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1、1关于电工电子技术逻辑门电路第1页，讲稿共38张，创作于星期二2第第1212章章 逻辑门电路逻辑门电路1.1.数制、数制转换、编码。数制、数制转换、编码。2.2.逻辑代数的运算法则、逻辑函数化简。逻辑代数的运算法则、逻辑函数化简。3.3.基本门电路。基本门电路。4.4.集成门电路。集成门电路。知识点：知识点：要求掌握：要求掌握：1.1.数制的概念及数制间转换方法。数制的概念及数制间转换方法。2.2.逻辑代数运算法则和逻辑函数的化简。逻辑代数运算法则和逻辑函数的化简。3.3.基本门电路的逻辑功能和特性。基本门电路的逻辑功能和特性。了解：了解：集成门电路逻辑功能和特性。集成门电路逻辑功能和特性。第
2、2页，讲稿共38张，创作于星期二3 建立信息化社会，建立信息化社会，“数字数字”一词越来越多的出现在人们的生活中，数字电表、数字电视、数字通一词越来越多的出现在人们的生活中，数字电表、数字电视、数字通信、数字控制信、数字控制数字化已成为当今电子技术的发展潮流。数字电路是数字电子技术的核心，是数字化已成为当今电子技术的发展潮流。数字电路是数字电子技术的核心，是计算机和数字通信的硬件基础。本章首先介绍数字电路的一些基本概念及数字电路中常用的数计算机和数字通信的硬件基础。本章首先介绍数字电路的一些基本概念及数字电路中常用的数制与码制，介绍逻辑代数的运算法则和逻辑函数的化简，然后介绍基本门电路和集成门
3、电路的制与码制，介绍逻辑代数的运算法则和逻辑函数的化简，然后介绍基本门电路和集成门电路的逻辑功能。逻辑功能。第第1212章章 逻辑门电路逻辑门电路第3页，讲稿共38张，创作于星期二412.12.1 1 数字信号与数字电路数字信号与数字电路 电子电路中所处理的电子信号可分为两大类，一类为模拟信号；一类为数字信电子电路中所处理的电子信号可分为两大类，一类为模拟信号；一类为数字信号。号。模拟电信号一般是指模拟物理量的信号形式，模拟信号在时间上和数值上都是模拟电信号一般是指模拟物理量的信号形式，模拟信号在时间上和数值上都是连续的。处理这类信号时，考虑的是放大倍数、频率特性、非线性失真等，着重分连续的。
4、处理这类信号时，考虑的是放大倍数、频率特性、非线性失真等，着重分析波形的形状、幅度和频率如何变化。析波形的形状、幅度和频率如何变化。数字信号是指时间上和数值上都是离散的信号，信号表现的形式是一系列由高、低电平数字信号是指时间上和数值上都是离散的信号，信号表现的形式是一系列由高、低电平组成的脉冲波。对于数字信号，重要的是要能根据信号的高、低电平，正确反映电路的输出组成的脉冲波。对于数字信号，重要的是要能根据信号的高、低电平，正确反映电路的输出/输入之间关系，至于高、低电平值精确为多少则无关紧要。输入之间关系，至于高、低电平值精确为多少则无关紧要。模拟信号和数字信号是性质不同的两种信号，对于处理这
5、两种信号的电路，分析问题的模拟信号和数字信号是性质不同的两种信号，对于处理这两种信号的电路，分析问题的侧重点是不同的。侧重点是不同的。12.1.112.1.1 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号第4页，讲稿共38张，创作于星期二512.12.1 1 数字信号与数字电路数字信号与数字电路 在数字电路中，它的输出在数字电路中，它的输出/输入电压一般只有两种取值状态：高电平和低电平，这输入电压一般只有两种取值状态：高电平和低电平，这两种状态分别可以逻辑值两种状态分别可以逻辑值1 1和逻辑值和逻辑值0 0表示。就信号的形状来说，数字信号通常是以时间上或表示。就信号的形状来说，数字信号通常是以时间上或
6、空间上这样的空间上这样的0 0、1 1符号序列来表示的。数字电路输入与输出的符号序列来表示的。数字电路输入与输出的0 0、1 1符号序列间的逻辑关系，就符号序列间的逻辑关系，就是数字电路的逻辑功能。因此，数字电路是实现各种逻辑关系的电路，数字电路可称为逻辑是数字电路的逻辑功能。因此，数字电路是实现各种逻辑关系的电路，数字电路可称为逻辑电路。电路。数字电路包括信号的传送、控制、记忆、计数、产生、整形等内容。数字电路在结构、分析数字电路包括信号的传送、控制、记忆、计数、产生、整形等内容。数字电路在结构、分析方法、功能、特点等方面均不同于模拟电路。数字电路的基本单元是逻辑门电路，分析工具是逻方法、功
