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1第第1 1章章 数字电路基础数字电路基础1-1数的进制及其转换1-2机器码1-3逻辑代数本章小结思考题与习题21-11-1数的进制及其转换数的进制及其转换1-1-1进位计数制1-1-2不同进制之间的转换31-1-11-1-1进位计数制进位计数制1十十进制数制数2二二进制数制数3八八进制与十六制与十六进制制41-1-21-1-2不同进制之间的转换不同进制之间的转换1非十非十进制数制数转换成十成十进制数制数2二二进制和八、十六制和八、十六进制数之制数之间的的转换3十十进制数制数转换成二成二进制数制数51-1-21-1-2不同进制之间的转换不同进制之间的转换【例1-1】将十进制数(53)10转换成二进制数。解：最后，得(53)10=(110101)2。十进制小数可以用基数乘法转换成二进制小数，即所谓“乘2取整，顺序排列法”。61-1-21-1-2不同进制之间的转换不同进制之间的转换【例1-2】将(0.872)10转换成二进制数（误差e）。解：最后，得(0.872)10=(0.1101)2，转换到第四位则误差小于。71-1-21-1-2不同进制之间的转换不同进制之间的转换4二二进制制码（1）二）二十十进制制码十进制数8421码2421码5421码余3码余3循环码01234567890000000100100011010001010110011110001001000000010010001101001011110011011110111100000001001000110100100010011010101111000011010001010110011110001001101010111100001001100111010101001100110111111110101081-1-21-1-2不同进制之间的转换不同进制之间的转换4二二进制制码（1）二）二十十进制制码8421码、2421码、5421码余3码余3循环码(见下表)91-1-21-1-2不同进制之间的转换不同进制之间的转换十进制数循 环 码十进制数循 环 码G3G2G1G0G3G2G1G001234567000000000000111100111100011001108910111213141511111111111100000011110001100110101-1-21-1-2不同进制之间的转换不同进制之间的转换4二二进制制码（2）循环码（3）字符编码（见下表）111-1-21-1-2不同进制之间的转换不同进制之间的转换 字 b6 b5 b4符b3 b2 b1 b00000010100111001011101110000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIDLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUSSP!#$%&（）*+-/0123456789:;=?ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ-abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|DEL121-21-2机器码机器码1-2-1原码1-2-2反码1-2-3补码131-2-11-2-1原码原码数的原码，其符号位表示该数的符号，而数值部分仍用原来的二进制数码表示。数X的原码记作X原，例如：X1=+11001X1原=+11001原=011001X2=-11001X2原=-11001原=111001141-2-21-2-2反码反码一个数如果是正数，其反码与原码相同。如果是负数，则除符号位仍为“1”外，将原码中的各位数码凡“1”换成“0”，凡“0”换成“1”即可。数X的反码记作X反，例如：X1=+10011X1原=010011X1反=010011X2=-10011X2原=110011X2反=101100显然X反反=X原。因此，当已知一个数的反码，欲求其原码时，只要将其反码再求反即可。151-2-31-2-3补码补码1补码的概念在二进制中，可利用存放二进制数的寄存器的位数是有限的，运算时可丢失最高位以上数码的特点，引进二进制负数的补码，从而可将减法运算化为加法运算。161-2-31-2-3补码补码2补码的求法的求法 对负数求数求补可用可用“求反加求反加1”的的办法，即法，即先求先求“反反”，然后在反，然后在反码的最低位加的最低位加1即即可。而在机器中可。而在机器中实现一个数的反一个数的反码和加和加1运算是很方便的。运算是很方便的。171-2-31-2-3补码补码3补码的加、减运算的加、减运算若数码均以补码形式表示，称为补码系统。