逻辑门电路 三极管非门电路
逻辑门电路基础知识讲解
+VCC RP
& L1
L
&
L2
+5V 270Ω
&
OC门进行线与时，外接上拉电阻RP的选择： （1）当输出高电平时，
RP不能太大。RP为最大值时要保证输出电压为VOH（min）， 由
得：
+VCC RP
&
VOH
II H &
…… ……
II H
n
m
&
II H
&
（2）当输出低电平时， RP不能太小。RP为最小值时要保证输出电压为VOL（max）， 由
1 1
33
D
A
31
T1A
T22A T22B
13
T1B
B
L
3
1
2T3
A
≥1
R3
B
(a)
(b)
L=A+B
3．与或非门
R1A
R2
R1B
1
+V CC R4
3
T2 4
1 1
33
D
A1
31
T1A
T22A T22B
13
T1B
B1LA2源自B2312T3 R3
4．集电极开路门（ OC门）
在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑， 称为线与。普通的TTL门电路不能进行线与。 为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路——集电极开路门。
低电平噪声容限 VNL＝VOFF-VOL（max）＝0.8V-0.4V＝0.4V 高电平噪声容限 VNH＝VOH（min）-VON＝2.4V-2.0V＝0.4V
四、TTL与非门的带负载能力
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 。
三个基本门电路代数式,图符号及真值表
逻辑门电路的逻辑关系、符号以及真值表一、与门电路1.1与逻辑关系图1.1中只有当2个开关都闭合时，灯泡才亮；只要有1个开关断开，灯泡就不亮。
这就是说，“当一件事情（灯亮）的几个条件（两个开关都闭合）全部具备之后，这件事情（灯亮）才能发生，否则不发生”。
这样的因果关系称为与逻辑关系。
图1.1 与逻辑关系电路图1.2与门电路能实现与逻辑功能的电路称为与门电路。
图7-5是具有2个输入端的二极管与门电路。
A，B为输入端，假定它们的低电平为0V，高电平为3V，Y为信号输出端。
图1.2与门电路(1) 当A，B都处于低电平0V时，二极管VD1，VD2同时导通，Y=0V，输出低电平。
（忽略二极管的正向压降，下同）。
(2) 当A=0V，B=3V时，VD1优先导通，Y被箝位在0V，VD2反偏而截止。
(3) 当A=3V，B=0V时，VD2优先导通，Y被箝位在0V，VD1反偏而截止。
(4) 当A，B都处在高电平3V时，VD1与VD2均截止，Y 端输出高电平（即3V）。
与逻辑关系的逻辑函数表达式为Y=A*B。
表1.1是与门真值表，从真值表可以看出，与门电路的逻辑功能是“有0出0，全1出1”。
与门的逻辑符号如图1.3所示。
表1.1 与门真值表图1.3与门的逻辑符二、或门电路2.1或逻辑关系图2.1中电路由2个开关和灯泡组成。
由图可知，在决定一件事情的各种条件中，至少具备一个条件，这件事情就会发生，这种因果关系称为或逻辑关系。
图2.1 或逻辑关系电路图2.2或门电路能实现或逻辑关系的电路称为或门电路。
图2.2所示为具有2个输入端的二极管或门电路。
图2.2 或门电路真值表见表2.1，从真值表可以看出，或门的逻辑功能为“有1出1，全0出0”。
或门的逻辑符号如图2.3所示。
表2.1 或门真值表图2.3 或门逻辑符号三、非门电路（反相器）3.1非逻辑关系如图3.1开关与灯泡并联，当开关断开时，灯亮；开关闭合时，灯不亮。
这就是说，“事情（灯亮）和条件（开关）总是呈相反状态”，这种关系称为非逻辑关系。
用二极管和三级管设计简单的与门电路和非门电路
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三极管非门电路
三极管非门电路随着现代科技的不断发展，电子技术已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而在电子技术中，电路是最基础的组成部分之一。
其中，非门电路是最基本的逻辑门电路之一，它可以实现布尔代数中的非运算。
本文将介绍一种常见的非门电路——三极管非门电路。
一、三极管简介三极管是一种半导体器件，也是电子电路中最常用的元器件之一。
它由三个掺杂不同的半导体材料构成，其中包括两个PN结。
通过控制其中一个PN结的电流，可以控制整个三极管的电流。
三极管具有放大、开关等多种功能，是电子电路中不可或缺的一部分。
