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1、第二章 逻辑门电路本讲稿第一页，共十九页2.2基本逻辑门电路基本逻辑门电路1.与门电路与门电路UA=UB=0VUF=UA(或或UB)+0.7V=0.7VUA(或或UB)=3V，UB(或或UA)=0VUF=UB+0.7V=0.7VUA=UB=3VUF=UA(或或UB)+0.7V=3.7V如果将高于如果将高于3V电平代表逻辑电平代表逻辑1，低，低于于0.7V电平代表逻辑电平代表逻辑0，将上述结，将上述结果画在同一表中。果画在同一表中。输入输入输出输出UAUBUF000010100111与逻辑真值表与逻辑真值表表中逻辑关系：表中逻辑关系：输入全输入全1，输出为，输出为1，否则输出为，否则输出为0。逻
2、辑符号：逻辑符号：本讲稿第二页，共十九页本讲稿第三页，共十九页2.或门电路或门电路UA=UB=0VUF=UA(或或UB)-0.7V=-0.7VUA(或或UB)=3V，UB(或或VA)=0VUF=UA-0.7V=2.3VUA=UB=3VUF=UA(或或UB)-0.7V=2.3V如果将高于如果将高于2.3V电平代表逻辑电平代表逻辑1，低于低于0V电平代表逻辑电平代表逻辑0，将上述结，将上述结果画在同一表中。果画在同一表中。输入输入输出输出UAUBUF000011101111与逻辑真值表与逻辑真值表表中逻辑关系：表中逻辑关系：输入全输入全0，输出为，输出为0，否则输出为，否则输出为1。逻辑符号：逻辑
3、符号：本讲稿第四页，共十九页本讲稿第五页，共十九页3.非门电路非门电路UA=0VUF=3VUA=3VUF=UC=0.3V如果将高于电平如果将高于电平3V代表逻辑代表逻辑1，低于，低于0.3V电平电平代表逻辑代表逻辑0，将上述结果画在同一表中。将上述结果画在同一表中。0110非逻辑真值表非逻辑真值表表中逻辑关系：表中逻辑关系：入有入有0，出为，出为1，入有，入有1，出为，出为0。逻辑符号：逻辑符号：AF=本讲稿第六页，共十九页非门（反向器）非门（反向器）本讲稿第七页，共十九页与非逻辑运算与非逻辑运算F1=AB或非逻辑运算或非逻辑运算F2=A+B与或非逻辑运算与或非逻辑运算F3=AB+CDABF1
4、 ABF21ABF3CD1 4.复合逻辑门复合逻辑门本讲稿第八页，共十九页ABF1 01 10 10 01100逻辑表达式逻辑表达式F=A B=AB+AB ABF=1逻辑符号逻辑符号逻辑表达式逻辑表达式F=A BABF1 01 10 10 00011 异或运算异或运算 同或运算同或运算“”异或逻辑异或逻辑运算符运算符=A B“”同或逻辑同或逻辑运算符运算符ABF=1逻辑符号逻辑符号ABF=本讲稿第九页，共十九页同或、异或运算同或、异或运算ABF2F1ABF1F2本讲稿第十页，共十九页5.正逻辑和负逻辑正逻辑和负逻辑在数字电路中，通常用电路的高电平和低电平来分别代表在数字电路中，通常用电路的高电
5、平和低电平来分别代表逻辑逻辑1 1和逻辑和逻辑0 0，在这种规定下的逻辑关系称为，在这种规定下的逻辑关系称为正逻辑正逻辑。反。反之称为之称为负逻辑负逻辑。对于一个数字电路，既可以采用正逻辑，也可采用负逻辑。对于一个数字电路，既可以采用正逻辑，也可采用负逻辑。同一电路，如果采用不同的逻辑规定，那么电路所实现的同一电路，如果采用不同的逻辑规定，那么电路所实现的逻辑运算是不同的。逻辑运算是不同的。负逻辑负逻辑输入输入 输输 出出 X YX YL L L L H HL L L L H HL H H L L HL H H L L HH L H L L HH L H L L HH H H H L LH H
