧7.3 数字电路故障诊断与修复介绍数字电路故障诊断的基本概念和方法讲解数字电路故障的修复方法和技巧第八章：数字集成电路8.1 数字集成电路概述介绍数字集成电路的基本概念和分类解释数字集成电路的特点和应用8.2 集成电路设计方法讲解数字集成电路的设计方法和步骤8.3 集成电路制造与测试介绍数字集成电路的制造和测试过程第九章：数字电路在现代科技中的应用9.1 通信系统中的应用讲解数字电路在通信系统中的应用实例9.2 计算机系统中的应用讲解数字电路在计算机系统中的应用实例9.3 数字电路在其他领域中的应用讲解数字电路在其他领域中的应用实例第十章：数字电路技术发展趋势10.1 集成电路技术发展趋势介绍集成电路技术的发展趋势和前景10.2 数字电路设计方法发展趋势介绍数字电路设计方法的发展趋势和前景10.3 数字电路技术在领域的应用讲解数字电路技术在领域的应用前景重点和难点解析重点环节1：数字电路的基本概念和特点补充和说明：在这一环节中，学生需要理解数字电路与模拟电路的区别，掌握数字信号的基本特性，如离散性、稳定性和脉冲性。
(数字电子技术基础)第2章. 门电路
• 小规模集成电路(SSI-Small Scale 小规模集成电路(SSI(SSI Integration)， 每片组件内包含10~100 10~100个元件 Integration)， 每片组件内包含10~100个元件 10~20个等效门 个等效门) (或10~20个等效门)。 • 中规模集成电路(MSI-Medium Scale 中规模集成电路(MSI (MSIIntegration)，每片组件内含100~1000 100~1000个元件 Integration)，每片组件内含100~1000个元件 20~100个等效门 个等效门) (或20~100个等效门)。 • 大规模集成电路(LSI-Large Scale 大规模集成电路(LSI (LSIIntegration)， 每片组件内含1000~100 000个 Integration)， 每片组件内含1000~100 000个 元件( 100~1000个等效门 个等效门) 元件(或100~1000个等效门)。 • 超大规模集成电路(VLSI-Very Large Scale 超大规模集成电路(VLSI (VLSIIntegration)， 每片组件内含100 000个元件 Integration)， 每片组件内含100 000个元件 1000个以上等效门 个以上等效门) (或1000个以上等效门)。
•
+5V
R1
T1
T5 R3
•
（2-30）
前级
后级
灌电流的计算
饱和
I OL
5 − T5压降 − T1的be结压降 = R1
5 − 0.3 − 0.7 ≈ 1.4mA = 3
（2-31）
关于电流的技术参数
名称及符号 输入低电平电流 IiL 输入高电平电流 IiH IOL 及其极限 IOL（max） IOH 及其极限 IOH (max) 含义 输入为低电平时流入输 入端的电流-1 入端的电流 .4mA。 。 输入为高电平时流入输 入端的电流几十 几十μ 。 入端的电流几十μA。 当 IOL> IOL(max)时，输出 不再是低电平。 不再是低电平。 当 IOH >IOH(max)时， 输出 不再是高电平。 不再是高电平。
数字电子技术 第2章 逻辑门
2
2.1
主要内容：
基本逻辑门
与、或、非三种基本逻辑运算
与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能
41
标准TTL门的输入 / 输出逻辑电平 :
42
CMOS门的输入 / 输出逻辑电平(＋5V电源时) :
4.4V
0.33V
43
传输延迟时间tpd
t pd 1 (tPHL tPLH ) 2
tPHL和tPLH的定义（下图为非门的输入和输出波形） :
44
输入/输出电流 （1）“拉电流”工作状态 （2）“灌电流”工作状态
9
2.1.2 或门
实现“或”运算的电路称为或逻辑门，简称或门 。 逻辑或运算可用开关电路中两个开关相并联的例 子来说明
真 值 表
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
F A B
0 1 1 1
10
“或”运算的逻辑表达式为： F = A+B “或”逻辑的运算规律为：
一般形式
000 0 1 1 0 1 11 1