二、非门电路简介非门电路是逻辑门电路中最基本的一种，它可以将输入信号反转输出。
在布尔代数中，非运算的结果是将输入信号取反。
因此，非门电路也被称为反相器。
三、三极管非门电路原理三极管非门电路是一种简单的非门电路，它由三个三极管组成。
其中两个三极管被串联在一起，称为共射极放大电路，另一个三极管被连接在共射极电路的输出端，称为反相器。
三极管非门电路的原理如下：当输入信号为高电平时，共射极放大电路的输出信号为低电平，反相器的输入信号为低电平，输出信号为高电平，即将输入信号反转输出。
当输入信号为低电平时，共射极放大电路的输出信号为高电平，反相器的输入信号为高电平，输出信号为低电平，同样将输入信号反转输出。
因此，三极管非门电路可以实现非运算的功能。
四、三极管非门电路的应用三极管非门电路常被应用在数字电路中，例如计算机中的逻辑电路、控制电路等。
在逻辑电路中，非门电路可以用于实现逻辑取反、逻辑与、逻辑或等功能。
在控制电路中，非门电路可以用于实现控制信号的反转。
五、三极管非门电路的优缺点优点：三极管非门电路结构简单，成本低廉，易于制造和维护。
同时，三极管非门电路具有较高的工作速度和可靠性。
缺点：三极管非门电路的功耗较高，容易受到温度、电压等因素的影响。
同时，三极管非门电路的灵敏度较低，需要较大的输入信号才能产生较大的输出信号。
六、总结三极管非门电路是一种常见的非门电路，它由三个三极管组成，通过将输入信号反转输出，实现非运算的功能。
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
电工电子技术基础知识点详解1-2-基本逻辑门电路
基本逻辑门电路1．基本概念在数字电路中，门电路是最基本的逻辑元件，它的应用极为广泛。
所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制数字信号通过或不通过。
门电路的输入信号和输出信号之间存在一定的逻辑关系，所以门电路又称为逻辑门电路。
基本逻辑门电路有与门、或门和非门，逻辑门电路可以用二极管、三极管等分立元件组成，更常用的是集成门电路。
2. 基本逻辑关系逻辑电路的基本逻辑关系有“与逻辑”、“或逻辑”和“非逻辑”。
(1) 与逻辑“与”逻辑是指当决定某件事的几个条件全部具备时，该件事才会发生，这种因果关系称为“与”逻辑关系，实现“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路。
例如在图1所示的照明电路中，开关A和B串联，只有当A“与”B同时接通时（条件），电灯才亮（结果），电路具有“与”逻辑功能。
“与”逻辑可用下式表示B=F⋅A图1 “与”门电路举例式中小圆点“.”表示A、B的“与”运算，又称逻辑乘，应用时往往省略“.”。
(2)“或”逻辑“或”逻辑是指当决定某件事的几个条件中，只要有一个条件具备，该件事就会发生，这种因果关系称为“或”逻辑关系，实现“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路。
例如在图2所示的照明电路中，开关A和B关联，只要开关A “或”B有一闭合，灯就会亮，所以图2电路具有“或”逻辑功能。
“或”逻辑可用下式表示B=AF+图2 “或”门电路举例式中符号“+”表示A 、B “或”运算，又称逻辑加。
3．“非”逻辑在逻辑关系中，“非”就是否定或相反的意思。
实现“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路。
图3所示照明电路中，当开关A 断开（“0”）时，灯亮（“1”）；开关A 合上（“1”）时，灯不亮（“0”）。
这表示条件和结果是相反的逻辑关系，这种关系称为“非”逻辑关系，所以图3电路具有“非”逻辑功能。
可写为A F =图3 “非”门电路式中A 上的短横线表示“非”的意思，读作“A 非”或“非A ”。
能够实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路。
MOS门电路
T2:负载管 栅、漏极连在一起得的MOS管 代替负载电阻RD。 T1：驱动管，起倒相作用。 T2负载管伏安特性曲线：
iD 2 VGS 2
A
+VDD
T2
F T1
iD 2 / mA
VGS2 < Vth2 VGS2 > Vth2
i D2=0
i D2随VGS2增加而非线性
0
1 2 3 4
VGS 2 / V
VI=0V
增加，T2管起到了非线性电阻 的作用。