在补码系统中，加、减运算的结果也应是补码形式表示的数，并遵循两数之和的补码等于两数补码的和这一运算规则，即下列等式成立：X+Y补=X补+Y补181-2-31-2-3补码补码3补码的加、减运算的加、减运算三种情况：三种情况：第一种情况：第一种情况：X0 Y0第二种情况：第二种情况：X0 Y0第三种情况：第三种情况：X和和Y符号不同符号不同 191-31-3逻辑代数逻辑代数1-3-1逻辑变量及基本运算1-3-2逻辑代数的基本定律和规则1-3-3逻辑函数的代数化简法1-3-4逻辑函数的卡诺图化简201-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算1逻辑变量量Y-指示灯指示灯A、B-开关开关指示灯指示灯Y亮、灭亮、灭两种状态取决于两种状态取决于开关开关A、B的的通、断两种状态。通、断两种状态。逻辑变量描述的是事物对立的逻辑状态（如上例中开关的通、断，灯的逻辑变量描述的是事物对立的逻辑状态（如上例中开关的通、断，灯的亮、灭）亮、灭）在逻辑代数中，我们通常用逻辑在逻辑代数中，我们通常用逻辑0和和1来表示事物的两种状态，来表示事物的两种状态，所以逻辑变量与普通代数变量不同的是它的取值只有所以逻辑变量与普通代数变量不同的是它的取值只有0和和1两种可两种可 能，是一种二值能，是一种二值变量，逻辑变量用字母表示变量，逻辑变量用字母表示211-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算2三种基本三种基本逻辑运算运算（1）与运算）与运算开关A开关B灯Y断断通通断通断通灭灭灭亮与逻辑关系ABY001101010001与逻辑符号与逻辑真值表221-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算2三种基本三种基本逻辑运算运算（2）或运算）或运算开关A开关B灯Y断断通通断通断通灭亮亮亮ABY001101010111或逻辑关系或逻辑运算图1-3或逻辑关系和符号或逻辑符号231-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算2三种基本三种基本逻辑运算运算（2）非运算）非运算开关A灯Y断通亮灭AY0110非逻辑关系表非逻辑真值表241-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算3逻辑函数、函数、逻辑函数的表示方法及相互函数的表示方法及相互转换（1）逻辑函数的定函数的定义L=AB+L=f(A，B)L为输出逻辑变量；A、B为输入逻辑变量251-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算3逻辑函数、函数、逻辑函数的表示方法及相互函数的表示方法及相互转换（2）逻辑函数的表示方法函数的表示方法真值表ABY001101011001逻辑函数表达式Y=+AB261-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算3逻辑函数、函数、逻辑函数的表示方法及相互函数的表示方法及相互转换（2）逻辑函数的表示方法函数的表示方法逻辑图波形图271-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算3逻辑函数、函数、逻辑函数的表示方法及相互函数的表示方法及相互转换（2）逻辑函数的表示方法函数的表示方法卡诺图语言描述上述函数关系可用语言描述：有一个含两个输入变量A、B的逻辑函数L，当输入变量A、B的取值相同时，函数L为1；当输入变量A、B的取值相异时，函数L为0。利用语言所描述的逻辑关系，可写出对应的逻辑表达式并列出真值表281-3-11-3-1逻辑变量及基本运算逻辑变量及基本运算4逻辑函数不同表示方法函数不同表示方法间的相互的相互转换参考参考课本本【例例1-8】【例1-9】【例1-10】291-3-21-3-2逻辑代数的基本定律和规则逻辑代数的基本定律和规则1基本公式基本公式（1）变量和常量的关系量和常量的关系公式公式1 A+0=A公式公式1 A0=0公式公式2 A+1=1公式公式2 A1=A公式公式3 A+=1 公式公式3 A =0 301-3-21-3-2逻辑代数的基本定律和规则逻辑代数的基本定律和规则1基本公式基本公式（2）与普通代数相似的规律交换律公式4A+B=B+A公式4AB=BA结合律公式5（A+B）+C=A+（B+C）公式5（AB）C=A（BC）分配律公式6A（B+C）=AB+AC 公式6A+（BC）=（A+B）（A+C）311-3-21-3-2逻辑代数的基本定律和规则逻辑代数的基本定律和规则1基本公式基本公式（3）逻辑代数的特殊规律重叠律公式7A+A=A公式7AA=A反演律（摩根定理）公式8公式8否定律（还原律）公式9321-3-21-3-2逻辑代数的基本定律和规则逻辑代数的基本定律和规则2三个重要规则（1）代入规则（2）反演规则反演规则是反演律的推广。