7、能、特点等方面均不同于模拟电路。数字电路的基本单元是逻辑门电路，分析工具是逻辑代数，在功能上则着重强调电路输入与输出间的因果关系。辑代数，在功能上则着重强调电路输入与输出间的因果关系。数字电路比较简单、抗干扰性强、精度高、便于集成，它已广泛应用于数字通信、数字电路比较简单、抗干扰性强、精度高、便于集成，它已广泛应用于数字通信、自动控制、数字测量仪表以及家用电器等各个技术领域。特别是在数字电路基础上发展自动控制、数字测量仪表以及家用电器等各个技术领域。特别是在数字电路基础上发展起来的电子计算机，已进入现代社会的各个领域，不仅在高科技研究领域，而且在生产、起来的电子计算机，已进入现代社会的各个领域
8、，不仅在高科技研究领域，而且在生产、管理、教育及服务行业，甚至家庭中都得到了广泛应用，它标志着电子技术的发展进入管理、教育及服务行业，甚至家庭中都得到了广泛应用，它标志着电子技术的发展进入了一个新的阶段。另外，数字式移动电话、数字式高清晰度电视以及数码照相机等也都了一个新的阶段。另外，数字式移动电话、数字式高清晰度电视以及数码照相机等也都是数字电路发展的产物。是数字电路发展的产物。12.1.212.1.2 数字电路的特点与应用数字电路的特点与应用第5页，讲稿共38张，创作于星期二612.12.1 1 数字信号与数字电路数字信号与数字电路 数字信号通常用矩形脉冲波形来表示。理想的矩形脉冲波形如数
9、字信号通常用矩形脉冲波形来表示。理想的矩形脉冲波形如图图12.112.1所示。非理想的矩形脉所示。非理想的矩形脉冲波形是一种最常见的脉冲信号，如冲波形是一种最常见的脉冲信号，如图图12.212.2所示。所示。12.1.312.1.3 数字信号的波形数字信号的波形图图12.1 12.1 理想的矩形脉冲波形理想的矩形脉冲波形图图12.2 12.2 非理想的矩形脉冲波形非理想的矩形脉冲波形第6页，讲稿共38张，创作于星期二712.12.1 1 数字信号与数字电路数字信号与数字电路 从从图图12.212.2可看出，非理想的矩形脉冲波形的主要参数有以下几种。可看出，非理想的矩形脉冲波形的主要参数有以下几
10、种。1 1）脉冲幅度）脉冲幅度U Um m：脉冲电压的最大变化幅度。：脉冲电压的最大变化幅度。2 2）脉冲宽度）脉冲宽度t tw w：脉冲波形前后沿：脉冲波形前后沿0.5U0.5Um m处的时间间隔。处的时间间隔。3 3）上升时间）上升时间t tr r：脉冲前沿从：脉冲前沿从0.1U0.1Um m上升到上升到0.9U0.9Um m所需要的时间。所需要的时间。4 4）下降时间）下降时间t tf f：脉冲后沿从：脉冲后沿从0.9U0.9Um m下降到下降到0.1U0.1Um m所需要的时间。所需要的时间。5 5）脉冲周期）脉冲周期T T：在周期性连续脉冲中，两个相邻脉冲间的时间间隔。频率：在周期性
11、连续脉冲中，两个相邻脉冲间的时间间隔。频率f=1/Tf=1/T则则表示单位时间内脉冲变化的次数。表示单位时间内脉冲变化的次数。6 6）占空比）占空比D D：脉冲宽度：脉冲宽度t tw w与脉冲周期与脉冲周期T T之比值，即之比值，即D=tD=tw w/T/T。当占空比。当占空比D=0.5D=0.5，矩形波为，矩形波为方波。方波。第7页，讲稿共38张，创作于星期二812.2 12.2 数制与编码数制与编码 数制是计数进位制的简称，常用的有十进制、二进制、八进制、十六数制是计数进位制的简称，常用的有十进制、二进制、八进制、十六进制等。进制等。12.2.112.2.1 数制数制 在日常生活中，人们习
12、惯采用十进制，但在数字系统中都采用二进制数。二进在日常生活中，人们习惯采用十进制，但在数字系统中都采用二进制数。二进制数只有两个符号制数只有两个符号0 0、1 1，具有两个状态的器件在工程上比较容易实现，例如，开关的，具有两个状态的器件在工程上比较容易实现，例如，开关的通断、半导体管的导通与截止、脉冲的有无都可表用通断、半导体管的导通与截止、脉冲的有无都可表用0 0、1 1两个符号表示。在数字系两个符号表示。在数字系统中，需要将十进制数转换成二进制数，以便机器能够接受。当机器运算结束统中，需要将十进制数转换成二进制数，以便机器能够接受。当机器运算结束时，结果仍为二进制数，为便于阅读，常将该二进
13、制数再转换成十进制数，这时，结果仍为二进制数，为便于阅读，常将该二进制数再转换成十进制数，这就需要采用各种数制间的转换及不同的编码方式，以便于实现信息的传输。就需要采用各种数制间的转换及不同的编码方式，以便于实现信息的传输。1.1.十进制十进制 十进制数是最常用的计数体制，十进制数的特征如下所述。十进制数是最常用的计数体制，十进制数的特征如下所述。第8页，讲稿共38张，创作于星期二912.2 12.2 数制与编码数制与编码 1)1)基数是基数是1010。十进制数采用。十进制数采用1010个基本数码：个基本数码：0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7，8 8，9 9。任何