A
一般形式
A A A A 1 A A 0
14
非门的逻辑符号:
74LS04（六非门）
例2-5 : 向非门输入图示的波形，求其输出波形F。 解：
15
2.2 复合逻辑门
主要内容：
与非、或非、异或、同或的复合逻辑运算 与非门、或非门的逻辑功能 异或门、同或门的逻辑功能 各种复合逻辑门的真值表及输出波形
数字电子技术基础电子教案2
集成逻辑门电路
在为减程在成会动正总，外较迅反大反态向是从加大速向小向情时滞而反的衰电、电况，后引向瞬减流反流P下于起电态并的向N从，电扩压反趋结大电峰二压散作向于内小压值极的电用电零部和和衰管变流下流。有维外为减两化的，。一持电反到端。过随个时路向P它电这程N着因间电恢的压结是，存电的阻复0突两因因储荷.长值时1然侧为而倍电积短及间反堆当电所荷累，二tr向积外e流需的形与极时的加对要消成正管，存电电的散一向本电储压压时，定导身流电由而间反浓通特的荷反言定向度时性建，向稍义电梯电有立会突有为流度流关和形然滞的衰变后过。
时，二极管 截止，输出 为高电平
uO UOH VCC
当输入信号 为低电平
uI UIL 0V
时，二极管 导通，输出 为低电平
uO UOL 0
集成逻辑门电路
2.1.1二极管的开关特性
等效于
等 效 于
外外电u电和阻压R RU较和均大电 ,但阻较外R大电较,D 压小的u,D较压的降 小压和,D降内的和阻 压内均降阻可不不忽 可可忽略忽略时略 时时
集成逻辑门电路
CMOS器件系列分为:
◆ 普通CMOS:4000 (3~15V)
◆ 高速CMOS:HC (2~6V)
◆ 能够与TTL兼容的CMOS:HCT 5V
电 源
◆ 先进的CMOS:AC 5V
电
◆ 先进的能够与TTL兼容的CMOS:ACT 5V 压
◆ 无输出缓冲器的高速CMOS:HCU
集成逻辑门电路
如果 VDD 10V , UGS(th)N UGS(th) p 2V , 其电压传输特性为上图
1.电压传输特性和阈值电压
集成逻辑门电路
u 在输入电压 I 处于0~2V之间, uI UGS(th)N ,TN 截止, uI VDD
数字电子技术基础第二章逻辑门电路基础[1]
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（3）存储时间ts——从输入信号vi下跳变的瞬间 开始，到集电极电流iC下降到0.9ICS所需的时 间。
（4）下降时间tf——集电极电流从0.9ICS下降 到0.1ICS所需的时间。
数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
l （一）双极型三极管的静态开关特性
u 判断三极管工作状态的解题思路：
Ø （1）把三极管从电路中拿走，在此电路拓扑结构下求三极管 的发射结电压，若发射结反偏或零偏或小于死区电压值，则三 极管截止。若发射结正偏，则三极管可能处于放大状态或处于 饱和状态，需要进一步判断。进入步骤（2）。
Ø （2）把三极管放入电路中，电路的拓扑结构回到从前。假设 三极管处于临界饱和状态（三极管既可以认为是处于饱和状态 也可以认为是处于放大状态，在放大区和饱和区的交界区域， 此时时的三特极征管IC=既ßI有B）饱，和求状此态时时三的极特管征的VC集ES电=极0.临3V界，饱又和有电放流大I状CS 态， 进极而管求的出集基 电极极临可界能饱流和过电的流最大IBS电。流集。电极临界饱和电流ICS是三
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
（二）二极管的动态开关特性
•给二极管电路加入一个方波信号，电流的波形怎样呢？
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
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•ts为存储时 间 •tt称为渡越时 间 •tre ＝ ts 十 tt 称 为 反 向 恢 复时间
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数字电子技术基础第二章逻辑门电路 基础[1]
第一节 二极管、三极管的开关特性
l的动态开关特性
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最新数字电子技术基础电子教案——第2章 逻 辑 门 电 路