利用反演规则能更快地求出一个函数的反函数。利用反演规则求一个函数的反函数时，对于逻辑表达式中的多层“反”号，除单个变量的反变量（如例1-13中的、）应变成原变量外，其他的“反”号应保留不变。在运用反演规则时，要特别注意运算的优先顺序。331-3-21-3-2逻辑代数的基本定律和规则逻辑代数的基本定律和规则（3）对偶规则3若干常用公式若干常用公式AB+A =A A+AB=AA+B=A+BAB+C+BC=AB+C 341-3-31-3-3逻辑函数的代数化简法逻辑函数的代数化简法1逻辑函数的五种表达式函数的五种表达式与与-或表达式，与或表达式，与-或表达式或表达式，非非-与非表达与非表达式式，或非，或非-或非表达式或非表达式，与，与-或或-非表达式非表达式（1）将与）将与-或表达式或表达式转换为与非与非-与非表达与非表达式式（2）将与）将与-或表达式或表达式转换为或非或非-或非表达或非表达式式（3）将与）将与-或表达式或表达式转换为与与-或或-非表达式非表达式351-3-31-3-3逻辑函数的代数化简法逻辑函数的代数化简法2化化简的意的意义和最和最简的概念的概念3代数法化代数法化简与与-或表达式或表达式（1）合并）合并项法法（2）吸收法）吸收法（3）消去法）消去法（4）配）配项法法361-3-41-3-4逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数的卡诺图化简1逻辑函数的最小函数的最小项及其表达式及其表达式（1）最小）最小项及其性及其性质B A AAB变量m0m1m2m3m4m5m6m7ABCCBCCABC0000010100111001011101111000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001A、B、C3个逻辑变量所有最小项的真值表371-3-41-3-4逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数的卡诺图化简1逻辑函数的最小函数的最小项及其表达式及其表达式（1）最小）最小项及其性及其性质最小项有如下性质：对于任意一个最小项，只有一组变量取值使它的值为1，而在变量取其他各组值时，这个最小项的值都为0。对于变量的任一组取值，任意两个最小项的乘积为0。对于变量的任一组取值，全体最小项之和为1。381-3-41-3-4逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数的卡诺图化简1逻辑函数的最小函数的最小项及其表达式及其表达式（2）逻辑函数的最小函数的最小项表达式表达式 任何一个任何一个逻辑函数都可以写成与或表达函数都可以写成与或表达式。只要在不是最小式。只要在不是最小项的乘的乘积项中乘以中乘以（x+)，补齐所缺的因子，便可得到所缺的因子，便可得到这个个函数的最小函数的最小项表达式表达式391-3-41-3-4逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数的卡诺图化简2用卡用卡诺图表示表示逻辑函数函数（1）最小）最小项的卡的卡诺图二变量卡诺图三、四变量卡诺图401-3-41-3-4逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数的卡诺图化简2用卡用卡诺图表示表示逻辑函数函数（2）逻辑函数的卡函数的卡诺图411-3-41-3-4逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数的卡诺图化简3用卡用卡诺图化化简逻辑函数函数（1）化）化简的依据：可利用的依据：可利用AB+A=A公式，公式，把把“互反互反”的的变量消去，将两量消去，将两项复合复合为一个乘一个乘积项（2）化）化简的方法的方法（3）化）化简的步的步骤421-3-41-3-4逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数的卡诺图化简4具有无关具有无关项逻辑函数的化函数的化简（1）无关）无关项（2）具有无关）具有无关项逻辑函数的化函数的化简43本章小结本章小结1 数字系统中常用的二进制数及其运算规律。八进制数和十六进制数可以认为是二进制数的简化读写形式。2 建立二值逻辑概念，其中包括逻辑状态、逻辑变量和“与”、“或”、“非”三种基本逻辑关系。3 逻辑问题是用逻辑函数描述的，其表现形式有真值表、卡诺图、函数表达式和逻辑图等，它们各具特点且可以互相转换。4 逻辑代数是用数学方法研究逻辑问题的工具，是分析和设计逻辑电路的理论基础。必须掌握逻辑代数的基本定律，特别是用它来指导逻辑函数的化简。