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1、第二章基本逻辑运算及集成逻第二章基本逻辑运算及集成逻辑门辑门第1页，本讲稿共30页学习要求：学习要求：n掌握逻辑代数的基本概念，学会用逻辑函数描述逻辑问题的基本方法。n掌握集成逻辑门的功能分析及应用。第2页，本讲稿共30页2.1基本逻辑运算基本逻辑运算n 逻辑运算是逻辑思维和逻辑推理的数学描述逻辑运算是逻辑思维和逻辑推理的数学描述.具有具有“真真”“假假”两种可能两种可能,并且可以判定其并且可以判定其“真真”“假假”的陈述语句叫逻辑变的陈述语句叫逻辑变量量.用用ABCD表示表示.逻辑变量只有逻辑变量只有“真真”“假假”两种可能两种可能,在逻辑数学在逻辑数学中中,把把“真真”“假假”称为逻辑变量
2、的取值称为逻辑变量的取值,简称逻辑值简称逻辑值,也叫逻辑常也叫逻辑常量量,用用“1”表示表示“真真”,用用“0”表示表示“假假”.虽然虽然“1”和和“0”叫逻辑值叫逻辑值,但但是它们没有是它们没有“大小大小”的含义的含义,也无数量的含义也无数量的含义.n一个结论成立与否一个结论成立与否,取决于与其相关的前提条件是否成立取决于与其相关的前提条件是否成立.结论结论与前提条件之间的因果关系叫逻辑函数与前提条件之间的因果关系叫逻辑函数.通常记作通常记作F=f(A,B,C)n逻辑函数逻辑函数F也是一个逻辑变量也是一个逻辑变量,也叫输出变量也叫输出变量.因此它们也因此它们也只有只有“1”和和“0”两种取值
3、两种取值,相对地把相对地把A,B,C叫做输入变量叫做输入变量.第3页，本讲稿共30页1.与运算（与运算（）只有当决定一事件结果的所有条件同时具备时只有当决定一事件结果的所有条件同时具备时,结果才能发生结果才能发生.A BF0 0 00 1 01 0 01 1 1逻辑式：F=A B=ABa.国际流行b.IEEE 标准c.中国标准&ABFFFAABB逻辑门：与门第4页，本讲稿共30页A BF0 0 00 1 11 0 11 1 12.或运算（或运算（+）决定事件结果决定事件结果的所有条件中的所有条件中,只要有一个满足只要有一个满足,结果就结果就会发生会发生.逻辑式：F=A+B11a.standar
4、db.IEEE standardc.China standard FBFFAAABB或门：第5页，本讲稿共30页3.非运算非运算（）非运算是逻辑的否定非运算是逻辑的否定,当条件具备时当条件具备时,结果不会发生结果不会发生,当条件不具备时当条件不具备时,结果一结果一定会发生定会发生.逻辑式：F=A F0 11 0 1 1 a.standardb.IEEE standardc.China standard 第6页，本讲稿共30页2.2常用复合逻辑常用复合逻辑1.与非逻辑A AB BF F&A AB BF F2.或非逻辑或非门第7页，本讲稿共30页3.异或逻辑A BF0 0 00 1 11 0 11
5、 1 0=1ABF=ABFA BF0 0 10 1 01 0 01 1 14.同或逻辑F=A B=第8页，本讲稿共30页n“与或非”逻辑是“与”,“或”,“非”三种基本逻辑的组合.先“与”再“或”最后“非”。5.与或非逻辑与或非逻辑&第9页，本讲稿共30页异或逻辑与同或逻辑公式F=AF=AB BF=AF=AB BAA=1AA=0AA=0AA=1A0=AA1=AA1=AA0=AAB=AB=ABAB=AB=ABAB=BAAB=BAA(BC)=(AB)CA(BC)=(AB)CA(BC)=ABACA+(BC)=(A+B)(A+C)第10页，本讲稿共30页2.3正负逻辑正负逻辑n一一)正负逻辑正负逻辑:
6、在数字系统中在数字系统中,逻辑值是用逻逻辑值是用逻辑电平表示的辑电平表示的.若用逻辑高电平若用逻辑高电平UOH表示逻辑表示逻辑“真真”,用逻辑电平用逻辑电平UOL表示逻辑表示逻辑“假假”,则称为正则称为正逻辑逻辑;反之反之,则称为负逻辑则称为负逻辑.n二二)逻辑运算的优先级别逻辑运算的优先级别:在求解逻辑函数时在求解逻辑函数时,应首先应首先进行级别高的逻辑运算进行级别高的逻辑运算.n三三)逻辑运算的完备性逻辑运算的完备性:任何数字系统都可以用任何数字系统都可以用“与与”“或或”“非非”逻辑门来实现逻辑门来实现.称它们称它们为完备集为完备集.“与非与非”“或非或非”“与或非与或非”都都是完备集是
7、完备集.第11页，本讲稿共30页2.4集成逻辑门集成逻辑门n 把若干个有源器件和无源器件及其连线把若干个有源器件和无源器件及其连线,按照一按照一定的功能要求定的功能要求,制作在同一块半导体基片上制作在同一块半导体基片上,这样这样的产品叫集成电路的产品叫集成电路.若它完成的功能是逻辑功能或若它完成的功能是逻辑功能或数字功能数字功能,则称为逻辑集成电路或数字集成电路则称为逻辑集成电路或数字集成电路.最简单的数字集成电路是集成逻辑门最简单的数字集成电路是集成逻辑门.n集成逻辑门集成逻辑门,按照其组成的有源器件的不同可分为两按照其组成的有源器件的不同可分为两大类大类:一类是双极性晶体管逻辑门一类是双极
8、性晶体管逻辑门;另一类是单极性另一类是单极性绝缘栅场效应管逻辑门绝缘栅场效应管逻辑门,简称简称MOS门门.第12页，本讲稿共30页2.4.1 TTL与非门第一级V1多射级输入（与）TTL与非门的各级工作状态总目录总目录退出退出1.4V V2,V5饱和UT：阀值电压1.4VUOFF：开门电平 UON：关门电平总目录总目录退出退出目录目录AB段（截止区）:Ui=0.6V V2,V5截止BC段（线性区）0.6Ui1.3V V2导通,V5截止 V2输入电阻=R3 V2反相放大CD段（转折区）:1.3=Ui1.4V V2,V5导通 V2输入电阻=R3/Rbe5V2的放大倍数增加Ui第15页，本讲稿共30
9、页ROFF关门电阻=0.7KRON 关门电阻=2KTTL门输入电阻与输入电压的关系RI2K时 UI=VH总目录总目录退出退出目录目录两个双极型输出管的基极接有下拉电阻。当当Vi=ViH时，时，T2，T4导通，导通，T1，T3截止，截止，Vo=VoL。当当Vi=ViL时，时，T1，T3导通，导通，T2，T4截止，截止，Vo=VoHViVoT1T2T3T4VD第29页，本讲稿共30页用T2，T4取代R1，R2，形成有源下拉式结构。当当=ViH时，时，T2，T3和和T6导通，导通，T1，T4和和T5截止，截止，Vo=VoL。当当Vi=ViL时，时，T1，T4和和T5导通，导通，T2，T3和和T6截止，截止，Vo=VoH 由于T5，T6导通内阻很小，所以负载电容CL的充放电时间很短，从而 有效地减少了电路的传输延迟时间。目前BiCMOS反相器的传输延迟时间可以减少到1ns以下。总目录总目录退出退出目录目录T1T2T3T4T5T6ViV0VD第30页，本讲稿共30页