14、数值都可以用上述。任何数值都可以用上述1010个数码按一定规律排列起来来表示。个数码按一定规律排列起来来表示。2)2)计数规律是计数规律是“逢十进一逢十进一”，即，即9+1=109+1=10。0 09 9这这1010个数可以用一位基本数码个数可以用一位基本数码表示，表示，1010以上的数则要用两位以上的数码表示。例如，以上的数则要用两位以上的数码表示。例如，1111这个数，右边的这个数，右边的“1 1”为个位数，左边的为个位数，左边的“1 1”，为十位数，也就是，为十位数，也就是1111：1101+11001101+1100。2.2.二进制二进制 二进制的特征如下所述。二进制的特征如下所述。1
15、 1）基数是）基数是2 2，用，用0 0，1 1这这2 2个数码表示。个数码表示。2 2）计数规则为从低位向高位）计数规则为从低位向高位“逢二进一逢二进一”。二进制的计数基数为二进制的计数基数为2 2，各位数的权是，各位数的权是2 2的幂。例如，的幂。例如，101101这个三位二进制数，这个三位二进制数，可以用数学式表示为可以用数学式表示为(101)(101)2 2=12=122 2+02+021 1+12+120 0 =4+0+1=5 =4+0+1=5第9页，讲稿共38张，创作于星期二1012.2 12.2 数制与编码数制与编码3.3.八进制和十六进制八进制和十六进制 虽然二进制数运算规则简
16、单，便于电路实现，是数字系统中广泛采用的虽然二进制数运算规则简单，便于电路实现，是数字系统中广泛采用的一种数制。但用二进制表示一个数时，所用的位数比用十进制数表示的位数一种数制。但用二进制表示一个数时，所用的位数比用十进制数表示的位数多，人们读写很不方便，容易出错。因此，常采用八进制或十六进制。多，人们读写很不方便，容易出错。因此，常采用八进制或十六进制。八进制数的基数是八进制数的基数是8 8，用，用0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7这这8 8个数码表示。计数规个数码表示。计数规则是从低位向高位则是从低位向高位“逢八进一逢八进一”，相邻两位高位的权值是低位权值的，相
17、邻两位高位的权值是低位权值的8 8倍。由于八倍。由于八进制的数码和十进制前进制的数码和十进制前8 8个数码相同，所以为了便于区分，通常在数字的右个数码相同，所以为了便于区分，通常在数字的右下角标注下角标注8 8或或0 0。例如，数。例如，数(307)(307)8 8就表示一个二位八进制数。可以用数学式表就表示一个二位八进制数。可以用数学式表示：示：(307)(307)8 8=38=382 2+08+081 1+78+780 0 (307)(307)8 8=36=364 4+08+71=192+0+7+08+71=192+0+7 =(199)=(199)1010 第10页，讲稿共38张，创作于星
18、期二1112.2 12.2 数制与编码数制与编码第11页，讲稿共38张，创作于星期二1212.2 12.2 数制与编码数制与编码12.2.212.2.2 数制转换数制转换1.1.二进制、八进制、十六进制数转换为十进制数二进制、八进制、十六进制数转换为十进制数 只需要将二进制、八进制、十六进制数按各位权展开，然后把各项数只需要将二进制、八进制、十六进制数按各位权展开，然后把各项数值按十进制相加，就得到对应的十进制数，如前面所述。值按十进制相加，就得到对应的十进制数，如前面所述。2.2.十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数方法2 一般采用除二取余法。一般采用除二取余法。方法是将十进制正整数
19、逐次用方法是将十进制正整数逐次用2 2去除，并依次记下余数，一直除到商为去除，并依次记下余数，一直除到商为0 0为止，然后将全部余数从后向前排列，即为转换后的二进制数。为止，然后将全部余数从后向前排列，即为转换后的二进制数。第12页，讲稿共38张，创作于星期二1312.2 12.2 数制与编码数制与编码3.3.二进制数与八进制、十六进制数间的转换二进制数与八进制、十六进制数间的转换 因为因为8 8和和1616都是都是2 2的整次幂，所以二进制正整数与八进制和十六进制正整数间的整次幂，所以二进制正整数与八进制和十六进制正整数间的相互转换比较容易，而且有规律可循。的相互转换比较容易，而且有规律可循