5 本章介绍了用代数法和卡诺图法化简逻辑函数。函数卡诺图实质上是真值表的另一种作法。其主要特点是使逻辑相邻项在图中位置上相邻，因此，它能直观地化简函数。6 填变量卡诺图是一般卡诺图的扩展形式，它的概念和作图方法将广泛地用在数字电路的分析和设计中。44思考题与习题思考题与习题1把15，846，123，115.75，349.125各十进制数转换成二、八、十六进制数。2把(110011)2，(100110)2，(1011.1011)2各二进制数转换成八、十、十六进制数。3把(037)8，(725.74)8，(1FE)16，(7BA2)16各数转换成二十进制数。4有一数码10010111，作为自然二进制数或8421BCD码时，其相应的十进制数各为多少?45思考题与习题思考题与习题5图1-25（a）给出了两种开关电路，写出反映Y和A、B、C之间逻辑关系的真值表、函数式，画出逻辑图。若A、B、C的变化规律如图1-25（b）所示，画出Y1、Y2的波形。题1-5图46思考题与习题思考题与习题6一个电路有3个输入端A、B、C，当其中两个输入端有1信号时，输出Y有信号，试列出真值表，写出Y的函数式。7试画出下列逻辑表达式的逻辑图（提示：将逻辑式中的逻辑运算用相应的门电路来实现，且用逻辑符号表示）：（1）L=AB+CD（2）L=（3）L=(A+B)(C+D)（4）L=ABC（5）L=(X+Y)XY+AB+AC8假设A代表小王乘坐公共汽车；B代表小王乘坐电车；C代表小王去参加文艺晚会。问(A+B)C代表什么意义？ABC有没有意义？47思考题与习题思考题与习题9已知函数的真值表如表1-17所示，试写出其逻辑表达式。输 入输 出ABCL0000111100110011010101010001010048思考题与习题思考题与习题10用真值表证明下列恒等式：（1）A +B=(+)(A+)（2）A 0=A（3）A 1=（4）(A B)C=A (B C)49思考题与习题思考题与习题11用逻辑代数基本公式和常用公式将下列逻辑函数化为最简与或式：（1）Y=A +B+B（2）Y=AB+C+（3）Y=+C+A +A C（4）Y=+AB D+C50思考题与习题思考题与习题12求下列函数的对偶式及反函数：（1）Y=A(B+C)（2）Y=AB+（3）Y=A+B +C(+D)（4）Y=(B+D)51思考题与习题思考题与习题13用代数法将下列各逻辑式化简成最简与或式：（1）L=AB +B+ABC（2）L=A +BC+ACD（3）（4）L=(+)(A+B+C)（5）L=（6）L=(+AB)C+ACD+(A +B)D+CD52思考题与习题思考题与习题14求下列函数的最简与或表达式：（1）L=A(A+B)(+C)（2）L=A(A+B)(+D)(+D)(A+C+E+H)53思考题与习题思考题与习题15用卡诺图法化简下列函数，画出最简与非逻辑图：（1）Y1(A，B，C)=m(0，2，4，5，6)（2）Y2(A，B，C)=m(0，1，2，3，5，7)（3）Y3(A，B，C，D)=m(0，1，2，3，4，5，8，10，11，12)（4）Y4(A，B，C，D)=m(0，2，4，5，6，7，8，10，12，14，15)（5）Y5(A，B，C，D)=m(2，3，6，7，8，9，10，11，13，14，15)（6）Y6(A，B，C，D)=m(2，3，5，6，7，8，9，12，13，15)（7）Y7(A，B，C，D)=m(1，2，3，4，6，8，9，10，11，12，14)54思考题与习题思考题与习题16用卡诺图将下列函数化简为最简与或式：（1）L(A，B，C)=m(2，3，4，6)（2）L(A，B，C)=m(3，5，6，7)（3）L(A，B，C，D)=m(0，1，2，3，4，6，7，8，9，11，15)（4）L(A，B，C，D)=m(0，1，2，6，8，10，11，12，13，14，15)（5）L(A，B，C，D)=m(3，4，5，7，9，13，14，15)（6）L(A，B，C，D)=m(0，2，7，8，13，15)约束条件：d(1，5，6，9，10，11，12)=0（7）L(A，B，C，D)=m(3，8)约束条件：d(10，11，12，13，14，15)=017已知某逻辑函数Y=A+B+C，试用真值表、卡诺图和逻辑图表示。第第2 2章章 逻辑门电路逻辑门电路2-1集体管开关特性2-2基本逻辑门电路2-3TTL逻辑门电路2-4CMOS集成门电路2-5CMOS与TTL接口电路本章小结思考题与习题552-12-1集体管开关特性集体管开关特性2-1-1二极管开关特性2-1-2三机关的开关特性2-1-3基本逻辑门电路562-1-12-1-1二极管开关特性二极管开关特性1静态特性57在二极管开关电路中，二极管导通压降与外加电源电压相比及导通电阻与外电路电阻相比均可忽略时，则可近似地认为二极管具有理想开关的静态开关特性。