1、,2.1 邏輯門電路, 基本門電路:與門、或門、非門（又稱反相器）。,第2章 邏輯門電路,與門 或門 非門,2.1.1 非門,定義：輸入與輸出信號(hào)狀態(tài)滿足“非”邏輯關(guān)系。,非門電路：,邏輯符號(hào)：,波形圖：,A=1（+5V）時(shí)，T導(dǎo)通，L輸出0.2V0.3V,即：L=0；,A=0（0V）時(shí)，T截止，L輸出近似+5V,即：L=1；,2.1.2 與門,與門電路：,邏輯符號(hào)：,與門波形圖：,1）兩個(gè)輸入，一個(gè)輸出 2）分析電路，（圍繞導(dǎo)通與否，先看輸入，再分析輸出） 3）確定邏輯關(guān)系，L=AB,2.1.3 或門,或門電路：,邏輯符號(hào)：,或門波形圖：,1）兩個(gè)輸入，一個(gè)輸出 2）分析電路，（圍繞導(dǎo)通與否

2、，先看輸入，再分析輸出） 3）確定邏輯關(guān)系，L=A+B,2.1.4 其他常見門電路,1. 與非門,與非門電路：,邏輯符號(hào)：,與非門波形圖：,邏輯關(guān)系式：,提 示, 常用門電路也可以由基本門電路“非門”、“與門”、“或門”間接構(gòu)成。例如： 通常我們將由邏輯符號(hào)表示的邏輯電路稱為“邏輯圖”。,2. 或非門,或非門電路：,邏輯符號(hào)：,或非門波形圖：, 能夠?qū)崿F(xiàn) “或非”邏輯關(guān)系的電路均稱為“或非門”。在一個(gè)或門的輸出端連接一個(gè)非門就構(gòu)成了“或非門”，如下圖所示。,如圖藍(lán)色線條時(shí)刻,L輸出為,3. 異或門,異或門電路：,邏輯符號(hào)：,雙輸入端異或門波形圖：, 能夠?qū)崿F(xiàn) “異或”邏輯關(guān)系的電路均稱為“異或

3、門”。異或門可由非門、與門和或門組合而成，如下圖所示。,提 示 當(dāng)輸入端A、B 的電平狀態(tài)互為相反時(shí)，輸出端L一定為高電平；當(dāng)輸入端A、B的電平狀態(tài)相同時(shí)輸出L一定為低電平。,4. 同或門,同或門電路：,邏輯符號(hào)：,雙輸入端同或門波形圖：,提 示 當(dāng)輸入端A、B 的電平狀態(tài)互為相反時(shí)，輸出端L一定為低電平；而當(dāng)輸入端A、B 的電平狀態(tài)相同時(shí)，輸出端 L 一定為高電平。, 能夠?qū)崿F(xiàn) AB “同或”邏輯關(guān)系的電路均稱為“同或門”。由非門、與門和或門組合而成的同或門及邏輯符號(hào)如下圖所示。,2.2 不同系列門電路,目前使用的門電路大多為集成門電路，最常用的是TTL系列和CMOS系列。在兩種不同系列的門

4、電路中，他們雖具有相同的邏輯功能而兩者的結(jié)構(gòu)、制造工藝卻不同，其外形尺寸、性能指標(biāo)也有所差別。 因此有必要了解兩種不同系列門電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及主要特性，以便在實(shí)際設(shè)計(jì)中合理選擇芯片。,2.2.1 TTL系列門電路, TTL（晶體管晶體管邏輯）門電路只制成單片集成電路。輸入級(jí)由多發(fā)射極晶體管構(gòu)成，輸出級(jí)由推挽電路（功率輸出電路）構(gòu)成。標(biāo)準(zhǔn)TTL與非門如下圖所示。, 標(biāo)準(zhǔn)TTL與非門, 電路工作原理,電路組成,2. 邏輯關(guān)系,3. 分析負(fù)載情況, 小 結(jié),（1）輸入信號(hào)與輸出信號(hào)符合與非邏輯關(guān)系。,（2）拉電流與灌電流：輸出為高電平時(shí)，向負(fù)載輸出的電流稱為拉電流； 輸出端L為低電平時(shí)，負(fù)載