第2章逻辑门电路2.2 基本逻辑门电路在数字系统中，大量地运用着执行基本逻辑操作的电路，这些电路称为基本逻辑电路或门电路。
早期的门电路主要由继电器的触点构成，后来采用二极管、三极管，目前则广泛应用集成电路。
2.2.1 三种基本门电路1. 二极管与门电路实现“与”逻辑关系的电路叫做与门电路。
由二极管组成的与门电路如图2.5（a）所示，图2.5所示（b）为其逻辑符号。
图中A、B为信号的输入端，Y 为信号的输出端。
图2.5 二极管与门对二极管组成的与门电路分析如下。
（1）A、B都是低电平uY≈0V（2）A是低电平，B是高电平uY≈0V（3）A是高电平，B是低电平uY≈0V（4）A、B都是高电平uY≈5V从上述分析可知，该电路实现的是与逻辑关系，即“输入有低，输出为低；输入全高，输出为高”，所以，它是一种与门。
2. 二极管或门电路实现或逻辑关系的电路叫做或门电路。
由二极管组成的或门电路如图 2.6所示，其功能分析如下。
图2.6 二极管或门（1）A、B都是低电平uY=0V（2）A是低电平，B是高电平uY≈5V（3）A是高电平，B是低电平uY≈5V（4）A、B都是高电平uY≈5V通过上述分析，该电路实现的是或逻辑关系，即“输入有高，输出为高；输入全低，输出为低”，所以，它是一种或门。
3. 三极管非门实现非逻辑关系的电路叫做非门电路。
因为它的输入与输出之间是反相关系，故又称为反相器，其电路如图2.7所示。
图2.7 三极管反相器2.2.2 DTL与非门采用二极管门电路和三极管反相器，可组成与非门和或非门扩大逻辑功能，这种电路应用非常广泛。
DTL与非门电路是由二极管与门和三极管反相器串联而成的，其电路图及逻辑符号分别如图2.8（a）和图2.8（b）所示。
图2.8 DTL与非门当输入端A、B都是高电平时，VD1、VD2均截止，而VD3、VD4和三极管导通，注入三极管的基极电流足够大，三极管饱和导通，输出低电平，uY=0V，在两个输入端A、B中有一个为低电平时，VD3、VD4和三极管均截止，输出高电平，uY=VCC。
《数字电子技术(第二版)》 第2章 门电路
2.1.3 场效应管的开关特性
RD G ui +VDD
D
S
ui
工作原理电路 截止状态 G RD
转移特性曲线
输出特性线 RD
+VD
D
导通状态
uo=+VDD
+VD
D
D
G
ui>UT
D
S
ui<UT
uo≈0
S
2.2 分立元件
门电路
2.2.1 二极管与门
Y=AB
2.2.2 二极管或门
Y=A+B
2.2.3 晶体管非门
2.1 半导体元件的开关特性 2.2 分立元件门电路
2.3 TTL集成门电路
2.4 CMOS集成门电路
2.5 集成门电路的使用
退出
件的开关特性
2.1 半导体元
逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电 路。简称门电路。 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。 逻辑0和1： 电子电路中用高、低电平来表示。 获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件 的导通、截止（即开、关）两种工作状态。
2.1.1 二极管的开关特性
＋ uD 二极管符号： 正极
－
负极
Ui<0.5V时，二 极管截止，iD=0。
Ui>0.5V时， 二极管导通。
uo
uo
ui＝0V时，二极管截止， 如同开关断开，uo＝0V。
ui ＝ 5V 时，二极管导通，如 同 0.7V 的电压源， uo ＝ 4.3V 。
二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。
三极管临界饱和时 的基极电流为：
iB＞IBS，三极管工作 在饱和状态。输出电 压uY＝UCES＝0.3V。
《数字电子技术基础》——集成逻辑门电路
（6）扇入扇出数。
扇入数：
--门电路输入端的个数，用NI表示。 扇出对数于：一个2输入的“或非”门，其扇入数NI＝2。
--门电路在正常工作时，
所能带同类门电路的最大数目， 它表示带负载能力。
&
IOH IIH
拉电流负载：（存在高电平下限值）。
&
N OH
I
（驱动门）
OH
I
（负载门）
IH
IIH &
...