6、 H H L L110010101000111001110001正逻辑正逻辑输入输入 输输 出出 X Y X Y 或或 与与 或非或非 与非与非L L L L H HL L L L H HL H H L L HL H H L L HH L H L L HH L H L L HH H H H L LH H H H L L001101010111000110001110除在特殊情况下注明为负逻辑外，通常采用正逻辑。除在特殊情况下注明为负逻辑外，通常采用正逻辑。非非或或非非 与与 或或与与本讲稿第十一页，共十九页数字系统设计中，不是采用正逻辑就是采用负逻辑，而不数字系统设计中，不是采用正逻辑就是采用
7、负逻辑，而不能混合使用。本书中采用正逻辑概念能混合使用。本书中采用正逻辑概念正负逻辑对应的门电路正负逻辑对应的门电路 正逻辑正逻辑 负逻辑负逻辑或门（或门（OR）与门与门与门（与门（AND）或门或门与非门（与非门（NAND）或非门或非门或非门（或非门（NOR）与非门与非门异或门（异或门（XOR）同或门同或门同或门（同或门（XAND）异或门异或门本讲稿第十二页，共十九页四四.三态门三态门1工作原理工作原理当当CS=0T5饱饱和和导导通通T6截截止止 T7导导通通T4截截止止；同同时时CS=0UB1=0.7V (不不管管A、B是是什什么么逻逻辑辑电电平平)T2和和T3截截止止，输输出出端端F既既不
8、不为为高高电电平平，也也不不是是低低电电平平，称为称为“高阻高阻”态。态。当当CS=1T5处处于于倒倒置置状状态态T6饱饱和和、T7截截止止电电路路处处于于正正常常的的与与非非门门工工作状态。作状态。输输出出端端有有三三种种状状态态：高高阻阻、高高电电平平和和低低电电平平。当当CS=1时时，电电路路处处于于逻逻辑辑门门的的正正常常状状态态，当当CS=0时时，输输出出均均为为高高阻阻态态,，这这样样的的三三态态门门称称为为高高电电平平有有效效三三态态门门。反反之之，称称为为低低电平有效三态门电平有效三态门。高电平有效高电平有效 低电平有效低电平有效 本讲稿第十三页，共十九页高电平有效三态门高电平
9、有效三态门:使能端有效时（逻辑使能端有效时（逻辑1），输出状态取决于输入状态；），输出状态取决于输入状态；使能端无效时（逻辑使能端无效时（逻辑0），输出呈现高阻抗状态，输出与后面的），输出呈现高阻抗状态，输出与后面的电路断开电路断开低电平有效三态门低电平有效三态门:使能端有效时（逻辑使能端有效时（逻辑0），输出状态取决于输入状态；），输出状态取决于输入状态；使能端无效时（逻辑使能端无效时（逻辑1），输出呈现高阻抗状态，输出与后面的），输出呈现高阻抗状态，输出与后面的电路断开电路断开使能端使能端EN入入 出出使能端使能端EN入入 出出高电平有效三态门高电平有效三态门低电平有效三态门低电平有效三态
10、门本讲稿第十四页，共十九页高电平有效三态与非门真值表高电平有效三态与非门真值表CS数据输入端数据输入端输出端输出端FAB10010111011100高阻高阻高电平有效高电平有效三态与非门符号三态与非门符号本讲稿第十五页，共十九页2应用应用单向数据传送总线单向数据传送总线 单单向向总总线线是是分分时时传传送送的的总总线线，每每次次只只能能传传送送A A1 1、A A2 2、A A3 3中中的的一一个个信信号号。当当三三个个三三态态门门中中的的某某一一个个片片选选信信号号为为1 1时时，其其输输入入端端的的数数据据传传送送到到总总线线上上(数数据据的的非非)。当当三三态态门门的的片片选选信信号号都