设： Vth2 = 2 V
Vth1＝1.5V
+VDD
当输入A=0V时： VGS1< Vth1 T1截止，T2导通。T1只有 n A 级漏电 流。工作在负载 线A点。 输出电压: F = VDD - Vth2 = 5 – 2 = 3 V 当输入A=3V时: VGS1> Vth1
当 VI= 5 V 时： VDD NMOS管VGSN = 5V > V t h N TN管 导通，其导通电阻 R on = 103 Ω。 PMOS管 VGSP = 5V - V DD= 0 V TP | VGSP | > | V t h P | TP管截止，其导通电 VO VI 9 12 阻R off = 10 ~10 Ω, F = 0。 TN 以上分析： 输入是0,输出是1,实现倒相关系，F A PMOS 管，启为负，0导1截止。 NMOS 管，启为正，0止1导通。 倒相器工作过程中，两管轮流导通，导通电阻小，截止 电阻大，所以静态电流只有 n A 级。低功耗是CMOS倒相器的 重要特点。
半导体三极管分为：
双极型三极管 场效应三极管
双极型三极管：电流控制元件，载流子有空穴、电子 两种。
场效应三极管：电压控制元件，仅用一种载流子参与 导电。电子作为载流子称为N沟道器件，空穴作为载流子的 称为P沟道器件。每一类又分为增强型和耗尽型两种。 增强型：VGS = 0, 无导电沟道，ID = 0
理论三 逻辑门电路
1
课前预备
熟练数制间的转换
重、难点
基本逻辑运算及基本逻辑门电路
1.基本逻辑运算及基本逻辑门电路
概念
在数字电路中往往用输入信号表示“条件”，用输出信号表示“结果”，而
条件与结果之间的因果关系称为逻辑关系，能实现某种逻辑关系的数字电
子电路称为逻辑门电路。
基本的逻辑关系有：与逻辑、或逻辑、非逻辑；
能实现非逻辑功能的电路称为非门电路，又称 反相器 ，简称非
门
非门电路的电路图形符号
非逻辑函数表达式： =
ഥ
非逻辑功能为：“有0出1，有1出0”
2.复合逻辑运算
几种常用的复合逻辑运算
• 与非
或非
与或非
几种常用的复合逻辑运算
• 异或
• Y= A B
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
几种常用的复合逻辑运算
与之相应的基本逻辑门电路有：与门、或门、非门。来自逻辑代数中的三种基本运算
与（AND）
或（OR）
非（NOT）
以A=1表示开关A合上，A=0表示开关A断开；
以Y=1表示灯亮，Y=0表示灯不亮；
三种电路的因果关系不同：
一、与逻辑和与门电路
1.与逻辑关系
当一件事情的几个条件全部具备之后，这件事情才能发生，否则不
三极管、MOS管和电阻等分立元件组成，也可以由集成电路组成。
与逻辑的真值表
与逻辑功能为：
“有0出0，全1出1”
与门电路的电路图形符号
逻辑表达式Y=A·B或
Y=AB
二、或逻辑和或门电路
三极管或非门电路
三极管或非门电路三极管是一种重要的电子器件，广泛应用于各种电路中。
它是一种半导体器件，由P型、N型和P型三个半导体材料组成，因此得名。
它具有放大、开关和整流等功能，被广泛应用于通信、计算机、家电等领域。
三极管有三个引脚，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
其中，发射极和基极之间是PN结，基极和集电极之间也是PN结。
三极管的工作原理是通过控制基极电流来控制集电极电流，进而实现电流的放大或开关操作。
在放大电路中，三极管的基极电流非常小，而集电极电流较大，因此可以实现电流的放大。
具体来说，当基极电流为零时，三极管处于截止状态，集电极电流也为零；当基极电流逐渐增大时，三极管逐渐进入饱和状态，集电极电流也逐渐增大。
通过这种方式，可以实现输入信号的放大。
在开关电路中，三极管的工作原理是通过控制基极电流来控制集电极电流的开关操作。
当基极电流为零时，三极管处于截止状态，集电极电流也为零，相当于开关断开；当基极电流逐渐增大时，三极管逐渐进入饱和状态，集电极电流也逐渐增大，相当于开关闭合。
通过这种方式，可以实现电路的开关操作。
三极管还可以用于整流电路中。
整流是将交流电转换为直流电的过程。
三极管可以利用其正向导通和反向截止的特性，将交流电转换为只包含正半周或负半周的直流电。
这种整流电路被广泛应用于电源和电子设备中。
除了三极管，非门电路也是一种常见的电子电路。
非门电路是由晶体管、二极管或其他逻辑门电路组成的。
它的功能是将输入信号进行逻辑非运算，即将输入信号取反。
非门电路有多种实现方式，如晶体管非门、二极管非门等。