在数字电路的分析与估算过程中，常把uDUT=0.5V，看成是硅二极管的截止条件。2-1-12-1-1二极管开关特性二极管开关特性582动态特性动态特性分析二极管开关的转换过程2-1-22-1-2三极管的开关特性三极管的开关特性59分析三极管的开关工作状态2-1-32-1-3基本逻辑门电路基本逻辑门电路602-1-32-1-3基本逻辑门电路基本逻辑门电路1三极管三种工作状三极管三种工作状态的特点的特点（1）截止状）截止状态（2）放大状）放大状态（3）饱和状和状态612-1-32-1-3基本逻辑门电路基本逻辑门电路1三极管三种工作状三极管三种工作状态的特点的特点62（1）截止状态）截止状态（2）放大状态）放大状态（3）饱和状态）饱和状态2-1-32-1-3基本逻辑门电路基本逻辑门电路1三极管三种工作状三极管三种工作状态的特点的特点63三极管截止、放大、饱和的工作条件及特点三极管截止、放大、饱和的工作条件及特点2-1-32-1-3基本逻辑门电路基本逻辑门电路2三极管的三极管的动态特性特性64（d）集电极电流2-1-32-1-3基本逻辑门电路基本逻辑门电路1MOS管的开关作用管的开关作用652MOS管的开关管的开关时间取决于与电路有关的分布电容及下一级输入电容充放电所需的时间2-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路1与与门电路路662-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路二极管与二极管与门电路的路的电位关系表位关系表 与真与真值表表 67与门的函数表达式与门的函数表达式：Z=ABC2-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路2或或门电路路682-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路二极管或二极管或门逻辑真真值表表 69输入输出ABCZ00000011010101111001101111011111函数表达式为函数表达式为：Z=A+B+C2-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路3非非门电路路702-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路输 入输 出AZ011071函数表达式为：函数表达式为：Z=非门逻辑真值表非门逻辑真值表2-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路4复合复合门电路路72由二极管与门和三极管非门串联而成称为二极管三极管逻辑门电路简称DTL电路2-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路1.具有与非逻辑关系的逻辑门的函数表达式为73Z=2.或非门的函数表达式为：Z=2-22-2基本逻辑门电路基本逻辑门电路输 入输出输 入输出ABCZABCZ000100010011001001010100011101101001100010111010110111001110111074与非门逻辑真值表与非门逻辑真值表 或非门逻辑真值表或非门逻辑真值表 2-3TTL2-3TTL逻辑门电路逻辑门电路2-3-1TTL与非门的工作原理2-3-2TTL与非门的参数2-3-3TTL与非门的改进电路2-3-4TTL的其他类型门电路2-3-5其他双极型集成电路介绍752-3-1TTL2-3-1TTL与非门的工作原理与非门的工作原理1典型典型TTL与非与非门电路路762-3-1TTL2-3-1TTL与非门的工作原理与非门的工作原理2TTL与非与非门的工作原理的工作原理77（1）逻辑功能功能逻辑表达式为逻辑表达式为L=2-3-1TTL2-3-1TTL与非门的工作原理与非门的工作原理（2）电压传输特性特性78 电压传输特性分析电压传输特性分析AB段截止区BC段线性区CD段过渡区CE段饱和区2-3-1TTL2-3-1TTL与非门的工作原理与非门的工作原理（2）电压传输特性特性79a.关门电平和开门电平b.阈值电压UTc.噪声容限(NoiseMargin)关门电平、开门电平、阈值电压及噪声容限关门电平、开门电平、阈值电压及噪声容限2-3-1TTL2-3-1TTL与非门的工作原理与非门的工作原理（2）电压传输特性特性80 开门电阻、关门电阻开门电阻、关门电阻a.关门电阻ROFFb.