20、。(1)(1)二进制数与八进制数之间相互转换二进制数与八进制数之间相互转换 因为因为3 3位二进制数正好表示位二进制数正好表示0 07 7这这8 8个数字，所以一个二进制正整数要转换个数字，所以一个二进制正整数要转换成八进制数时，可以从最低位开始，每成八进制数时，可以从最低位开始，每3 3位分成一组，一组一组地转换成对应的八位分成一组，一组一组地转换成对应的八进制数字。若最后不足进制数字。若最后不足3 3位时，应在前面加位时，应在前面加0 0，补足，补足3 3位再转换。例如，二进制数位再转换。例如，二进制数1011010001110110100011，转换为八进制数时，转换为八进制数时(101
21、10100011)(10110100011)2 2=(010=(010，110110，100100，011)011)2 2=(2643)=(2643)8 8 相反，如果由八进制正整数转换成二进制数时，只要将每位八进制数字写成相反，如果由八进制正整数转换成二进制数时，只要将每位八进制数字写成对应的对应的3 3位二进制数即可。例如，八进制数位二进制数即可。例如，八进制数(365)(365)8 8转换为二进制数。转换为二进制数。(563)(563)8 8=(101,110,011)=(101,110,011)2 2=(101110011)=(101110011)2 2第13页，讲稿共38张，创作于星
22、期二1412.2 12.2 数制与编码数制与编码 (2)(2)二进制数与十六进制数之间的相互转换二进制数与十六进制数之间的相互转换 因为四位二进制数正好可以表示因为四位二进制数正好可以表示0 0F F这这1616个数字，所以转换时可以从最低位个数字，所以转换时可以从最低位开始，每开始，每4 4位二进制数字分为一组，对应进行转换即可。例如，二进制数位二进制数字分为一组，对应进行转换即可。例如，二进制数1111010010111110100101转换成十六进制数。转换成十六进制数。(11110100101)(11110100101)2 2=(0111=(0111，10101010，0101)010
23、1)2 2=(7A5)=(7A5)1616 反之，十六进制数反之，十六进制数6ED6ED转换成二进制数时，只要把每位十六进制数字写转换成二进制数时，只要把每位十六进制数字写成对应的成对应的4 4位二进制数即可。位二进制数即可。(6ED)(6ED)1616=(0110=(0110，11101110，1101)1101)2 2=(11011101101)=(11011101101)2 212.2.312.2.3 编码编码 数字系统中的信息可以分为两类，一类是数值信息；另一类示是文字符数字系统中的信息可以分为两类，一类是数值信息；另一类示是文字符号信息。数值的已如前述。为了表示文字符号信息，往往也采
24、用一定位数的号信息。数值的已如前述。为了表示文字符号信息，往往也采用一定位数的二进制数码来表示，这个特定的二进制码称为代码。建立这种代码与文字符二进制数码来表示，这个特定的二进制码称为代码。建立这种代码与文字符号或特定对象之间的一一对应的关系称为编码。这就像运动会上给所有运动号或特定对象之间的一一对应的关系称为编码。这就像运动会上给所有运动员编上不同的号码一样。用员编上不同的号码一样。用4 4位二进制数来分别表示十进制数中的位二进制数来分别表示十进制数中的0 09 9这这1010个数个数码，此方法称称二码，此方法称称二-十进制代码，或十进制代码，或BCDBCD码码(binary coded d
25、ecimal)(binary coded decimal)。第14页，讲稿共38张，创作于星期二1512.3 12.3 逻辑代数逻辑代数 逻辑代数是分析和设计数学逻辑电路的数学工具。可用逻辑代数是分析和设计数学逻辑电路的数学工具。可用1 1和和0 0分别表示事情的分别表示事情的是和非、有和无或者电平的高和低，电灯的亮和暗等。这种仅有两种对立逻是和非、有和无或者电平的高和低，电灯的亮和暗等。这种仅有两种对立逻辑状态的逻辑关系称为二值逻辑。这里的辑状态的逻辑关系称为二值逻辑。这里的1 1和和0 0没有任何数量概念，仅为被定义的没有任何数量概念，仅为被定义的两种不同的逻辑状态，与数制中的二进制数的两