晶体管非门是利用晶体管的开关特性来实现的。
当输入信号为高电平时，晶体管处于饱和状态，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，晶体管处于截止状态，输出信号为高电平。
通过这种方式，可以实现输入信号的逻辑非运算。
二极管非门是利用二极管的导通和截止特性来实现的。
当输入信号为高电平时，二极管导通，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，二极管截止，输出信号为高电平。
第2章 逻辑门电路1
第2章逻辑门电路liuhaicheng@第2章 逻辑门电路Ø 用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为逻 辑门电路，简称门电路。
Ø 常用的门电路有与门、或门、非门、与非门、或非门、异 或门等。
p 其中，与门、或门和非门是基本逻辑门。
Ø 构成门电路的电子器件有半导体二极管、三极管和场效应 管。
p 在数字电路中这些电子器件大都工作在开关状态。
Ø 数字电路中，一般用0V左右表示逻辑“0”，而用近似于5V、 3.3V等电压作为逻辑“1”。
Ø 采用5V作为逻辑“1”的称为5V逻辑电路，用3.3V作为逻辑 “1”的称为3.3V逻辑电路，依次类推。
liuhaicheng@第2章 逻辑门电路物理如何 实现的？……逻辑门电路的分类 分立门电路 逻辑门电路 集成门电路 TTL门电路 二极管门电路 三极管门电路 MOS门电路 NMOS门 PMOS门 CMOS门liuhaicheng@2.1.1 二极管与门和二极管或门电路1．二极管与门电路 二极管与门 分析如下： p VA=VB=0V:D1 和 D2 都导通， VF≈0.7V ，输出低电 平。
p VA=0V，VB=5V:D1 导通，由于钳位作用， VF≈0.7V ， D2受反向电压而截止。
ü显而易见，门电路实 现了逻辑与，即F=A·B。
ü对于该电路，增加一 个输入端和一个二极 管，就可变成三输入 端与门。
即，按此办 法可构成更多输入与 门。
liuhaicheng@p VA=5V，VB=0V:D2导通，VF≈0.7V，D1截止。
p VA=VB=5V:二极管D1和D2都截止，VF=由上拉电阻 R拉至VCC（=5V）。
2.1.1 二极管与门和二极管或门电路2．二极管或门电路 二极管或门 分析如下： p 输入端A、B都为0V时: D1、D2两端的电压值均为0V，因此 都 处 于截 止状态 ， 从 而 VF 被 电 阻 R 下拉为0V； p 若A、B中有任意一个为+5V，则D1、 D2中有一个必定导通。
第2章-逻辑门电路
高速，可代替74HC
高速，可代替74HCT
2.4.1．MOS反相器
2. MOS反相器
(1)电阻负载MOS电路：
如图2－37（a）所示，在这种反相器 中，输入器件是增强型MOS管，负载是线性 电阻。这种反相器在集成电路中很少采用。
(2)E/E MOS(Enhancement/Enhancement MOS) 反相器：
2.三态输出门电路(TSL门) 图227 三态门
三态输出门电路简称三态门,用 TSL(Three Sate Logic)表示，TSL电路的 主要特点是输出共有3种状态，即逻辑高电 平、逻辑低电平和高阻态。
图2-27所示为三态门电路及逻辑符号。 图中EN为三态使能端，A、B为输入逻辑变 量，Y为电路输出。
74F
速度比标准系列快近5倍, 功耗低于标准系列
2.2.1．TTL与非门的典型电路 及工作原理
1. 电路结构
电路由输入级、中间级和输出级三部 分组成。
2. 基本工作原理
（1）TTL工作在关态（截止态）
当输入信号A、B、C中少一个为低电 位（0.3V）时:
VO = VOH = VCC – VR2 – VBE3 – VD4 =5V－0.7V－0.7V =3.6V
实现了输出高电平，此时TTL工作在关 态，也称截止态。
（2）TTL工作在开态（饱和态）
输出电压Vo为
VO = VOL = VCES4 = 0.3V 实现了输出低电平，此时TTL工作在开 态，也称饱和态。
通过以上分析可知，当输入信号中至 少一个为低电位，即VI=ABC= VIL时，输出 高电平，即VO = VOH ；当输入信号全部为 高电位时，即VI=ABC= VIH时，输出低电平， 即VO = VOL。说明电路实现了与非门的逻辑 关系，即
第三章 逻辑门电路
