第20章_门电路和组合逻辑电路.ppt

第第2020章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路20.1 20.1 数制和脉冲信号数制和脉冲信号20.2 20.2 基本门电路及其组合基本门电路及其组合20.5 20.5 逻辑代数逻辑代数20.4 CMOS20.4 CMOS门电路门电路20.3 TTL20.3 TTL门电路门电路20.6 20.6 组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合20.7 20.7 加法器加法器20.8 20.8 编码器编码器20.9 20.9 译码器和数字显示译码器和数字显示20.10 20.10 数据分配器和数据选择器数据分配器和数据选择器20.11 20.11 应用举例应用举例1.1.掌握基本门电路的掌握基本门电路的掌握基本门电路的掌握基本门电路的逻辑功能逻辑功能逻辑功能逻辑功能、逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号、真值表真值表真值表真值表和和和和逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式。了解。了解。了解。了解 TTLTTL门电路、门电路、门电路、门电路、CMOSCMOS门电路门电路门电路门电路的特点的特点的特点的特点;3.3.会会会会分析分析分析分析和和和和设计设计设计设计简单的组合逻辑电路简单的组合逻辑电路简单的组合逻辑电路简单的组合逻辑电路;4.理解理解理解理解加法器加法器加法器加法器、编码器编码器编码器编码器、译码器译码器译码器译码器等常用组合逻辑电等常用组合逻辑电等常用组合逻辑电等常用组合逻辑电路的工作原理和功能路的工作原理和功能路的工作原理和功能路的工作原理和功能;5.5.学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。本章要求：本章要求：2.2.会用逻辑代数的会用逻辑代数的会用逻辑代数的会用逻辑代数的基本运算法则基本运算法则基本运算法则基本运算法则化简逻辑函数化简逻辑函数化简逻辑函数化简逻辑函数;第第2020章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路模拟信号：模拟信号：模拟信号：模拟信号：随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字信号数字信号电子电路中的信号电子电路中的信号电子电路中的信号电子电路中的信号1.模拟信号模拟信号正弦波信号正弦波信号正弦波信号正弦波信号t t三角波信号三角波信号三角波信号三角波信号t t 处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路。如整流电路、放大如整流电路、放大如整流电路、放大如整流电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在放大区放大区放大区放大区。处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路，它注重研究的，它注重研究的，它注重研究的，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。是输入、输出信号之间的逻辑关系。是输入、输出信号之间的逻辑关系。是输入、输出信号之间的逻辑关系。在数字电路中，晶体管一般工作在在数字电路中，晶体管一般工作在在数字电路中，晶体管一般工作在在数字电路中，晶体管一般工作在截止区截止区截止区截止区和和和和饱和区饱和区饱和区饱和区，起开关的作用。，起开关的作用。，起开关的作用。，起开关的作用。数字信号：数字信号：数字信号：数字信号：是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。尖顶波尖顶波尖顶波尖顶波t矩形波矩形波矩形波矩形波t2.2.数字信号数字信号数字电路的特点数字电路的特点数字电路的结构是以数字电路的结构是以二值数字逻辑二值数字逻辑为基础的，其中的为基础的，其中的工作信号是离散的数字信号。电路中的电子器件工作工作信号是离散的数字信号。电路中的电子器件工作于开关状态。于开关状态。数字电路分析的重点已不是其输入、输出间波形的数数字电路分析的重点已不是其输入、输出间波形的数值关系，而是输入、输出之间的值关系，而是输入、输出之间的逻辑关系逻辑关系。所采用的分析工具是所采用的分析工具是逻辑代数逻辑代数，表达电路的功能主要，表达电路的功能主要是功能表、真值表、逻辑表达式以及波形图。是功能表、真值表、逻辑表达式以及波形图。数字系统一般容易设计。数字系统一般容易设计。信息的处理、存储和传输能力更强。信息的处理、存储和传输能力更强。数字电路抗干扰能力强。数字电路抗干扰能力强。数字电路容易制造在数字电路容易制造在IC芯片上。芯片上。20.1.1 数制数制20.1 数制和脉冲信号数制和脉冲信号 数制是人们对事物数量计数的一种统计规律数制是人们对事物数量计数的一种统计规律。在日。在日常生活中最常用的是十进制，但在计算机中，由于其电常生活中最常用的是十进制，但在计算机中，由于其电气元件最易实现的是两种稳定状态：器件的气元件最易实现的是两种稳定状态：器件的“开开”与与“关关”，电平的，电平的“高高”与与“低低”。