开门电阻RONUOFFUON2-3-1TTL2-3-1TTL与非门的工作原理与非门的工作原理（3）与非）与非门输出、出、输入端等效入端等效电路路81 输出端等效电路输出端等效电路开态关态2-3-1TTL2-3-1TTL与非门的工作原理与非门的工作原理（3）与非）与非门输出、出、输入端等效入端等效电路路82输入低电平输入高电平 输入端等效电路输入端等效电路2-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数1输入特性及有关参数入特性及有关参数83（1）输入伏安特性）输入伏安特性输入短路电流IIS输入漏电流IIH2-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数（2）输入负载特性84TTL门电路输入端接电阻时的等效电路门电路输入端接电阻时的等效电路TTL与非门的输入负载特性与非门的输入负载特性2-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数2输出特性及有关参数出特性及有关参数85（1）输出高电平时的输出特性）输出高电平时的输出特性2-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数2输出特性及有关参数出特性及有关参数（2）输出低电平时的输出特性862-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数2输出特性及有关参数出特性及有关参数（3）有关参数）有关参数87 输出高电平输出高电平UOH 输出低电平输出低电平UOL2-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数3瞬瞬时特性及有关参数特性及有关参数88（1）瞬时特性波形）瞬时特性波形2-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数（2）平均传输延迟时间tpd893瞬瞬时特性及有关参数特性及有关参数2-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数4TTL与非与非门的扇出系数和的扇出系数和电源源电流流90（1）扇出系数N（2）电源电流ICCICCL是指门电路输出为低电平UOL时电源所提供的电流；ICCH是指门电路输出为高电平UOH时电源所提供的电流2-3-2TTL2-3-2TTL与非门的参数与非门的参数参 数 名 称符 号单 位测 试 条 件指 标导通电源电流ICCLmA输入悬空，空载，UC=5V10截止电源电流ICCHmAui=0，空载，UC=5V5输出高电平UOHVui=0.8V，空载，UC=5V3.0输出低电平UOLVui=0.8V，IL=12.8mA，UC=5V0.35输入短路电流IISmAui=0UC=5V2.2输入漏电流IIHAui=5V，其他输入端接地，UC=5V70开门电平UONVUOL=0.35V，IL=12.8mA，UC=5V1.8关门电平UOFFVUOH=2.7V，空载UC=5V0.8扇出系数Nui=1.8V，UOL0.35V，UC=5V8平均传输时间tpdNs信号频率f=2MHz，No=8UC=5V3091TTL与非门的主要指标2-3-3TTL2-3-3TTL与非门的改进电路与非门的改进电路1有源泄放有源泄放TTL电路路92（1）改善电压传输特性）改善电压传输特性（2）缩短电路的平均传输延迟时间）缩短电路的平均传输延迟时间2-3-3TTL2-3-3TTL与非门的改进电路与非门的改进电路2抗抗饱和和TTL电路（路（STTL电路）路）932-3-3TTL2-3-3TTL与非门的改进电路与非门的改进电路2抗抗饱和和TTL电路（路（STTL电路）路）（1）肖特基晶体管的特点）肖特基晶体管的特点94（2）STTL电路电路2-3-3TTL2-3-3TTL与非门的改进电路与非门的改进电路（3）低功耗肖特基电路（LS-TTL电路）952抗饱和抗饱和TTL电路（电路（STTL电路）电路）2-3-4TTL2-3-4TTL的其他类型门电路的其他类型门电路1集电极开路与非门962-3-4TTL2-3-4TTL的其他类型门电路的其他类型门电路2三三态门972-3-4TTL2-3-4TTL的其他类型门电路的其他类型门电路3异或异或门982-3-4TTL2-3-4TTL的其他类型门电路的其他类型门电路4与或非与或非门992-3-52-3-5其他双极型集成电路介绍其他双极型集成电路介绍1高高阈值逻辑门电路（路（HTL）2射极耦合射极耦合逻辑门电路（路（ECL）3集成注入集成注入逻辑门电路（路（I2L）1002-4CMOS2-4CMOS集成门电路集成门电路2-4-1CMOS反相器2-4-2CMOS与非门2-4-3CMOS或非门2-4-4COMS传输门2-4-5COMS与TTL电路性能比较2-4-6正负逻辑问题1012-4-1CMOS2-4-1CMOS反相器反相器102在在CMOS反相器中，反相器中，无论电路处于哪一种工作状态，无论电路处于哪一种工作状态，总有一个管子截止，总有一个管子截止，另一个管子导通，另一个管子导通，因此静态电流近似为零，因此静态电流近似为零，电路的功耗很小。