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1、第九章 逻辑门电路本讲稿第一页，共二十八页逻辑门电路*第一节 基本逻辑门电路 电子技术中的电信号可分为两大类,模拟信号和数字信号。模拟信号是连续变化的，处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。前面讨论的放大电路属模拟电路。数字信号是不连续的脉冲信号，处理数字信号的电路称为数字电路。数字电路的组成、工作特点与模拟电路有很大的差别，分析方法也有很大的不同。基本逻辑门电路属于数字电路。本讲稿第二页，共二十八页逻辑门电路*电路是指具有一个或多个输入端，但只有一个输出端的开关电路。当它的输入信号满足某种条件时，门电路开启，有信号输出；反之，门电路关闭，无信号输出。门电路的输入和输出之间存在着一定的因果关系，
2、即逻辑关系，所以又称逻辑门电路。为了描述逻辑关系，通常用数字符号“0”和“1”来表示某一事物的对立状态，如电位的“高”或“低”，脉冲的“有”或“无”等。这里的“0”和“1”不是表示数值大小，而是表示逻辑变量的两种状态。在逻辑电路中,通常是用“1”来表示高电平(24 V)，用“0”来表示低电平(035 V)。本讲稿第三页，共二十八页逻辑门电路*一、“与”门电路 1“与”逻辑关系 开关S1和S2接通状态与灯HL是否亮的这种因果关系称“与”逻辑关系。表91 串联开关电路 S1S2HL开开灭开关灭关关灭关开亮本讲稿第四页，共二十八页逻辑门电路*2“与”门电路 能实现“与”逻辑功能的电路称“与”门电路，
3、简称“与”门。图92所示为具有两个输入端的“与”门的逻辑符号。图中A、B为输入端，Y为输出端。Y和A、B之间是“与”逻辑关系，“与”逻辑的逻辑表达式为：Y=AB 图92 “与”门的逻辑符号 式中“”读作“与”，从形式上看其逻辑表达式和代数中的乘法相似，所以“与”逻辑又称逻辑乘。本讲稿第五页，共二十八页逻辑门电路*“与”门逻辑关系除了用逻辑表达表示外，还可用真值表表示。真值表是一种表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态对应关系的表格。在上面的分析结果列表中，当“开”、“亮”为真，而“关”、“灭”为假，若真对应逻辑1，假对应逻辑0，则得到表92，它包括了全部可能的输入值组合及其对应的输出值。这就是“
4、与”门电路的真值表。从真值表和逻辑表达式可看出，“与”门的逻辑功能是：“有0出0；全1出1”。“与”门的输入端可以不止两个，但逻辑关系是一致的。本讲稿第六页，共二十八页逻辑门电路*表92 “与”门真值表ABY000010100111本讲稿第七页，共二十八页逻辑门电路*二、“或”门电路 1“或”逻辑关系 开关S1和S2接通状态与灯HL是否亮的这种因果关系称“或”逻辑关系。表93 并联开关电路 S1S2HL开开灭开关亮关开亮关关亮本讲稿第八页，共二十八页逻辑门电路*2“或”门电路 能实现“或”逻辑功能的门电路称“或”门电路，简称“或”门。具有两个输入端的“或”门电路的逻辑符号如图94所示。“或”门
5、的逻辑表达式为：Y=A+B 图94“或”门电路的逻辑符号 式中“+”读作“或”，从形式上看其逻辑表达式与算术加法相似，所以“或”逻辑又称逻辑加。本讲稿第九页，共二十八页逻辑门电路*同理在上面的分析结果列表中，当“开”、“亮”为真，而“关”、“灭”为假，若真对应逻辑1，假对应逻辑0，则得到表94，它包括了全部可能的输入值组合及其对应的输出值。这就是“或”门电路的真值表。从“或”门的逻辑表达式和真值表可看出“或”门的逻辑功能是：“有1出1，全0出0”。“或”门的输入端可以不止两个，但逻辑关系是一样的。本讲稿第十页，共二十八页逻辑门电路*表94 “或”门真值表ABY000011101111本讲稿第十
6、一页，共二十八页逻辑门电路*三、“非”门电路 1“非”逻辑关系 开关S接通状态与灯HL是否亮的这种因果关系称“非”逻辑关系。2“非”门电路 能实现“非”逻辑功能的门电路称“非”门电路，简称“非”门。“非”门电路的逻辑符号如图96所示。“非门”只有一个输入端和一个输出端。本讲稿第十二页，共二十八页逻辑门电路*“非”门的逻辑表达式为：Y=A 图96“非”门电路的逻辑符号 式中，A读作“A非”或“A反”。“非”门的真值表如表95所列。由“非”门的逻辑表达式和真值表可知“非”门的逻辑功能是“有0出1，有1出0”。本讲稿第十三页，共二十八页逻辑门电路*表95 “非”门真值表 上述三种门电路是最基本的逻辑