26、种不同的逻辑状态，与数制中的二进制数的0 0和和1 1是不同的，应区分开来。是不同的，应区分开来。12.3.112.3.1 逻辑代数的运算逻辑代数的运算 逻辑代数中用字母逻辑代数中用字母A A，B B，C C，D D，来表示变量，这种变量称逻辑变量。在二值，来表示变量，这种变量称逻辑变量。在二值逻辑中，每个逻辑变量的取值只有逻辑中，每个逻辑变量的取值只有0 0和和1 1两种可能。它们可以按照某种指定的逻辑关系两种可能。它们可以按照某种指定的逻辑关系(因果关系因果关系)进行所谓的逻辑运算。进行所谓的逻辑运算。1.1.基本逻辑运算基本逻辑运算 （1 1）逻辑与）逻辑与 图图1212.3 3所示为所
27、示为3 3种指示灯的控制电路，可用来作为说明与、或、非定义种指示灯的控制电路，可用来作为说明与、或、非定义的电路。可以把开关闭合作为条件的电路。可以把开关闭合作为条件(导致事物结果的原因导致事物结果的原因)，把灯亮作为结，把灯亮作为结果。果。第15页，讲稿共38张，创作于星期二1612.3 12.3 逻辑代数逻辑代数 （2 2）逻辑或）逻辑或 图图1212.3(b)3(b)所示电路代表的因果关系为：在决定事物结果的条件中，只要有所示电路代表的因果关系为：在决定事物结果的条件中，只要有任何一个满足，结果就会发生。这种因果关系叫做逻辑或，也叫做逻辑相加。任何一个满足，结果就会发生。这种因果关系叫做
28、逻辑或，也叫做逻辑相加。（3 3）逻辑非）逻辑非 图图1212.3(c)3(c)所示电路表明：开关所示电路表明：开关A A打开，灯打开，灯Y Y亮；开关亮；开关A A闭合，灯闭合，灯Y Y灭，与正灭，与正常开灯、关灯的控制相反。这种因果关系叫做逻辑非。常开灯、关灯的控制相反。这种因果关系叫做逻辑非。图图12.3 12.3 说明与、或、非定义的电路说明与、或、非定义的电路第16页，讲稿共38张，创作于星期二1712.3 12.3 逻辑代数逻辑代数2.2.几种常用的复合逻辑运算几种常用的复合逻辑运算 在数字电路中，常直接使用一些含两种以上的复合逻辑运算。能实现复在数字电路中，常直接使用一些含两种以
29、上的复合逻辑运算。能实现复合逻辑运算的逻辑函数称为复合逻辑函数。合逻辑运算的逻辑函数称为复合逻辑函数。（1 1）与非逻辑）与非逻辑 （2 2）或非逻辑）或非逻辑 （3 3）异或逻辑）异或逻辑 （4 4）异或非逻辑）异或非逻辑表12.5与非逻辑真值表ABY001011101110表12.6或非逻辑真值表AB Y00 101 010 011 0表12.7异或逻辑真值表ABY000011101110表12.8异或非逻辑真值表ABY001010100111第17页，讲稿共38张，创作于星期二1812.3 12.3 逻辑代数逻辑代数3.3.逻辑代数的基本定律逻辑代数的基本定律 逻辑代数可以进行运算，逻辑
30、代数也可以运用基本定律来运算。表逻辑代数可以进行运算，逻辑代数也可以运用基本定律来运算。表1212.9 9列出了逻辑代数基本定律。列出了逻辑代数基本定律。第18页，讲稿共38张，创作于星期二1912.3 12.3 逻辑代数逻辑代数4.4.常用公式常用公式 利用逻辑代数基本定律和利用逻辑代数基本定律和3 3个规则基本，可以得到更多的公式，下面介个规则基本，可以得到更多的公式，下面介绍一些常用公式。绍一些常用公式。第19页，讲稿共38张，创作于星期二2012.3 12.3 逻辑代数逻辑代数12.3.212.3.2 逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法1.1.逻辑函数逻辑函数 对于逻辑表达式如：对于
31、逻辑表达式如：F=AB+ACF=AB+AC，A A、B B、C C为输入变量，为输入变量，F F为输出变量。为输出变量。那么，那么，F F是逻辑变量是逻辑变量A A、B B、C C的逻辑函数，有的逻辑函数，有F=f(A,B,C)F=f(A,B,C)2.2.逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法 任意一个逻辑函数，都可用逻辑表达式、真值表、逻辑图、波形图等方法进行描任意一个逻辑函数，都可用逻辑表达式、真值表、逻辑图、波形图等方法进行描述。述。(1)(1)逻辑表达式逻辑表达式 (2)(2)逻辑真值表逻辑真值表 (3)(3)逻辑图逻辑图第20页，讲稿共38张，创作于星期二2112.3 12.3 逻辑代
32、数逻辑代数12.3.312.3.3 逻辑函数的化简逻辑函数的化简1.1.最简的概念最简的概念 化简逻辑函数的意义：逻辑函数表达式越简单，所对应的逻辑图和实际化简逻辑函数的意义：逻辑函数表达式越简单，所对应的逻辑图和实际电路就越简单，就更加经济、可靠。电路就越简单，就更加经济、可靠。（1 1）最简的与或表达式）最简的与或表达式 最简的与或表达式表现为：表达式中的与项最少，而且每个与项中的变量数最简的与或表达式表现为：表达式中的与项最少，而且每个与项中的变量数最少。最少。（2 2）最简的或与表达式）最简的或与表达式 最简的或与表达式表现为：表达式中的或项最少，而且每个或项中的变量数最少。最简的或与