5、電流流入輸出端L并經(jīng)T4流向地端，稱為灌電流。,（4）若某一輸入端懸空，無(wú)論其他輸入端接高電平或是低電平，懸空端的作用相當(dāng)于接高電平。在實(shí)際應(yīng)用中，為避免引入干擾不用的輸入端一般不允許懸空。,（3）若輸出端L所接的負(fù)載較重（即負(fù)載從輸出端汲取的控制電流較大），輸出的高電平經(jīng)電阻R4后會(huì)略有下降。,（5）TTL與非門74LS00集成電路示意圖, 4個(gè)雙輸入與非門， 此類電路多數(shù)采用雙列直插式封裝。,2.2.2 MOS系列門電路, CMOS門電路舉例, CMOS非門電路, CMOS與非門, CMOS或非門,工作原理 A為高電平，T1截止T2導(dǎo)通，L為低電平，符合非邏輯關(guān)系。,工作原理 A、 B同為

6、高電平時(shí)T1 、T2截止， T3 、T4導(dǎo)通，L為低電平，符合與非邏輯關(guān)系。反之亦然。,工作原理 請(qǐng)自行分析,2-2,2.3 門電路綜合應(yīng)用,2.3.1 三選二電路,例1：,由于檢測(cè)危險(xiǎn)的報(bào)警器自身也可能出現(xiàn)差錯(cuò)，因此為提高報(bào)警信號(hào)的可靠性，在每個(gè)關(guān)鍵部位都安置了三個(gè)同類型的危險(xiǎn)報(bào)警器，如下圖所示。只有當(dāng)三個(gè)危險(xiǎn)報(bào)警器中至少有兩個(gè)指示危險(xiǎn)時(shí)，才實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)操作。這就是三選二電路。,1） 根據(jù)題意作出真值表,2） 根據(jù)真值表確定標(biāo)準(zhǔn)“與或”表達(dá)式,3） 卡諾圖化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)“與或”表達(dá)式,4）畫出邏輯圖,1,1,1,1,提 示 在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中常用與非門集成電路芯片。為此，用摩根定理進(jìn)行如下變換：,用與

7、非門構(gòu)成的三選二電路,2.3.2 產(chǎn)品分類電路,例2：,某產(chǎn)品出廠前，要檢查 4個(gè)重要參數(shù)A、B、C、D 是否在允許的誤差范圍之內(nèi)。分別使用4種數(shù)字測(cè)量裝置對(duì)這4個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。若所測(cè)參數(shù)在允許范圍內(nèi)，裝置輸出高電平1；若測(cè)得的參數(shù)超出了允許范圍，裝置輸出低電平0。,1）列真值表, 當(dāng)所有4個(gè)參數(shù)都在允許范圍內(nèi)時(shí)，電路的輸出端 L1 為1。 當(dāng)只有B 超出允許范圍時(shí)，輸出端L2為1。 當(dāng)只有B 和D 超出允許誤差范圍時(shí)，輸出端L3應(yīng)為1。 在所有其他情況下，輸出端L4為1，說(shuō)明產(chǎn)品是廢品。,1,1,1,1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1,1,2) 寫出邏輯表達(dá)式,寫成與非形式的邏輯

8、表達(dá)式,3) 滿足以上邏輯關(guān)系的產(chǎn)品分類電路，如下圖所示：,2.3.3 門電路組成數(shù)字信號(hào)源, 概 述, 實(shí) 例,數(shù)字信號(hào)源可由產(chǎn)生脈沖波形的振蕩電路構(gòu)成。在數(shù)字電路的應(yīng)用中，它可提供連續(xù)的且具有一定頻率（周期）的脈沖信號(hào)。可作為微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)等數(shù)字電路的時(shí)鐘信號(hào)源。,1. 可變頻率TTL振蕩器,2. 固定頻率TTL振蕩器,可應(yīng)用在哪些地方？,2.3.4 門電路構(gòu)成控制門, 與門控制電路, 或門控制電路,可應(yīng)用在什么地方？,2.3.4 門電路組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器, 什么是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)：一個(gè)是穩(wěn)定狀態(tài)，另一個(gè)是非穩(wěn)定狀態(tài)，也稱為暫態(tài)。,1. 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯電