2.2 TTL集成逻辑门电路
2.2.1 TTL与非门电路 2.2.2 TTL集电极开路门和三态门电路 2.2.3 TTL集成电路的系列产品
2.2.1 TTL与非门电路
输入级和输出级均采用晶体三极管，称为晶体三极 管-晶体三极管逻辑电路，简称TTL电路。
1.电路结构
R1
R2
R4 +UCC
A B
D1
T1 D2
T3
T2
D3
F
T4 R3
输入级 中间级 输出级
（1）输入级。
对输入变量实现“与”运算，
输入级相当于一个与门。
A
（2）中间级。
B D1
实现放大和倒相功能。向后级
提供两个相位相反的信号，分
别驱动T3、T4管。
（3）输出级。
R1 T1 D2
输入级
R2 T2
R3 中间级
R4 +UCC T3
D3 F
1.二极管的开关特性
（1）静态特性。
iD /mA
阳极
阴极
0.5 0.7 uD/V
(VT)
（a） 电路符号
（b）特性曲线
二极管当作开关来使用正是利用了二极管的单向导电性。
《电子技术基础与技能》教案-逻辑门电路
《电子技术基础与技能》教案-逻辑门电路教学目标：1. 了解逻辑门电路的基本概念和作用。
2. 掌握与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路的原理和功能。
3. 学会使用逻辑门电路进行简单的逻辑运算和设计。
教学内容：一、逻辑门电路概述1. 逻辑门电路的定义2. 逻辑门电路的作用3. 逻辑门电路的分类二、与门电路1. 与门电路的原理2. 与门电路的符号3. 与门电路的真值表4. 与门电路的应用三、或门电路1. 或门电路的原理2. 或门电路的符号3. 或门电路的真值表4. 或门电路的应用四、非门电路1. 非门电路的原理2. 非门电路的符号3. 非门电路的真值表4. 非门电路的应用五、异或门电路1. 异或门电路的原理2. 异或门电路的符号3. 异或门电路的真值表4. 异或门电路的应用教学步骤：1. 引入逻辑门电路的概念，让学生了解逻辑门电路的基本作用和分类。
2. 讲解与门电路的原理、符号和真值表，并通过示例让学生了解与门电路的应用。
3. 讲解或门电路的原理、符号和真值表，并通过示例让学生了解或门电路的应用。
4. 讲解非门电路的原理、符号和真值表，并通过示例让学生了解非门电路的应用。
5. 讲解异或门电路的原理、符号和真值表，并通过示例让学生了解异或门电路的应用。
6. 进行课堂练习，让学生运用所学的逻辑门电路进行简单的逻辑运算和设计。
7. 进行课后作业布置，巩固学生对逻辑门电路的理解和应用。
教学评价：1. 学生能正确理解和应用与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路。
2. 学生能进行简单的逻辑运算和设计。
3. 学生对逻辑门电路的应用场景有一定的了解。
《电子技术基础与技能》教案-逻辑门电路教学内容：六、逻辑门电路的组合1. 组合逻辑电路的定义2. 组合逻辑电路的符号3. 组合逻辑电路的真值表4. 组合逻辑电路的应用七、逻辑门电路的时序1. 时序逻辑电路的定义2. 时序逻辑电路的符号3. 时序逻辑电路的真值表4. 时序逻辑电路的应用八、逻辑门电路的触发器1. 触发器的定义2. 触发器的符号3. 触发器的真值表4. 触发器的应用九、逻辑门电路的应用案例1. 数字电路的设计2. 微处理器的基本组成3. 数字信号处理器的设计4. 数字通信系统中的应用2. 展望逻辑门电路的发展趋势3. 引导学生深入研究逻辑门电路的更多信息教学步骤：六、讲解组合逻辑电路的概念、符号和真值表，并通过示例让学生了解组合逻辑电路的应用。
《数字电子技术》电子教案