7、门，将这些门电路适当组合还能构成复合逻辑门。下面简单介绍复合逻辑门中的“与非”门、“或非”门及“异或”门。AY0110本讲稿第十四页，共二十八页逻辑门电路*四、复合逻辑门 1“与非”门 在“与”门后面接一个“非”门，就构成“与非”门，其逻辑结构及符号如图97所示。(a)电路 (b)逻辑符号图97“与非”门电路及逻辑符号本讲稿第十五页，共二十八页逻辑门电路*“与非”门的逻辑表达式为：Y=A B 由表达式可看出，A、B中有一个或一个以上为低电子“0”时，输出Y为高电平“1”；只有当A、B全为高电平“1”时，输出Y为低电平“0”。由此可得“与非”门的真值表，如表96所列。由真值表96可知，“与非”门
8、的逻辑功能是：“有0出1，全1出0”。“与非”门的输入端可以不止两个，但逻辑关系是一致的。本讲稿第十六页，共二十八页逻辑门电路*表96 “与非”门真值表ABY001011101110本讲稿第十七页，共二十八页逻辑门电路*2“或非”门 在“或”门后面接一个“非”门就构成“或非”门，其逻辑结构及符号如图98所示。(a)电路 (b)逻辑符号图98“或非”门电路及逻辑符号本讲稿第十八页，共二十八页逻辑门电路*“或非”门的逻辑表达式为：Y=A+B 由表达式可看出，A、B中有一个或一个以上为高电平“1”时，输出Y为低电平“0”；只有当A、B全为低电子“0”时，输出Y为高电平“1”。由此可得“或非”“门的真
9、值表，如表97所列。由真值表97可知，“或非”门的逻辑功能是：“有1出0,全0出1”。“或非”门的输入端可以不止两个，但逻辑关系是一致的。本讲稿第十九页，共二十八页逻辑门电路*表97 “或非”门真值表ABY001010100110本讲稿第二十页，共二十八页逻辑门电路*3“异或”门 图99所示为“异或”门的逻辑结构及逻辑符号。(a)电路 (b)逻辑符号图99“或非”门电路及逻辑符号本讲稿第二十一页，共二十八页逻辑门电路*“异或”门的逻辑表达式为：Y=AB+AB=AB 式中“”读作“异或”。“异或”门的真值表如表98所列。表98 “异或”门真值表ABY000011101110本讲稿第二十二页，共二
10、十八页逻辑门电路*由真值表可看出，“异或”门的逻辑功能是：“输入相同，输出为0；输入不同，输出为1”，即“相同出0，不同出1”。“异或”门是判断两个输入信号是否相同的门电路，也是一种常用的门电路。由于该电路输出为“1”时，必须是输入端异号相加的结果，故取名“异或”门。“异或”门只有两个输入端。本讲稿第二十三页，共二十八页逻辑门电路*逻辑门电路在应用时大多是组合门电路形式。除了上面讨论的几种简单组合逻辑门电路外，实际计算系统使用的是更为复杂的组合门电路，例如编码器、译码器、数据分配器等。为了使用方便，大多做成集成电路产品。无论是简单的或复杂的组合门电路，它们都是遵循各组合门电路的逻辑函数因果关系
11、。组合逻辑门电路的功能特点是：任何时刻的输出状态直接由当时的输入状态决定的。输入状态消失则相应的输出状态立即随之消失，电路没有记忆能力。本讲稿第二十四页，共二十八页逻辑门电路*第二节 集成逻辑门电路 第一节讨论的各种逻辑门电路，是由单个分立元件组成的，而在数字技术领域里，大量使用数字集成电路。按照电路所用器件的不同，数字集成电路可分为TTL集成逻辑门电路和CMOS集成逻辑门电路。图9-10（a）为TTL与非门引线图；图9-10（b）为CMOS非门引线图。本讲稿第二十五页，共二十八页逻辑门电路*（a）TTL与非门引线图 （b）CMOS非门引线图图910 引线图本讲稿第二十六页，共二十八页逻辑门电
12、路*所谓TTL集成逻辑门电路，是指晶体管一晶体管逻辑门电路，它的输入端和输出端都是由二极管或三极管组成，简称TTL电路。所谓CMOS集成逻辑门电路是指由场效晶体管构成的逻辑门电路。MOS集成电路具有工艺简单、集成度高、功耗低、抗干扰性能好等优点，因此中、大规模集成电路广泛采用MOS电路。集成电路使用中的几个问题：本讲稿第二十七页，共二十八页逻辑门电路*1TTL电路的电源正端通常标以“Ucc”，负端标以“GND”；而CMOS电路的电源正端标以“UDD”，负端标以“USS”，使用时，一般将“U SS”端接地。有些集成电路使用了正、负电源，此时应把“USS”端接负电源，一般正负电源的大小相等。2CMOS电路的输入阻抗高，当输入端处于开路状态时，极易受外界的静电感应而产生静电高电压。为了防止静电高压造成的击穿，厂家在生产器件时，已在输入端加入了保护电路，但为了安全起见，使用时仍须注意以下两点：（1）输入端不能悬空；（2)电源不能接反，也不能超压。本讲稿第二十八页，共二十八页