因此，采用二进制数的。因此，采用二进制数的“0”和和“1”可以很方便地表示机内的数据运算与存储。可以很方便地表示机内的数据运算与存储。在编程时，为了方便阅读和书写，人们还经常用八进制在编程时，为了方便阅读和书写，人们还经常用八进制数或十六进制来表示二进制数。虽然一个数可以用不同数或十六进制来表示二进制数。虽然一个数可以用不同计数制形式表示它的大小，但该数的量值则是相等的。计数制形式表示它的大小，但该数的量值则是相等的。利用利用基数基数和和位权位权的概念，可以把的概念，可以把R进制数进制数N用下列形式用下列形式表示表示(N)RK n-1 R n-1K1R1K0R0K-1 R-1K-m R-m其中：其中：m、n为正整数，为正整数，n代表整数部分的位数；代表整数部分的位数；m代表小数代表小数部分的位数；部分的位数；Ki代表代表R进制中的任一个数码，进制中的任一个数码，0KiR-1。20.1.1.1 进位计数制进位计数制 (1)基数基数R(Radix)：它代表计数制中所用到的数码个数。如：它代表计数制中所用到的数码个数。如:十进制计数中用到十进制计数中用到09共十个数码，基数共十个数码，基数R=10；而二进制计数；而二进制计数中用到中用到0和和1两个数码，基数两个数码，基数R=2。一般地说，基数为。一般地说，基数为R的计数制的计数制(简称简称R进制进制)中，包含中，包含0、1、R-1个数码，进位规律为个数码，进位规律为“逢逢R进进1”。(2)位权位权W(Weight)：进位计数制中，某个数位的值是由这一：进位计数制中，某个数位的值是由这一位的数码值乘以处在这一位的位的数码值乘以处在这一位的固定常数决定固定常数决定的，通常的，通常把这一固定把这一固定常数称之为位权值，简称位权常数称之为位权值，简称位权。各位的位权是以。各位的位权是以R为底的幂。如为底的幂。如十进制数基数十进制数基数R=10，则个位、十位、百位上的位权分别为，则个位、十位、百位上的位权分别为10 0，10 1，10 2。2.二进制数二进制数 二进制数，二进制数，R2，Ki取取0或或1，进位规律为，进位规律为“逢逢2进进1”。任一。任一个二进制数个二进制数N可表示为可表示为:(N)2K n-1 2 n-1K n-2 2 n-2K121K020-1-1K-m 2-m 例如：例如：(1001.101)2=12302202112012-102-2+12-320.1.1.2 常用数制常用数制1.十进制数十进制数 十进制，十进制，R10，Ki可取可取09共共10个数码中的任意个数码中的任意1个，进位个，进位规律为规律为“逢逢10进进1”。任意一个十进制数。任意一个十进制数N可以表示为可以表示为:(N)10K n-1 10 n-1K n-2 10 n-2K1101K0100K-1 10-1K-m 10-m 例如：例如：(258.91)10210251018100910-1110-24.十六进制数十六进制数 十六进制数，十六进制数，16，i可取可取015共共16个数码中的任一个数码中的任一个，其中个，其中1015分别用分别用A、B、C、D、E、F表示，进位规律为表示，进位规律为“逢逢16进进1”。任意一个十六进制数可表示为。任意一个十六进制数可表示为:(N)16K n-1 16 n-1K n-2 16 n-2K1161K0160K-1 16-1K-m 16 m 例如：例如：(2D0C.A)162163131620161121601016-13.八进制数八进制数 八进制，八进制，R8，Ki可取可取07共共8个数码中的任意个数码中的任意1个，进位个，进位规律为规律为“逢逢8进进1”。任意一个八进制数。任意一个八进制数N可以表示为可以表示为:(N)8K n-1 8 n-1K n-2 8 n-2K181K080K-1 8-1K-m 8-m 例如：例如：(246.12)828248168018-128-2为为避避免免混混淆淆，除除用用(N)R的的方方法法区区分分不不同同进进制制数数外外，还还常用常用数字后加字母数字后加字母作为标注。作为标注。字母字母B(Binary)表示二进制数表示二进制数;字字母母Q(Octal的的缩缩写写为为字字母母O，为为区区别别数数字字0故故写写成成Q)表示八进制数表示八进制数;字母字母D(Decimal)或或不加字母不加字母表示十进制数表示十进制数;字母字母H(Hexadecimal)表示十六进制数。表示十六进制数。二、八、十、十六进制数码对应表二、八、十、十六进制数码对应表20.1.1.3 各种进制数间的相互转换各种进制数间的相互转换1.各种进制数转换成十进制数各种进制数转换成十进制数 各种进制数转换成十进制数的方法是：将各进制数先按权展各种进制数转换成十进制数的方法是：将各进制数先按权展成多项式，再利用十进制运算法则求和，即可得到该数对应的十成多项式，再利用十进制运算法则求和，即可得到该数对应的十进制数。进制数。例例1:将数将数1001.101B，246.12Q，2D07.AH转换为十进制数。转换为十进制数。1001.101B12302202112012102-212-3810.50.1259.625246.12Q28248168018-128-21283260.1250.03125166.156252D07.AH216313162016171601016-18192332870.62511527.6252.