《数字电子技术》电子教案第一章：数字逻辑基础1.1 数字电路的基本概念学习数字电路的定义、特点和分类理解数字信号与模拟信号的区别1.2 逻辑代数与逻辑函数学习逻辑代数的基本运算理解逻辑函数的定义及其表示方法学习逻辑函数的简化方法第二章：数字逻辑电路2.1 逻辑门电路学习常见逻辑门电路的原理和真值表理解逻辑门电路的输入输出关系2.2 逻辑函数的实现学习逻辑函数的实现方法理解门电路的连接方式第三章：组合逻辑电路3.1 组合逻辑电路的基本概念学习组合逻辑电路的定义和特点3.2 常见的组合逻辑电路学习编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等常见组合逻辑电路的原理和应用第四章：时序逻辑电路4.1 时序逻辑电路的基本概念学习时序逻辑电路的定义和特点4.2 常见的时序逻辑电路学习触发器、计数器、寄存器等常见时序逻辑电路的原理和应用第五章：数字电路设计方法5.1 数字电路设计的基本步骤学习数字电路设计的流程和方法5.2 数字电路设计实例学习如何设计一个简单的数字电路系统第六章：数字电路仿真6.1 数字电路仿真概述学习数字电路仿真的概念和意义理解数字电路仿真软件的使用方法6.2 数字电路仿真实例通过仿真软件，对之前学习的逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路进行仿真实验第七章：数字电路的测试与维护7.1 数字电路测试的基本概念学习数字电路测试的目的和方法理解测试向量的和测试方程的建立7.2 数字电路的维护学习数字电路维护的基本原则和方法理解故障诊断和排除的流程第八章：数字系统设计实践8.1 数字系统设计流程学习数字系统设计的整体流程，包括需求分析、系统设计、硬件选择、软件开发等8.2 数字系统设计实例通过一个实际项目，综合运用所学知识进行数字系统的设计和实现第九章：数字电路在实际应用中的案例分析9.1 数字电路在通信领域的应用分析数字电路在电话交换、数据传输等通信领域的应用案例9.2 数字电路在计算机领域的应用分析数字电路在中央处理器（CPU）、存储器等计算机核心部件中的应用案例第十章：数字电路技术的未来发展趋势10.1 数字电路技术的创新点学习当前数字电路技术的研究热点和创新方向10.2 数字电路技术在未来的应用前景探讨数字电路技术在未来社会各领域的应用前景和发展趋势重点和难点解析：一、第二章中的逻辑函数的实现和第三章中的组合逻辑电路的基本概念是重点环节。
第二章 逻辑门电路2 数字电子技术基础 教学课件
TTL与非门工作原理
• 输入端至少有一个 （设A端）接低电平：
T1 管 : A 端 发 射 结 导 通 ，
Ub1 = UA + Ube1 = 1V，
1V 5V
其它发射结反偏截止。 0.3V
∵Ub1 =1V, ∴ T2、T5 截止, UC2≈Ucc=5V。
3.6V
T4：工作在放大状态
电路输出高电平：
U O H U C C U R 2 U b4e U D 3
5-0.7-0.7 = 3.6V
2020/9/26
3.6V
TTL与非门工作原理
• 输入端全接高电平： T1:Ub1= Ubc1+Ube2+Ube5 = 0.7V×3 = 2.1V
T1：发射结反偏，集电 极正偏，工作在倒置放 大状态且T2 、T5导通。
采取的措施： 1. 采用多发射极晶体管T1，加速T2管脱离饱和状态。 2. T4和T5同时导通，加速T5管脱离饱和状态。 3. 降低与非门的输出电阻，减小对负载电容的充电时间。
2020/9/26
TTL与非门的外特性及主要参数 外特性：指的是电路在外部表现出来的各种特性。
掌握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、维护 和设计电路的重要依据。
管都提用高肖抗特干基扰三能极力管。代替。
2020/9/26
TTL标准与非门的改进型
（三）低功耗肖特基系列（74LS系列） 74LS系列与标准74系列相比，电路有多项改进措施。以达
到缩短传输延迟时间、降低功耗的目的。 74LS系列具有较小的 延迟-功耗积，具有较好的综合性能。