33、表达式表现为：表达式中的或项最少，而且每个或项中的变量数最少。2.2.逻辑函数表达式的化简逻辑函数表达式的化简 （1 1）并项法）并项法 （2 2）吸收法）吸收法 （3 3）消去因子法）消去因子法 （4 4）消项法）消项法第21页，讲稿共38张，创作于星期二2212.4 12.4 基本逻辑门电路基本逻辑门电路12.4.112.4.1 二极管门电路二极管门电路1.1.二极管与门电路二极管与门电路 在集成技术迅速发展和广泛运用的今天，不管功能多么强、结构多么复杂的集成门电在集成技术迅速发展和广泛运用的今天，不管功能多么强、结构多么复杂的集成门电路，都是以分立元器件为基础，经过改造演变过来的，了解分
34、立元器件门电路的工作原理，路，都是以分立元器件为基础，经过改造演变过来的，了解分立元器件门电路的工作原理，有助于学习和掌握集成门电路。分立元器件门电路包括二极管门电路和晶体管电路两类。有助于学习和掌握集成门电路。分立元器件门电路包括二极管门电路和晶体管电路两类。二极管与门电路如二极管与门电路如图图12.6(a)12.6(a)所示。由图可所示。由图可知，在输入知，在输入A A，B B中只要有一个（或一个以上）为低中只要有一个（或一个以上）为低电平，则与输入端相连的二极管必然因获得正偏电压电平，则与输入端相连的二极管必然因获得正偏电压而导通，使输出而导通，使输出F F为低电平。只有所有输入（为低电
35、平。只有所有输入（A A，B B，）同时为高电平，输出）同时为高电平，输出F F才是高电平。可见，才是高电平。可见，输入对输出呈现与的逻辑关系，即输入对输出呈现与的逻辑关系，即F=AF=AB B，其逻辑，其逻辑符号如符号如图图12.6(b)12.6(b)所示。所示。图图12.6 12.6 二极管与门电路二极管与门电路第22页，讲稿共38张，创作于星期二2312.4 12.4 基本逻辑门电路基本逻辑门电路2.2.二极管或门电路二极管或门电路 二极管或门电路如二极管或门电路如图图12.7(a)12.7(a)所示，只要输入所示，只要输入A A，B B中有一个为高电平，相应的二中有一个为高电平，相应的
36、二极管就会导通，输出极管就会导通，输出F F就是高电平；只有输入就是高电平；只有输入A A，B B同时为低电平，同时为低电平，F F才是低电平。显然才是低电平。显然F F和和A A，B B间呈现或逻辑关系，逻辑式为间呈现或逻辑关系，逻辑式为F=A+BF=A+B。图形符号如。图形符号如图图12.7(b)12.7(b)所示。所示。图图12.7 12.7 二极管或门电路二极管或门电路第23页，讲稿共38张，创作于星期二2412.4 12.4 基本逻辑门电路基本逻辑门电路12.4.212.4.2 晶体管门电路晶体管门电路1.1.晶体管非门电路晶体管非门电路 对如对如图图12.8(a)12.8(a)所示
37、的晶体管开关电路分析可知，当输入为高电平时，所示的晶体管开关电路分析可知，当输入为高电平时，输出为低电平时；当输入为低电平时，输出为高电平，所以输出与输入之输出为低电平时；当输入为低电平时，输出为高电平，所以输出与输入之间呈现非逻辑关系，是一个非门，也称为反相器。间呈现非逻辑关系，是一个非门，也称为反相器。在实际电路中，只要电阻在实际电路中，只要电阻R R1 1、R R2 2和负电源电压和负电源电压V VSSSS参数配合适当，则当输入为参数配合适当，则当输入为低电平信号时，晶体管将可靠截止，使输出为高电平。逻辑表达式为低电平信号时，晶体管将可靠截止，使输出为高电平。逻辑表达式为F=AF=A，实
38、现非运算。，实现非运算。非门的逻辑符号如非门的逻辑符号如图图12.8(b)12.8(b)所示。所示。图图12.8 12.8 晶体管非门电路晶体管非门电路第24页，讲稿共38张，创作于星期二2512.4 12.4 基本逻辑门电路基本逻辑门电路2.2.与非门电路与非门电路 将二极管与门和反相器连接起来，就可以构成如将二极管与门和反相器连接起来，就可以构成如图图12.9(a)12.9(a)所示的与非门。从所示的与非门。从前面对与门和非门的分析，不难得出。其逻辑式为前面对与门和非门的分析，不难得出。其逻辑式为F=ABF=AB，逻辑符号如，逻辑符号如图图12.9(b)12.9(b)所所示。示。图图12.