十进制数转换为二、八、十六进制数十进制数转换为二、八、十六进制数 1)整数部分转换：整数部分转换：除除R取余法取余法2)小数部分转换：小数部分转换：乘乘R取整法，取整法，取规定位数。取规定位数。168.68610101000.10101B168.686250.53716Q168.686A8.AF9DBH3.二进制数与八进制数之间的相互转换二进制数与八进制数之间的相互转换可采用“合3为1”的原则，即从小数点开始分别向左、右两边各以3位为1组进行二八换算；若不足3位的以0补足，便可将二进制数转换为八进制数。例:将1111011.0101B转换为八进制数。解:根据“合3为1”和“不足3位以0补足”的原则，将此二进制数书写为：001111011.01010017324因此，其结果为1111011.0101B173.24Q。例:将1357.246Q转换成二进制数。解:根据“1分为3”的原则，可将该八进制数书写为：1357.26001011101111010100110其结果为1357.246Q1011101111.01010011B。4.二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可采用“合4为1”的原则，从小数点开始分别向左、右两边各以4位为1组进行二十六换算；若不足4位以0补足，便可将二进制数转换为十六进制数。例:将1101000101011.001111B转换成十六进制数。解:根据“合4为1”的原则，可将该二进制数书写为：0001101000101011001111001A2B3C其结果为1101000101011.001111B=1A2B.3CH。例:将4D5E.6FH转换成二进制数。解:根据“1分为4”的原则，可将该十六进制数书写为：4D5E6F010011010101111001101111其结果为4D5E.6FH100110101011110.01101111B。20.1.1.4 二进制算术运算二进制算术运算 二进制数不仅物理上容易实现，而且算术运算也比较简单，其加、减法遵循“逢2进1”、“借1当2”的原则。1.二进制加法二进制加法1位二进制数的加法规则为:0000111011110(有进位)例:求11001010B11101B。解:被加数11001010加数11101进位)00110000和11100111则11001010B11101B11100111B。由此可见，两个二进制数相加时，每1位有3个数参与运算(本位被加数、加数、低位进位)，从而得到本位和以及向高位的进位。2.二进制减法二进制减法1位二进制数减法规则为:101110000011(有借位)例:求10101010B10101B。解:被减数10101010减数10101借位)00101010差10010101则10101010B10101B10010101B。3.二进制乘法二进制乘法1位二进制乘法规则为:000010100111例:求110011B1011B。解:被乘数110011乘数)1011110011110011000000)110011积1000110001则110011B1011B1000110001B。4.二进制除法二进制除法二进制除法的运算过程类似于十进制除法的运算过程。例:求100100B101B。解:00011110110010010110001011101011则100100B101B=111B，余1B。脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号正脉冲：正脉冲：正脉冲：正脉冲：脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值高负脉冲：负脉冲：负脉冲：负脉冲：脉冲跃变后的值比初始值低脉冲跃变后的值比初始值低如：如：如：如：0 0+3V+3V0 0-3V-3V正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲0 0+3V+3V0 0-3V-3V负脉冲负脉冲负脉冲负脉冲 脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。20.1.2 20.1.2 脉冲信号脉冲信号脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度 A A：脉冲信号变化的最大值：脉冲信号变化的最大值：脉冲信号变化的最大值：脉冲信号变化的最大值脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿 t tr r：从脉冲幅值：从脉冲幅值10%上升到上升到90%所需时间所需时间脉冲周期脉冲周期脉冲周期脉冲周期 T T：周期性脉冲信号相邻两个上升沿（或下降沿）的脉：周期性脉冲信号相邻两个上升沿（或下降沿）的脉：周期性脉冲信号相邻两个上升沿（或下降沿）的脉：周期性脉冲信号相邻两个上升沿（或下降沿）的脉 冲幅度的冲幅度的冲幅度的冲幅度的10%10%两点之间的时间间隔两点之间的时间间隔两点之间的时间间隔两点之间的时间间隔脉冲下降沿脉冲下降沿脉冲下降沿脉冲下降沿 t tf f ：从脉冲幅值从脉冲幅值90%下降到下降到10%所需时间所需时间脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度 