2、输入和输出的高低电压 、 （ 1 ） 输出高电平电压 VOH——在正逻辑体制中代表 在正逻辑体制中代表 逻辑“ 的输出电压 的输出电压。 的理论值为3 逻辑 “ 1”的输出电压 。 VOH 的理论值为 3.6V， ， 产品规定输出高电压的最小值V （ ） 产品规定输出高电压的最小值 OH（ min） =2.4V。 。
– – – – – 延迟时间td 上升时间tr r 存储时间ts 下降时间tf 开关时间：
• 开通时间ton= td + tr r • 关闭时间toff= ts + tf f • 要设法减小，提高BJT开关的运用速度
3.3 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
L = A⋅ B ⋅C
3.6V A B C 0.3V 1V
1
Rc2 R b1 4kΩ 5V
3 3 1
R c4 130Ω
3 1
1.6kΩ
T 4 导通 2 D 导通 Vo
3
4.3V 截止
1
T 22
T1 饱和 R e2 1kΩ
3.6V
T 2 3 截止
3.4.5 TTL与非门的技术参数
• 1、传输特性
– 各种类型的TTL门电路，其传输特性大同小异。
开关 断开
VF-VD （a） vi
VF
VF ≈ RL
i
IF = RL
（b） 0
-VR
t1
t
i
IF
通常把二极管从正 向导通转为反向截止 所经过的转换过程称 为发向恢复过程。 ts 存储时间 tt 渡越时间 ts+tt 反向恢复时间 VR IR = RL
3 逻辑门电路
+
负载 vO –
0.2V 0
D
E
1
2
0.4V 1.1V1.2V
当I的值从D点再继续增加时， T1将进入倒置放大状态，保持 10:22O= 0.2V
vI/V
CC点D：段当：当I的I值的继值续继增续加增，加使C点T3后， 开使始T导3饱通和，导通此，时 O0.2V
BEI(3D=0).=7VB=Ei3+E2RBeE2=2－VF;CES1
0.1IR
t
ts tt
tre= ts+tt
存储时间 渡越时间
10:22
7
二、二极管的动态特性
1.二极管从正向导通到反
向截止的过程
+
P 区 势垒区
•正向（饱和）电流愈大，电 荷的浓度分布梯度愈大，存 储的电荷愈多，电荷消散所 需的时间也愈长。
•产生反向恢复的过程的原因： 存储电荷消散需要时间
P 区的电子 浓度分布
10:22
VV
CC CC
RR
C C
iiCC
TT
iC
VCC /Rc
C
ICS
O VCES
IB5
IBS=IB4 IB3
IB2
IB1
iB=0
A vCE
VCC
10
3.2 BJT的开关特性
1. BJT的开关作用
c b
c b
10:22
e
截止状态
e
饱和状态 Vb=0.7v, Vce=0.3v
11
2. NPN 型 BJT 截止、放大、饱和三种工作状态的特点
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。
数字电子技术第6次课三种基本逻辑关系、分立元件门电路、复合逻辑门电路
第6次课三种基本逻辑关系、分立元件门电路、复合逻辑门电路●本次重点内容：1、与、或、非三种基本逻辑关系及真值表、逻辑表达式、门电路逻辑符号。
2、分立元件门电路的工作原理。
3、复合逻辑关系：与非、或非、与或非、异或、同或的真值表、逻辑表达式、门电路逻辑符号。
●教学过程6.1三种基本逻辑关系一、与逻辑关系所谓与逻辑关系：就是指决定某事件结果的所有条件全部具备，结果才能发生，而只要其中一个条件不具备，结果就不能发生，这种逻辑关系称为与逻辑关系。
与逻辑示意如图6-1所示：用A，B表示条件，即开关的状态；用Y表示结果，即表示灯的亮、灭状态。
图6-1 与逻辑示意图开关：“1”表示开关闭合，“0”表示开关断开。
灯：“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。
根据所有可能的开关组合状态与灯亮、灭的对应关系，可以列出真值表。
如表6-1所示。
表6-1 与逻辑真值表由表6-1可以得出“与”逻辑关系为“有0出0，全1出1”。
与门是实现与逻辑关系的电路，其逻辑符号如图6-2所示：图6-2 与逻辑符号二、或逻辑—在A，B等多个条件中，只要具备其中一个条件，事件就会发生；只有所有条件均不具备时，事件才不会发生，这种因果关系称为或逻辑关系。
或逻辑示意如图6-3所示：图6-3 或逻辑示意图经分析开关A，B的闭合情况，可以列出或逻辑真值表如表6-2所示：表6-2 或逻辑真值表由上表6-2可以得知或逻辑功能为“有1出1，全0出0”。
