1、（2-1）,第三章 組合邏輯電路, 3.1邏輯器件概述, 3.2 邏輯門電路, 3.3 邏輯函數(shù)的實(shí)現(xiàn), 3.4 組合邏輯電路分析, 3.5 組合邏輯電路設(shè)計(jì), 3.6 組合邏輯電路競爭與冒險, 3.7 典型組合邏輯器件,（2-2）,門電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，與我們所講過的基本邏輯關(guān)系相對應(yīng)，門電路主要有：與門、或門、與非門、或非門、異或門等。,在數(shù)字電路中，一般用高電平代表1、低點(diǎn)平代表0，即所謂的正邏輯系統(tǒng)。, 3.1 邏輯器件概述,（2-3）,一.半導(dǎo)體二極管開關(guān)運(yùn)用特性,1、二極管的靜態(tài)特性和等效電路,1.靜態(tài)特性,鍺管,硅管,0.2,0.5,截止,導(dǎo)通,（2-4）,加正向電

2、壓時，二極管導(dǎo)通，管壓降可忽略。二極管相當(dāng)于一個閉合的開關(guān)。,加反向電壓時，二極管截止，反向電流可忽略。二極管相當(dāng)于一個斷開的開關(guān)。,（2-5）,2.等效電路,非線性變?yōu)榫€性,（2-6）,2.等效電路簡化特性及等效電路,V(V),i(mA),VT,D,A,B,Vr,等效,條件：,（2-7）,開關(guān)等效電路,“開”態(tài),“關(guān)”態(tài),（2-8）,二、半導(dǎo)體三極管開關(guān)運(yùn)用特性,1、三極管的三種工作狀態(tài),截止：IBICBO0，ICICEO0，VCEVCC，,飽和：ICIB，VCE0，,（2-9）,1.截止?fàn)顟B(tài)： 當(dāng)Vi小于三極管發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓時，IBICBO0，ICICEO0，VCEVCC，三極管工作在截止

3、區(qū)，對應(yīng)圖中的A點(diǎn)。,三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)的條件為：發(fā)射結(jié)反偏或小于死區(qū)電壓,三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)的開關(guān)等效電路,“關(guān)”態(tài),（2-10）,2.放大狀態(tài)： 當(dāng)VI為正值且大于死區(qū)電壓時，三極管導(dǎo)通。,三極管工作在放大狀態(tài)的條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,此時，若調(diào)節(jié)Rb則IBICVCE，工作點(diǎn)沿著負(fù)載線由A點(diǎn)B點(diǎn)C點(diǎn)D點(diǎn)向上移動。在此期間，三極管工作在放大區(qū)。,三極管工作在放大狀態(tài)的特點(diǎn)為：,（2-11）,3.飽和狀態(tài)： 保持VI不變，繼續(xù)減小Rb，當(dāng)VCE 0.7V時，集電結(jié)變?yōu)榱闫?，稱為臨界飽和狀態(tài)，對應(yīng)圖（b）中的E點(diǎn)。此時的集電極電流稱為集電極飽和電流，用ICS表示，基極電流稱為基極臨界

4、飽和電流，用IBS表示，有:,三極管工作在飽和狀態(tài)的條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏,三極管工作在飽和狀態(tài)的開關(guān)等效電路,“開”態(tài),（2-12）,三極管的開關(guān)特性：,（2-13）,1、電路組成,輸入級主要由多發(fā)射極管 T1 和基極電阻 R1 組成，用以實(shí)現(xiàn)輸入變量 A、B、C 的與運(yùn)算。 一旦滿足了放大的外部條件，它就具有放大作用，為迅速消散T2飽和時的超量存儲電荷提供足夠大的反向基極電流，從而大大提高了關(guān)閉速度。,三、TTL與非門,中間級起倒相放大作用，T2 集電極 C2 和發(fā)射極E2 同時輸出兩個邏輯電平相反的信號，分別驅(qū)動 T3和 T4。,輸出級由 T3、T4、 Rc4和D組成。其中 T3