39、9 12.9 与非门电路与非门电路第25页，讲稿共38张，创作于星期二2612.4 12.4 基本逻辑门电路基本逻辑门电路3.3.或非门电路或非门电路 将二极管或门和反相器连接起来，就构成了如将二极管或门和反相器连接起来，就构成了如图图12.10(a)12.10(a)所示的或非门。其逻辑所示的或非门。其逻辑式为式为F=A+BF=A+B，逻辑符号如，逻辑符号如图图12.10(b)12.10(b)所示。所示。图图12.10 12.10 或非门电路或非门电路第26页，讲稿共38张，创作于星期二2712.5 12.5 集成门电路集成门电路 TTL(transistorTTL(transistortra
40、nsistortransistorlogiclogic，晶体管，晶体管-晶体管晶体管-逻辑逻辑,),)集成门电路和集成门电路和CMOSCMOS，即即N N沟道沟道MOSMOS与与P P沟道沟道MOSMOS构成互补（构成互补（complementary)complementary)集成门电路是双极型和单极型集成门电集成门电路是双极型和单极型集成门电路的代表。路的代表。12.5.112.5.1 TTLTTL集成门电路集成门电路1.1.TTLTTL集成电路主要系列简介集成电路主要系列简介 按照国际通用标准划分，依工作温度不同，按照国际通用标准划分，依工作温度不同，TTLTTL集成电路分为集成电路分为
41、TTL54TTL54、系列、系列(-55(-55125)125)和和TTL74TTL74系列系列(-70(-700)0)。每一系列按工作速度、功耗的不同，又分为标准系列、。每一系列按工作速度、功耗的不同，又分为标准系列、H H系列、系列、S S系列、系列、LSLS系列和系列和ALSALS等系列。等系列。国产国产TTLTTL电路共有电路共有5 5个系列，其中，有个系列，其中，有4 4个系列是作为主要的产品系列，即个系列是作为主要的产品系列，即T1000T1000、T2000T2000、T3000T3000、T4000T4000系列。系列。T1000T1000系列相当于国际系列相当于国际SN54S
42、N547474通用系列通用系列(即标准系列即标准系列)；T2000T2000系列相当于国际系列相当于国际SN54HSN54H74H74H高速系列；高速系列；T3000T3000系列相当于国际系列相当于国际SN54SSN54S74S74S肖肖特基系列；特基系列；T4000T4000系列相当于国际系列相当于国际SN54LSSN54LS74LS74LS低功耗肖特基系列。这低功耗肖特基系列。这4 4个主要系列个主要系列的重要差别反映在平均传输延迟时间和平均功耗这两个参数上，其他电参数和引线的重要差别反映在平均传输延迟时间和平均功耗这两个参数上，其他电参数和引线管脚基本相同。管脚基本相同。第27页，讲稿
43、共38张，创作于星期二2812.5 12.5 集成门电路集成门电路 （1 1）74-74-系列（简称系列（简称N N-TTLTTL）（2 2）74LS-74LS-系列系列(简称简称LSLS，LSLS-TTLTTL等等)（3 3）74S-74S-系列系列(简称简称S S，S S-TTLTTL等等)（4 4）74ALS-74ALS-系列系列(简称简称ALSALS，ALSALS-TTLTTL等等)（5 5）74AS-74AS-系列系列(简称简称ASAS，ASAS-TTLTTL等等)（6 6）74F74F-系别系别(简称简称F F，F F-TTLTTL或或FASTFAST等等)2.2.TTLTTL与非
44、门与非门 在在TTLTTL集成电路中，与非门是个基础，其他门电路与其大同小异。虽然其集成电路中，与非门是个基础，其他门电路与其大同小异。虽然其他集成门电路的种类很多，但都是由与非门稍加改动得到的，或者由与非门他集成门电路的种类很多，但都是由与非门稍加改动得到的，或者由与非门的若干部分组合面成，而有的就是与非门的一部分。因此，下面重点介绍与的若干部分组合面成，而有的就是与非门的一部分。因此，下面重点介绍与非门。非门。（1 1）TTLTTL与非门与非门 以以74LS0074LS00（74007400）为例，）为例，74LS0074LS00的引线管脚与逻辑符号如的引线管脚与逻辑符号如图图1212.1