11、都为为0 0时时，不不传传送送信信号号，总总线线与与各各三三态态门门呈呈断断开开状态状态(高阻高阻)。双向数据传送总线双向数据传送总线 电电路路可可以以实实现现总总线线上上三三态态门门之之间间的的数数据据分分时时双双向向传传送送，图图中中，D D1 1可可传传送送到到总总线线上上，总总线线上上的的数数据据也可传送给也可传送给D D2 2。单向数据总线单向数据总线双向数据总线双向数据总线本讲稿第十六页，共十九页2.6数字集成电路使用注意的问题数字集成电路使用注意的问题1.输出端的连接输出端的连接除除特特殊殊电电路路外外，一一般般集集成成电电路路的的输输出出端端不不允允许许直直接接接接电电源源或地
12、，输出端也不允许并接使用。或地，输出端也不允许并接使用。2.不用输入端的处理不用输入端的处理与门和与非门通过电阻接正电源或使用端并接。与门和与非门通过电阻接正电源或使用端并接。或门和或非门接地或与使用端并接。或门和或非门接地或与使用端并接。3.CMOS电路的储电防护电路的储电防护由由于于CMOS电电路路为为高高输输入入阻阻抗抗器器件件，电电路路部部件件间间绝绝缘缘层层薄薄，易易感感受受静静电电高高压压。因因而而CMOS电电路路不不用用输输入入端端一一定定不不能能悬悬空。空。4.CMOS电路与电路与TTL电路的连接电路的连接CMOS和和TTL电电路路之之间间连连接接必必须须满满足足两两个个条条件
13、件:(1)电电平平匹匹配。配。(2)电流匹配。电流匹配。本讲稿第十七页，共十九页小结小结1实实现现逻逻辑辑运运算算的的电电路路称称为为逻逻辑辑门门电电路路，组组成成门门电电路路的的关关键器件是二极管、晶体管和键器件是二极管、晶体管和MOS场效应管。场效应管。2在在逻逻辑辑体体制制中中有有正正、负负逻逻辑辑的的规规定定，本本书书主主要要采采用用正正逻逻辑辑。同同样样一一个个逻逻辑辑门门电电路路，利利用用正正、负负逻逻辑辑等等效效变变换换原原则则，可以达到灵活运用的目的。可以达到灵活运用的目的。3逻逻辑辑门门电电路路的的主主要要技技术术参参数数为为输输入入和和输输出出高高、低低电电平平，扇入、扇出
14、系数，噪声容限，传输延迟时间及功耗等。扇入、扇出系数，噪声容限，传输延迟时间及功耗等。4TTL逻逻辑辑门门电电路路是是当当前前应应用用较较广广泛泛的的门门电电路路之之一一，其其特特点是输出阻抗低，带负载能力较强，开关速度较高。点是输出阻抗低，带负载能力较强，开关速度较高。5为为了了实实现现线线与与的的逻逻辑辑功功能能，可可以以采采用用OC门门。利利用用三三态态门门可以构成传送数据总线。可以构成传送数据总线。本讲稿第十八页，共十九页小结小结6ECL逻逻辑辑门门电电路路的的特特点点是是：开开关关速速度度最最高高，功功耗耗较较大大，噪声容限低。噪声容限低。7CMOS逻逻辑辑门门电电路路是是目目前前应
15、应用用较较广广泛泛的的另另一一种种逻逻辑辑门门电电路路。与与TTL门门电电路路相相比比，它它的的优优点点是是功功耗耗低低，扇扇出出系系数数大大(指指带带同同类类门门负负载载)，噪噪声声容容限限大大，开开关关速速度度与与TTL门门接接近近，有取代有取代TTL门之趋势。门之趋势。8NMOS逻逻辑辑门门电电路路结结构构简简单单，易易于于集集成成化化，因因而而在在大大规规模集成电路中应用较多。模集成电路中应用较多。9在在逻逻辑辑门门电电路路的的实实际际应应用用中中，要要注注意意输输入入、输输出出端端的的处处理理，有有可可能能遇遇到到不不同同类类型型门门电电路路之之间间，门门电电路路与与负负载载之之间间的接口技术问题以及抗干扰问题。的接口技术问题以及抗干扰问题。本讲稿第十九页，共十九页