为降低功耗，提高电路 各电阻的阻值；将电阻R5原 接地端改接到输出端，减小 T3导通时电阻R5上的功耗。
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第 2 章逻辑门电路
2.2基本逻辑门电路
在数字系统中，大量地运用着执行基本逻辑操作的电路，这些电路称为基本逻辑电路或门电路。
早期的门电路主要由继电器的触点构成，后来采用二极管、
三极管，目前则广泛应用集成电路。
2.2.1三种基本门电路
1.二极管与门电路
实现“与”逻辑关系的电路叫做与门电路。
由二极管组成的与门电路如图
2.5 （ a）所示，图 2.5 所示（ b）为其逻辑符号。
图中A、 B 为信号的输入端， Y 为信号的输出端。
图2.5 二极管与门
对二极管组成的与门电路分析如下。
（1） A、B 都是低电平 uY≈ 0V
（2） A 是低电平， B 是高电平 uY≈0V
（3） A 是高电平， B 是低电平 uY≈0V
（4） A、B 都是高电平 uY≈ 5V
从上述分析可知，该电路实现的是与逻辑关系，即“输入有低，输出为低；
输入全高，输出为高”，所以，它是一种与门。
2.二极管或门电路
实现或逻辑关系的电路叫做或门电路。
由二极管组成的或门电路如图 2.6所示，其功能分析如下。
图2.6 二极管或门
（1） A、B 都是低电平 uY=0V
（2） A 是低电平， B 是高电平 uY≈5V
（3） A 是高电平， B 是低电平 uY≈5V
（4） A、B 都是高电平 uY≈ 5V
通过上述分析，该电路实现的是或逻辑关系，即“输入有高，输出为高；输
入全低，输出为低”，所以，它是一种或门。
3.三极管非门
实现非逻辑关系的电路叫做非门电路。
因为它的输入与输出之间是反相关
系，故又称为反相器，其电路如图 2.7 所示。
图 2.7三极管反相器
2.2.2DTL与非门
采用二极管门电路和三极管反相器，可组成与非门和或非门扩大逻辑功能，
这种电路应用非常广泛。
DTL 与非门电路是由二极管与门和三极管反相器串联而成的，其电路图及逻辑符号分别如图 2.8 （a）和图 2.8 （b）所示。
图2.8 DTL与非门
当输入端 A、 B 都是高电平时， VD1、VD2 均截止，而 VD3、 VD4 和三极管导通，注入三极管的基极电流足够大，三极管饱和导通，输出低电平，uY=0V，在两个输入端 A、B 中有一个为低电平时， VD3、VD4 和三极管均截止，输出高电平，uY=VCC。
可见此逻辑门能实现与非逻辑关系。
2.3TTL逻辑门电路
TTL门电路是晶体
- 晶体管逻辑（Transistor- Transistor Logic ）门电路管
的简称，这种电路由于其输入级和输出级均采用晶体三极管而得名。
按照国际通用标准，根据工作温度不同，TTL 电路分为54 系列（ -55 ℃～125℃）和 74 系列（ 0℃～ 70℃）；根据工作速度和功耗不同，TTL 电路又分为标准系列、高速（ H）系列、肖特基（ S）系列和低功耗肖特基（LS）系列。
2.3.1TTL与非门的工作原理
1.TTL 与非门的电路结构
TTL 与非门的基本电路如图 2.9 （a）所示，它由输入级、中间级和输出级三部分
组成。
图2.9 基本 TTL与非门电路及 V1 管的等效电路
2.TTL 与非门的工作原理
（1）当 A、B 两端有一个输入为低电平 0.3 V 时， V1 的发射结导通，其基极电压等于输入低电压加上发射结正向压降。
V2、V5 都截止
V3 和 V4 导通
输出电压为： 3.6 V
实现了“输入有低，输出为高”的逻辑关系。
2）当 A、 B 两端均输入高电平3.6 V 时， V2、 V5 饱和导通，输出为低电平，即uo≈ UCES≈ 0.3 V
V1 处于发射结和集电结倒置使用的放大状态。
uC2=UCES2+uB5=0.3+0.7=1.0 V