9、路,2. 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯電路,積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路,積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器波形,3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的定時(shí)控制脈沖門電路方框圖及其波形圖,用于移位電路、計(jì)數(shù)電路和存儲(chǔ)電路等。,2.4 常用IC門簡(jiǎn)介(Integrate Circuit),本節(jié)內(nèi)容提要,2.4.1TTL系列數(shù)字電路的分類及 主要參數(shù)指標(biāo),2.4.2其他常用TTL門電路,2.4.3常用CMOS門電路,TTL系列數(shù)字電路的主要參數(shù)指標(biāo),（1）高電平輸出電壓VOH：2.7 3.4V,（2）高電平輸出電流I0H：,（3）低電平輸出電壓VOL：0.2 0.5V,（4）低電平輸出電流IOL,（5）高電平輸入電壓VIH：一般為2V,（6）

10、高電平輸入電流IIH,（7）低電平輸入電壓VIL：一般為0.8V,2.4 常用IC門簡(jiǎn)介,（8） 低電平輸入電流IIL,（9） 輸出短路電流IOS,（10）電源電流,（11）傳輸延遲時(shí)間tPLH和tPHL,（12）時(shí)鐘脈沖fmax,IOH和IOL反映芯片帶載能力 IIH和IIL反映其對(duì)前級(jí)集成電路的影響,2.4.1TTL系列數(shù)字電路的分類及主要參數(shù)指標(biāo),TTL系列數(shù)字電路分類,2. TTL系列數(shù)字電路的主要參數(shù)指標(biāo),3. TTL與非門輸入特性和輸出特性,TTL系列數(shù)字電路分類,按集成度大小分類,按邏輯功能分類,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分類,小規(guī)模集成電路 中規(guī)模集成電路 大規(guī)模集成電路 超大規(guī)模的集成電路。

11、,CV54/74系列 CV54/74H系列 CV54/74S系列 CV54/74LS系列,小規(guī)模集成電路,小規(guī)模集成電路集成度比較低，大多數(shù)是 與門、或門、與非門、或非門、與或非門、反相器、三態(tài)門、鎖存器、觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)、多諧振蕩器； 以及一些擴(kuò)展門、緩沖器、驅(qū)動(dòng)器等比較基本、簡(jiǎn)單、通用的數(shù)字邏輯單元電路。 可以根據(jù)電路設(shè)計(jì)需要利用手冊(cè)從中選擇適用的電路構(gòu)成所需的各種數(shù)字邏輯電路。,中規(guī)模集成電路 大規(guī)模集成電路,中、大規(guī)模集成電路的集成度比較高，大多數(shù)是一些具有特定邏輯功能的邏輯電路。其中包括：加法器、累加器、乘法器、比較器、奇偶發(fā)生器/校驗(yàn)器、算術(shù)運(yùn)算器、多（四、六、八）觸發(fā)器、寄存器堆、

12、時(shí)鐘發(fā)生器、碼制轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)選擇器/多路開關(guān)、譯碼器/分配器、顯示譯碼器/驅(qū)動(dòng)器、位片式處理器片、異步計(jì)數(shù)器、同步計(jì)數(shù)器、A/VD和VD/A轉(zhuǎn)換器、隨機(jī)存取器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM/PROM/EPROM/EEPROM）、處理機(jī)控制器和支持功能器件等。,2.4.2 其他常用TTL門電路,集電極開路門電路（OC門）,2. 三態(tài)門,3. 驅(qū)動(dòng)電路, 問題的提出,在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)要將n 個(gè)門電路的輸出端連接在一起，稱為“線與”。 試分析：當(dāng)其中一個(gè)F2輸出為低電平，另一個(gè)F1輸出為高電平時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么狀況？,i 過大一方面會(huì)使與非門F2的輸出低電平狀態(tài)受到破壞（使L2=1）；另一方面會(huì)使與非門F1的T3管燒壞。所以，實(shí)際應(yīng)用中這種接法是不允許的。, 問題的解決,集電極開路的TTL門電路，又稱“OC門”