t tp p ：从上升沿的脉冲幅度：从上升沿的脉冲幅度：从上升沿的脉冲幅度：从上升沿的脉冲幅度50%50%到下降沿的脉冲幅度到下降沿的脉冲幅度到下降沿的脉冲幅度到下降沿的脉冲幅度50%50%所需时间所需时间所需时间所需时间脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：A0.9A0.5A0.1AtptrtfT实际的矩形波实际的矩形波实际的矩形波实际的矩形波20.2 基本门电路及其组合基本门电路及其组合 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓所谓门门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因因果关系果关系)，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门电路逻辑门电路。20.2.1 逻辑门电路的基本概念逻辑门电路的基本概念 基本逻辑关系为基本逻辑关系为“与与与与”、“或或或或”、“非非非非”三种。三种。下面通过例子说明逻辑电路的概念及下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与与与与”、“或或或或”、“非非非非”的意义。的意义。220V+-设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”0”表示，开关闭表示，开关闭表示，开关闭表示，开关闭合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用 逻辑逻辑逻辑逻辑“1”1”表示。表示。表示。表示。逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式：Y=A B1.“与与”逻辑关系逻辑关系 “与与与与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。时，该事件才发生。时，该事件才发生。时，该事件才发生。000101110100ABYBYA状态表状态表状态表状态表BY220VA+-2.“或或”逻辑关系逻辑关系 “或或或或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。时，该事件就发生。时，该事件就发生。时，该事件就发生。逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A+B状态表状态表状态表状态表000111110110ABY3.“非非”逻辑关系逻辑关系 “非非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A状态表状态表状态表状态表101AY0Y220VA+-R 由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的都是用电位（或称电平）的都是用电位（或称电平）的都是用电位（或称电平）的高低高低高低高低表示的。表示的。表示的。表示的。高电平和低电高电平和低电高电平和低电高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。讲过的基本逻辑关系相对应。讲过的基本逻辑关系相对应。讲过的基本逻辑关系相对应。门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、门、异或门、门、异或门、门、异或门、同或门同或门同或门同或门等。等。等。等。20.2.2 分立元件基本逻辑门电路分立元件基本逻辑门电路 电平的高低一电平的高低一般用般用“1”和和“0”两种状态区别，若两种状态区别，若规定规定高电平为高电平为“1”，低电平为，低电平为“0”则称为则称为正逻正逻辑辑。反之则称为。反之则称为负负逻辑逻辑。若无特殊说。若无特殊说明，均采用正逻辑。明，均采用正逻辑。100VUCC高电平高电平低电平低电平1.二极管二极管“与与”门电路门电路 (1)(1)电路电路电路电路(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理 输入输入A、B、C全为高电平全为高电平“1”，输出输出 Y 为为“1”。输入输入A、B、C不全为不全为“1”，输出输出 Y 为为“0”。0V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“与与与与”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表0V3V(3)(3)逻辑关系：逻辑关系：逻辑关系：逻辑关系：“与与与与”逻辑逻辑即：有即：有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”Y=A B C逻辑逻辑逻辑逻辑表达式表达式表达式表达式：逻辑逻辑逻辑逻辑符号符号符号符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“与与与与”门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑状态表状态表状态表状态表2.