45、111所示。所示。第28页，讲稿共38张，创作于星期二2912.5 12.5 集成门电路集成门电路图图12.11 74LS0012.11 74LS00与非门与非门第29页，讲稿共38张，创作于星期二3012.5 12.5 集成门电路集成门电路 （2 2）TTLTTL与非门的电压传输特性与非门的电压传输特性 门电路的基本特性是输入门电路的基本特性是输入-输出特性，用电压传输特性来表示。输出特性，用电压传输特性来表示。图图1212.1212为为TTLTTL与与非门（和非门）的电压传输特性曲线图。非门（和非门）的电压传输特性曲线图。图图12.12 12.12 TTLTTL与非门的电压传输特性曲线与非
46、门的电压传输特性曲线第30页，讲稿共38张，创作于星期二3112.5 12.5 集成门电路集成门电路 （3 3）输出延迟）输出延迟 由于电荷积累以及分布电容的存在，与非门在信号传输过程中，会产生一定的时由于电荷积累以及分布电容的存在，与非门在信号传输过程中，会产生一定的时间延迟，如间延迟，如图图1212.1313所示。所示。图图12.13 12.13 延迟时间延迟时间第31页，讲稿共38张，创作于星期二3212.5 12.5 集成门电路集成门电路3.3.其他功能的其他功能的TTLTTL门电路门电路 常用其他功能的门电路主要有：非门（反相器）、与门、或非门、或常用其他功能的门电路主要有：非门（反
47、相器）、与门、或非门、或门、异或门、同或门、与或非门。与或门的逻辑符号如门、异或门、同或门、与或非门。与或门的逻辑符号如图图1212.1414所示。所示。图图12.14 12.14 与或非门与或非门第32页，讲稿共38张，创作于星期二3312.5 12.5 集成门电路集成门电路12.5.212.5.2 CMOS CMOS集成门电路集成门电路 1.1.CMOSCMOS集成电路主要系列简介集成电路主要系列简介 （1 1）4000B4000B系列系列 （2 2）40H-40H-系列系列 （3 3）74HC-74HC-系列系列(简称为简称为HSHS或或H H-CMOSCMOS等等)2.2.CMOSCM
48、OS门电路的电压传输特性门电路的电压传输特性 （1 1）CMOSCMOS非门的工作原理简介非门的工作原理简介 CMOSCMOS器件是由器件是由NMOSNMOS和和PMOSPMOS构构成互补型电路，以成互补型电路，以CMOSCMOS非门（反非门（反相器）为例进行介绍。相器）为例进行介绍。CMOSCMOS非门非门的工作原理如的工作原理如图图12.1612.16所示。所示。图图12.16 12.16 CMOSCMOS非门的工作原理非门的工作原理第33页，讲稿共38张，创作于星期二3412.5 12.5 集成门电路集成门电路 （2 2）74HC-74HC-系列系列CMOSCMOS非门的输入非门的输入/
49、输出特性输出特性 以以74HC-74HC-系列系列CMOSCMOS非门为例，输入非门为例，输入/输出特性如输出特性如图图12.1712.17所示。所示。从从图图12.1712.17输入输入/输出特性分析，可见过渡非常窄小，特性接近理想开关。输出特性分析，可见过渡非常窄小，特性接近理想开关。应当注意，与应当注意，与TTLTTL门电路不同，阈值电压门电路不同，阈值电压U UTCTC（U UTHTH）随电源）随电源U UDDDD变化变化,U,UTCTC1/2U1/2UDDDD。图图12.1812.18为为74HC0474HC04六非门。与六非门。与图图12.1512.15对照，引线脚与对照，引线脚与
50、74LS0474LS04（74047404）相容。）相容。图图12.17 12.17 输入输入/输出特性曲线输出特性曲线图图12.18 12.18 74HC0474HC04六非门六非门第34页，讲稿共38张，创作于星期二3512.5 12.5 集成门电路集成门电路3.3.CMOSCMOS电路的主要特点电路的主要特点 （1 1）具有非常低的静态功耗）具有非常低的静态功耗 在电源电压在电源电压V VCCCC=5V=5V时，中规模集成电路的静态功耗小于时，中规模集成电路的静态功耗小于100mW100mW。单个门电。单个门电路的功耗典型值仅为路的功耗典型值仅为20mW20mW，动态功耗（在，动态功耗（