或门是实现或逻辑关系的电路，其逻辑符号如图6-4所示。
图6-4或逻辑符号三、非逻辑：决定事件结果只有一个条件，当条件具备时，结果就不发生；当条件不具备时，结果就发生。
这种因果关系称为非逻辑关系。
非逻辑示意如图6-5所示。
当开关A闭合时，灯Y灭；当开关A断开时，灯Y亮。
可见，对灯亮来说，开关A闭合是非逻辑关系。
图6-5非逻辑示意如图经分析可以列出或逻辑真值表6-3。
表6-3 非逻辑真值表由上表可以得知非逻辑功能为“是0出1，是1出0”。
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A
EN
1
Y Y
R3
Y 1 0
Y=A
A Y
10
A
EN
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
模拟与数字电路 — 逻辑门电路
CMOS 与非门
真值表
AB 0 0 0 1 1 0 1 1 TN1 截止 截止 导通 导通 TN2 截止 导通 截止 导通 TP1 导通 导通 截止 截止 TP2 导通 截止 导通 截止 L 1 1 1 0
90%
50% 10%
50% 10%
tPd= (tPLH + tPLH)/2
tf
tr
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The End
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VCC Y S
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TTL非门
• 设Vcc=5V, H= 3.4V, L=0.2V, PN 结导通电压0.7V
电路状态表
A A L T和D状态 Y T2、T4截止 H T3、D导通 T1 Vcc R1 R2 R4 T3 T2 D Y T4
Y =A+B
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Y = AB + CD
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= AB + CD
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
TTL三态(TS)门
• 输出有三种状态
– 高电平（1） – 低电平（0） – 高阻态（Z） 真值表
EN
0 0 1 A 0 1 x Y 1 0 Z
CMOS 或非门
VDD TP1 Y
AB 0 0 0 1 1 0 1 1 TN1 截止 截止 导通 导通
TP2
真值表
TN2 截止 导通 截止 导通 TP1 导通 导通 截止 截止 TP2 导通 截止 导通 截止 L 1 0 0 0
VDD A B TP1 TP2 Y TN2 TN1 A B Y
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A B A B
TN1 TN2
Y = AB
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Y
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Y =A+B
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
CMOS异或门
A B L
示例—CMOS逻辑门
• 分析电路逻辑 功能
C
L = A⋅ B + X
= A⋅ B + A + B
C E D
D
E
= A⋅ B + A ⋅ B
= A⊕ B
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Y = A + B = A⋅B
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CMOS漏极开路(OD)门
VDD
CMOS三态(TS)门
VDD RP
L A
A
RP
L
A B C D
& &
L
A EN
Y
B
B
A B
L
C D
L = AB ⋅ CD
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
TTL或非门和与或非门
TTL集电极开路(OC)门
• 实现线与功能
Vcc R1 R2 Vcc
X1 Z
X1 Z
R A B C D F A B A B A B & T1 T2 T4 Y Y