二极管二极管“或或”门电路门电路 (1)(1)电路电路电路电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“或或或或”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表3V3V-U 12VRDADCABYDBC(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理 输入输入A、B、C全为低电平全为低电平“0”，输出输出 Y 为为“0”。输入输入A、B、C有一个为有一个为“1”，输出输出 Y 为为“1”。(3)逻辑关系逻辑关系：“或或或或”逻辑逻辑即：有即：有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”Y=A+B+C逻辑逻辑逻辑逻辑表达式表达式表达式表达式：逻辑逻辑逻辑逻辑符号符号符号符号：ABYC 100000011101111011001011101011111ABYC“或或或或”门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑状态表状态表状态表状态表3.晶体管晶体管“非非”门电路门电路+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0截止截止截止截止饱和饱和(2)逻辑逻辑表达式表达式：Y=A“0”10“1”(1)(1)电路电路电路电路“0”“1”AY“非非非非”门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑状态表状态表状态表状态表逻辑逻辑符号符号1AY1.与非门电路与非门电路有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”“与与与与”门门门门&ABCY&ABC“与非与非与非与非”门门门门00010011101111011001011101011110ABYC“与非与非与非与非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式:1Y“非非非非”门门门门20.2.3 基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合2.或非门电路或非门电路Y&ABC“或非或非或非或非”门门门门1Y“或或或或”门门门门ABC 1有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”00010010101011001000011001001110ABYC“或非或非或非或非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A+B+C逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式:“非非非非”门门门门例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形ABY1有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”&ABY1 1ABY2Y2ABC&1&D1Y3.与或非门电路与或非门电路Y=AB+CD逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式:1&YABCD逻辑符号逻辑符号逻辑表达式逻辑表达式Y=A Y=A B=ABB=AB与逻辑状态表与逻辑状态表与逻辑与逻辑ABY101101000010ABY 逻辑符号逻辑符号逻辑表达式逻辑表达式Y=A Y=A+B B或逻辑状态表或逻辑状态表或逻辑或逻辑ABY 1逻辑符号逻辑符号ABY101101001110非逻辑非逻辑非逻辑真值表非逻辑真值表逻辑符号逻辑符号AY1AY0110逻辑表达式逻辑表达式Y=A Y=A 三、复合逻辑运算三、复合逻辑运算与非逻辑运算与非逻辑运算Y=ABC或非逻辑运算或非逻辑运算Y=A+B+C与或非逻辑运算与或非逻辑运算Y=AB+CDY1ABC1&YABCDY&ABC20.3 TTL门电路门电路(三极管三极管三极管三极管三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路)TTL门电路是门电路是双极型集成电路双极型集成电路，与分立元件，与分立元件相比，相比，具有速度快、可靠性高和微型化等优点具有速度快、可靠性高和微型化等优点，目前分立元件电路已被集成电路替代目前分立元件电路已被集成电路替代。下面介绍。下面介绍集成集成“与非与非”门电路的工作原理、特性和参数。门电路的工作原理、特性和参数。T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1输入级输入级输入级输入级中间级中间级中间级中间级输出级输出级输出级输出级20.3.1 TTL“与非与非”门电路门电路1.1.