由于 uB4=uC2=1.0 V，作用于 V3 和 V4 的发射结的串联支路的电压为：
uC2- uO=1.0-0.3=0.7V
所以，V3 和 V4 均截止。
此时，电路实现了“输入全高，输出为低”的逻辑关系。
2.4其他类型的TTL门电路
将两个门的输出端并联以实现与逻辑的功能，把这种连接方式称为“线
与”。
如果将两个门电路的输出端连接在一起，如图2.18 所示。
当一个门的输出处于高电平，而另一个门的输出为低电平时，将会产生很大的电流，有可能导致器件损坏，无法形成有用的线与逻辑关系。
图 2.18 推拉式输出级并联的情况
2.4.1集电极开路与非门（OC门）
集电极开路与非门是将推拉式输出级改为集电极开路的三极管结构，做成集电极开路输出的门电路（OpenCollector Gate），简称为 OC门，其电路如图 2.19（ a）所示。
图2.19 OC与非门的电路和图形符号
将OC门输出连在一起时，再通过一个电阻接外电源，这样可以实现“线与”逻辑关系。
只要电阻的阻值和外电源电压的数值选择得当，就能做到既保证输出
的高、低电平符合要求，而且输出三极管的负载电流又不至于过大。
而且输出三极管的负载电流又不至于过大。
两个 OC门并联时的连接方式如图 2.20 所示。
图2.20OC门输出并联的接法及逻辑图
在图 2.21 中表示出“线与”电路中OC门输出高电平的情况，假定n 个 OC 门连接成“线与”逻辑，带m个与非门负载。
当所有OC门都处于截止状态时，“线与”后输出为高电平。
图 2.21 “线与”电路中OC门输出高电平的情况
OC 门除了可以实现多门的线与逻辑关系外，还可用于直接驱动较大电流的
负载，如继电器、脉冲变压器、指示灯等，也可以用来改变TTL电路输出的逻辑电平，以便与逻辑电平不同的其他逻辑电路相连接。
2.4.2 三态门（ TSL门）
为保持推拉式输出级的优点，还能作线与连接，人们又开发了一种三态与非门，它的输出除了具有一般与非门的两种状态外，还可以呈现高阻状态，或称开
路状态、禁止状态。
一个简单的三态门的电路如图 2.23( a) 所示，图 2.23( b) 所示为它的逻辑符号，它是由一个与非门和一个二极管构成的， EN为控制端， A、B 为数据输入端。
图2.23 三态与非门电路
图2.23 所示电路中，当EN=1 时电路为工作状态，所以称为控制端高电平
有效。
三态门的控制端也可以是低电平有效，即 EN为低电平时，三态门为工作状
态； EN为高电平时，三态门为高阻状态。
其电路图及逻辑符号如图 2.24 所示。
图2.24 控制端为低电平有效的三态门
三态门的应用比较广泛，下面举例说明三态门的 3 种应用。
电路图如图 2.25
所示。
作多路开关
信号双向传输
构成数据总线
图 2.25三态门三种应用的连接方式
2.8门电路在实际应用中应注意的问题
2.8.1 多余输入端的处理
在使用集成门电路时，如果输入信号数小于门的输入端数，就有多余输入端。
一般不让多余的输入端悬空，以防止干扰信号引入。
对多余输入端的处理，以不改变电路工作状态及稳定可靠为原则。
对于 TTL 与非门，通常将多余输入端通过1kΩ的电阻 R 与电源 +VCC相连；也可以将多余输入端与另一接有输入信号的输入端连接。
这两种方法如图 2.34所示。
TTL 与门多余输入端的处理方法和与非门完全相同。
图 2.34TTL 与非门多余输入端的处理方法
对于TTL 或非门，则应该把多余输入端接地，或把多余输入端与另一个接有输入信号的输入端相接。
这两种方法如图2.35 所示。
TTL 或门多余输入端的处理方法和或非门完全相同。
图 2.35TTL 或非门多余输入端的处理方法
对于 CMOS电路，多余的输入端必须依据相应电路的逻辑功能决定是接在正
电源 VDD上（与门、与非门）或是与地相接（或门、或非门）。
一般不宜与使用的输入端并联使用，因为输入端并联时将使前级的负载电容增加，工作速度下降，动态功耗增加。