5、 和 T4 構(gòu)成復(fù)合管，與 D構(gòu)成推拉式輸出結(jié)構(gòu)，提高了負(fù)載能力。,（2-14）,2、功能分析,1.輸入全為高電平3.6V,3.6 V 3.6 V 3.6 V,倒置放大,T2、T3 飽和導(dǎo)通， VB1=0.73=2.1（V ）,實(shí)現(xiàn)了與非門的邏輯功能之一：輸入全為高電平時，輸出為低電平,VC2=0.7+0.3=1（V ）,T4、D 截止，輸出 V0=0.3（V ）,由于 VBE1=2.1-3.6=-1.5（V ） T1處于倒置放大狀態(tài),（2-15）,2、功能分析,2.輸入有低電平0.3V,0.3V 0.3 V 3.6 V,實(shí)現(xiàn)了與非門的邏輯功能之一：輸入有低電平時，輸出為高電平,iC1=0,i

6、B1 iBS,T1處于深度飽和狀態(tài),T1導(dǎo)通， VB1=0.7+0.3=1（V ）,T2、T3 截止， VOH=5-0.7-0.7=3.6（V ）,（2-16）,3、TTL與非門的傳輸延遲時間,由于三極管存在開關(guān)時間，元、器件及連線存在一定的寄生電容，因此輸入矩形脈沖時，輸出脈沖將延遲一定時間。,輸入電壓波形下降沿 0.5 UIm 處到輸出電壓上升沿 0.5 Uom處間隔的時間稱截止延遲時間 tPLH。,輸入電壓波形上升沿 0.5 UIm 處到輸出電壓下降沿 0.5 Uom處間隔的時間稱導(dǎo)通延遲時間 tPHL。,平均傳輸延遲時間 tpd,tPHL,tPLH,tpd 越小，則門電路開關(guān)速度越高，

7、工作頻率越高。,（2-17）,1、幾種常用的TTL門電路芯片,地GND,外形,（四2輸入與非門，型號74LS00 ),電源VCC（+5V ）,五、其它功能的TTL門電路,（2-18）,常用TTL門電路,（2-19）,3. 多余輸入端的處理,與門和與非門的多余輸入端接邏輯 1 或者與有用輸入端并接。,TTL 電路輸入端懸空時相當(dāng)于輸入高電平，做實(shí)驗(yàn)時與門和與非門等的多余輸入端可懸空，但使用中多余輸入端一般不懸空，以防止干擾。,接 VCC,通過 1 10 k 電阻接 VCC,與有用輸入端并接,（2-20）,二極管與門,設(shè)二極管的飽和壓降 為0.3伏。, 3.2 邏輯門電路,（2-21）,二極管或門

8、,（2-22）,三極管非門,嵌位二極管,（三極管的飽和壓降 假設(shè)為0.3付）,（2-23）,與非門,（2-24）,求出函數(shù)的最簡“與-或”表達(dá)式； 將最簡“與-或”表達(dá)式變換成“與非-與非”表達(dá)式； 畫出與函數(shù)表達(dá)式對應(yīng)的邏輯電路圖。,1.用與非門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù), 3.3 邏輯函數(shù)的實(shí)現(xiàn),例 用“與非”門電路實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù),（2-25）,（2-26）,求出函數(shù)的最簡“或-與”表達(dá)式； 將最簡“或-與”表達(dá)式變換成“或非-或非”表達(dá)式； 畫出與函數(shù)表達(dá)式對應(yīng)的邏輯電路圖。,2.用或非門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù), 3.3 邏輯函數(shù)的實(shí)現(xiàn),例 用“或非”門電路實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù),（2-27）,（2-28）,求出函數(shù)的最簡“與-或”表達(dá)式； 將最簡“與-或”表達(dá)式變換成“與-或-非”表達(dá)式； 畫出與函數(shù)表達(dá)式對應(yīng)的邏輯電路圖。,3.用與或非門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù), 3.3 邏輯函數(shù)的實(shí)現(xiàn),例 用“與或非”門電路實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù),（2-29）,（2