8
Y
X2
X2
R3
F = AB • CD
C T2
VDD
vi
T1 C C
vo
• 当C=VDD，C =0V时
– T1、T2N Y • 传输门相当于一个理想的 双向开关
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vi
TG C
vo
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
模拟与数字电路 — 逻辑门电路
N OH =
I OH (驱动门) I IH (负载门)
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
传输延迟
• 在输入脉冲波形 作用下，其输出 波形相对于输入 波形的延迟时间
– tPHL – tPLH
作 业
• P175：6.2（a） • P176：6.5（a，b）
t PLH
90%
输入
50%
50%
t PHL 输出
灌电流
拉电流
VNH
VIH(min)
• 输入/输出电流
– 导出扇出系数， 体现带负载能力 VOL(max) 0V G1 vo范围
模拟与数字电路 — 逻辑门电路
VNL
VIL(max)
• 传输延迟时间
– 表征开关速度
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G2 vi范围
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N OL =
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I OL (驱动门) I IL (负载门)
– TTL： 74、74LS、74AS、74ALS等系列 – CMOS： 4000系列，74HC、74HCT、 74VHC、 74VHCT、74LVC、74AC、74ACT等系列 R A A
三极管非门电路
Y A H L VCC Rc A Rb Y T A Rd S 合上 断开 Y L H VDD Y T
TTL与非门
• 当输入中存在低 电平时，输出为 高电平 • 当输入全是高电 平时，输出为低 电平 • 输出和输入满足 与非逻辑关系
Vcc R1 R2 R4 T3 A B T1 T2 D Y T4 R3
T2、T4导通 L H T3、D截止
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Y=A
输入级
R3 中间级 输出级
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Y = AB
逻辑门主要参数
• 输入/输出电平
扇出系数
vi
负载门G2
vo
• 所能带同类门电路的最大数目
– N = min（NOL，NOH）
– 导出噪声容限 驱动门G1 VNH、VNL，表示 抗干扰能力 VDD VNH =VOH(min)–VIH(min) VOH(min) VNL =VIL(max) –VOL(max)
= AB + CD
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
示例—CMOS逻辑门
• 分析电路逻辑功能
真值表
EN 0 1 1 A x 0 1 Y Z 0 1
CMOS传输门
• vi = 0～Vdd
• 当C=0V，C =VDD时
– T1、T2截止，传输门截止
内容提纲 模拟与数字电路
Analog and Digital Circuits
• TTL逻辑门 • CMOS逻辑门 • 逻辑门主要参数
22_逻辑门电路
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
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模拟与数字电路 — 逻辑门电路
2
逻辑门电路
• 实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路 • 常用集成逻辑门电路
CMOS非门
Vcc
• 设VTN = 2V，VTP = – 2V，VDD = 10V
A 0V
VDD
SP
R1 T1 A
EN
R2
R4 T3 vGSN vGSP
0V 10V -10V 0V TN 截止 导通 TP 导通 截止 Y 10V 0V 0V
A
D
TP Y TN
G SD
+10V
T2
D Y T4
10V
真值表