电路电路电路电路E2E3E1B等效电路等效电路等效电路等效电路C多发射极多发射极多发射极多发射极三极管三极管三极管三极管 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1(1)(1)输入全为高电平输入全为高电平输入全为高电平输入全为高电平“1”(3.6V)1”(3.6V)时时时时2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理4.3VT T2 2、T T5 5饱和导通饱和导通饱和导通饱和导通钳位钳位2.1VE E结反偏结反偏结反偏结反偏截止截止截止截止“0”(0.3V)负载电流负载电流负载电流负载电流（灌电流）（灌电流）（灌电流）（灌电流）输入全高输入全高“1”,输出为输出为低低“0”1VT1R1+Ucc T4 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T12.2.工作原理工作原理工作原理工作原理1VT T2 2、T T5 5截止截止截止截止 负载电流负载电流负载电流负载电流（拉电流）（拉电流）（拉电流）（拉电流）(2)(2)输入端有任一低电平输入端有任一低电平输入端有任一低电平输入端有任一低电平“0”(0.3V)0”(0.3V)(0.3V)“1”“0”输入有低输入有低“0”输出为输出为高高“1”流过流过 E结的电结的电流为正向电流流为正向电流5VVY 5-0.7-0.7 =3.6V有有有有“0”0”出出出出“1”1”全全全全“1”1”出出出出“0”0”“与非与非”逻辑关系逻辑关系00010011101111011001011101011110ABYC“与非与非与非与非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式:Y&ABC“与非与非与非与非”门门门门74LS00、74LS20管脚排列示意图管脚排列示意图&1211109814133456712&UCC4B4A4Y3B3A3Y1B1A1Y2B2A2Y GND(a)74LS001211109814133456712&UCC2D3C2BNC 2A2Y1B1ANC1D1C1Y GND74LS20(b)(1)(1)电压传输特性：电压传输特性：电压传输特性：电压传输特性：输出电压输出电压输出电压输出电压 U UOO与输入电压与输入电压与输入电压与输入电压 U Ui i的关系。的关系。的关系。的关系。C CD DE E3.TTL“3.TTL“与非与非与非与非”门特性及参数门特性及参数门特性及参数门特性及参数电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性测试电路测试电路测试电路测试电路A AB BO O1 12 23 31 12 23 34 4 U Ui i/V/VU UOO/V/V&+5V+5VU Ui iU Uo oV VV VA AB BC CD DE E(2)TTL“(2)TTL“与非与非与非与非”门的参门的参门的参门的参数数数数电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性典型值典型值典型值典型值3.6V3.6V，2.4V2.4V为合格为合格为合格为合格典型值典型值典型值典型值0.3V0.3V，0.4V0.4V为合格为合格为合格为合格输出高电平电压输出高电平电压输出高电平电压输出高电平电压U UOHOH输出低电平电压输出低电平电压输出低电平电压输出低电平电压U UOLOL输出高电平输出高电平输出高电平输出高电平电压电压电压电压U UOHOH和输出低电平电压和输出低电平电压和输出低电平电压和输出低电平电压U UOLOLU UOO/V/VO O1 12 23 31 12 23 34 4 U Ui i/V/VABDE低电平噪声容限电压低电平噪声容限电压低电平噪声容限电压低电平噪声容限电压U UNLNL保证输出高电平电保证输出高电平电保证输出高电平电保证输出高电平电压不低于额定值压不低于额定值压不低于额定值压不低于额定值90%90%的条的条的条的条件下所允许叠加在输入低件下所允许叠加在输入低件下所允许叠加在输入低件下所允许叠加在输入低电平电压上的最大噪声电平电压上的最大噪声电平电压上的最大噪声电平电压上的最大噪声（或干扰）电压。（或干扰）电压。（或干扰）电压。（或干扰）电压。U UNLNL=U UOFF OFF U UILIL允许叠加干扰允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力UOFF U UOFFOFF是保证输出为额定是保证输出为额定是保证输出为额定是保证输出为额定高电平的高电平的高电平的高电平的90%90%时所对应的时所对应的时所对应的时所对应的最大输入低电平电压最大输入低电平电压最大输入低电平电压最大输入低电平电压。0.9UOH输入输入输入输入低电平低电平低电平低电平电压电压电压电压U UILILO O1231234 Ui/V/VU UOO/V/V输入输入输入输入高电平高电平高电平高电平电压电压电压电压U UIHIHAB高电平噪声容限电压高电平噪声容限电压高电平噪声容限电压高电平噪声容限电压UNH保证输出低电平保证输出低电平保证输出低电平保证输出低电平电压的条件下所允许叠电压的条件下所允许叠电压的条件下所允许叠电压的条件下所允许叠加在输入高加在输入高加在输入高加在输入高 电平电压电平电压电平电压电平电压上的最大噪声（或干扰）上的最大噪声（或干扰）上的最大噪声（或干扰）上的最大噪声（或干扰）电压。电压。电压。电压。UNH=UIHUON允许叠加干扰允许叠加干扰允许叠加干扰允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力 UON是保证输出为额定是保证输出为额定低电平时所对应的低电平时所对应的最小输最小输入高电平电压入高电平电压。DEO O1231234 Ui/V/VU UOO/V/VUON 指一个指一个指一个指一个“与非与非与非与非”门能带同类门的最大数目，它表示门能带同类门的最大数目，它表示门能带同类门的最大数目，它表示门能带同类门的最大数目，它表示带负载的能力。对于带负载的能力。对于带负载的能力。对于带负载的能力。对于TTL“TTL“与非与非与非与非”门门门门 N NOO 8 8。输入高电平电流输入高电平电流输入高电平电流输入高电平电流 I IIHIH和输入低电平电流和输入低电平电流和输入低电平电流和输入低电平电流 I IILIL 当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接高电平高电平高电平高电平，其余输入端接低电，其余输入端接低电，其余输入端接低电，其余输入端接低电 平时平时平时平时,流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，称为高电平输入电流称为高电平输入电流称为高电平输入电流称为高电平输入电流 I IIHIH(A)A)。当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接低电平低电平低电平低电平，其余输入端接高电平时其余输入端接高电平时其余输入端接高电平时其余输入端接高电平时,流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流称为低电平输入电流称为低电平输入电流称为低电平输入电流 I IILIL(mA(mA)。扇出系数扇出系数扇出系数扇出系数N NOO20.3.2 三态输出三态输出“与非与非”门门当控制端为当控制端为当控制端为当控制端为高电平高电平高电平高电平“1”1”时，实现正时，实现正时，实现正时，实现正常的常的常的常的“与非与非与非与非”逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系 Y Y =A BA B“1”控制端控制端 DE1.1.电路电路电路电路 D截止截止截止截止 T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T1“0”控制端控制端 DE T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T1导通导通导通导通1V1V当控制端为低当控制端为低当控制端为低当控制端为低电平电平电平电平“0”0”时，时，时，时，输出输出输出输出 Y Y 处于开处于开处于开处于开路状态，也称路状态，也称路状态，也称路状态，也称为为为为高阻状态高阻状态高阻状态高阻状态。&YEBA逻辑符号逻辑符号 0 高阻高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 0 表示任意态表示任意态表示任意态表示任意态三态输出三态输出三态输出三态输出“与非与非与非与非”状态表状态表状态表状态表ABEY功能表功能表输出高阻输出高阻输出高阻输出高阻三态门应用：三态门应用：三态门应用：三态门应用：可实现用可实现用可实现用可实现用一条一条一条一条总线分时传送几个不总线分时传送几个不总线分时传送几个不总线分时传送几个不同的数据或控制信号。同的数据或控制信号。同的数据或控制信号。同的数据或控制信号。“1”“0”“0”如图所示如图所示如图所示如图所示:总总总总线线线线&A A1 1B B1 1E E1 1&A A2 2B B2 2E E2 2&A A3 3B B3 3E E3 3A1 B120.4.1 CMOS“非门非门”电路电路AYT2+UDDT1N 沟道沟道P 沟道沟道GGDSS20.4 CMOS门电路门电路 PMOSPMOS管管管管NMOSNMOS管管管管CMOS CMOS 管管管管负载管负载管负载管负载管驱动管驱动管驱动管驱动管(互补对称管互补对称管互补对称管互补对称管)A A=“1”=“1”时，时，时，时，T T1 1导通，导通，导通，导通，T T2 2截止，截止，截止，截止，Y Y=“0”=“0”A A=“0”=“0”时，时，时，时，T T1 1截止，截止，截止，截止，T T2 2导通，导通，导通，导通，Y Y=“1”=“1”Y=AY=A(互补对称管互补对称管互补对称管互补对称管)T4 与与 T3 并联并联;T1 与与 T2 串联；串联；当当 AB 都是高电平时都是高电平时,T1与与T2 同时导通，同时导通，T4 与与T3 同时截止同时截止,输出输出Y为为低电平低电平。当当AB中有一个是低电平中有一个是低电平时，时，T1与与T2中有一个截止，中有一个截止，T4与与T3中有一个导通中有一个导通,输出输出Y 为为高电平高电平。20.4.2 CMOS“与非与非门门”电路电路ABT4T3T1T2+UDDY1.1.电路电路电路电路2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理BT4T3T1T2AY 当当 AB 中中有一个是高电有一个是高电平时平时，T1与与 T2中有一个导