电路的功耗很小。CMOS反相器的逻辑电路反相器的逻辑电路 2-4-2CMOS2-4-2CMOS与非门与非门103CMOS与非门的逻辑电路与非门的逻辑电路当输入端当输入端A、B中有一个为低电平时，输出为高电平；中有一个为低电平时，输出为高电平；只有当输入端只有当输入端A、B都是高电平时，输出为低电平。都是高电平时，输出为低电平。电路具有与非的逻辑功能，其逻辑表达式为电路具有与非的逻辑功能，其逻辑表达式为F=2-4-3CMOS2-4-3CMOS或非门或非门CMOS或非或非门 电路路图104该电路具有或非逻辑功能，该电路具有或非逻辑功能，其逻辑表达式为其逻辑表达式为F=2-4-4COMS2-4-4COMS传输门传输门1电路路结构构1052-4-4COMS2-4-4COMS传输门传输门2工作原理工作原理106（1）导通状态）导通状态（2）截止状态）截止状态只要只要C=1，=0，ui在在0VDD之间变化时，传输门中至少有一个管子导通，之间变化时，传输门中至少有一个管子导通，导通时电阻为几百欧姆，相当于开关闭合，输入信号由输入端传送到输出端。导通时电阻为几百欧姆，相当于开关闭合，输入信号由输入端传送到输出端。CMOS传输门可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。传输门可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。由于由于MOS管结构对称，漏极、源极可以互换，因此，管结构对称，漏极、源极可以互换，因此，CMOS传输门具有传输门具有双向性，也称双向开关。双向性，也称双向开关。2-4-5COMS2-4-5COMS与与TTLTTL电路性能比较电路性能比较在功耗和速度上有很大差别CMOS电路需要的输入电流几乎可以忽略，而一个典型的TTL门电路，在输入信号为0态时，需要1.6mA左右的输入电流。CMOS电路不能提供太大的输出电流；而一个TTL电路的输出端却可以吸收16mA的电流。CMOS电路所用的电源电压范围很大（318V均可工作）1072-4-62-4-6正负逻辑问题正负逻辑问题1正正逻辑和和负逻辑的的规定定 在在逻辑电路中，路中，电平的高和低均可用平的高和低均可用逻辑1或或逻辑0来表示。用来表示。用1表示高表示高电平，而用平，而用0表示低表示低电平，平，则称之称之为正正逻辑体制；与此相反，若用体制；与此相反，若用0表示高表示高电平，而用平，而用1表示低表示低电平，平，则称之称之为负逻辑体制。体制。1082-4-62-4-6正负逻辑问题正负逻辑问题2负逻辑符号的表示符号的表示1092-4-62-4-6正负逻辑问题正负逻辑问题 由上由上图可可总结出由正出由正逻辑体制体制变换为负逻辑体制的体制的规则：（1）将与）将与门符号符号变成或成或门符号或将或符号或将或门符号符号变为与与门符号。符号。（2）在）在门电路符号的路符号的输入端加小入端加小圆圈，表示反圈，表示反相。相。（3）在）在门电路符号的路符号的输出端加小出端加小圆圈，也表示圈，也表示反相。反相。1102-4-62-4-6正负逻辑问题正负逻辑问题 通通过上述分析可以得出：上述分析可以得出：正正逻辑“与与”门同同负逻辑“或或”门等效；等效；正正逻辑“或或”门同同负逻辑“与与”门等效；等效；正正逻辑与非与非门同同负逻辑或非或非门等效；等效；正正逻辑或非或非门同同负逻辑与非与非门等效。等效。1112-5CMOS2-5CMOS与与TTLTTL接口电路接口电路2-5-1TTL-CMOS接口电路2-5-2CMOS-TTL接口电路2-5-3门电路使用中应注意的事项1122-5-1TTL-CMOS2-5-1TTL-CMOS接口电路接口电路113TTL-CMOS接口电路2-5-2CMOS-TTL2-5-2CMOS-TTL接口电路接口电路CMOS驱动TTL采用专用接口器件1142-5-32-5-3门电路使用中应注意的事项门电路使用中应注意的事项1多余端的多余端的处理理对于于TTL与非与非门1152-5-32-5-3门电路使用中应注意的事项门电路使用中应注意的事项1多余端的多余端的处理理对于于TTL或非或非门 1162-5-32-5-3门电路使用中应注意的事项门电路使用中应注意的事项1多余端的多余端的处理理对于于CMOS电路路 对于CMOS电路，多余的输入端必须依据相应电路的逻辑功能决定是接在正电源VDD上（与门、与非门）或是与地相接（或门、或非门）。一般不宜与使用的输入端并联使用，因为输入端并联时将使前级的负载电容增加，工作速度下降，动态功耗增加。1172-5-32-5-3门电路使用中应注意的事项门电路使用中应注意的事项2使用使用CMOS电路要避免静路要避免静态损坏坏（1）所有与）所有与MOS电路直接接触的工具、路直接接触的工具、测试设备必必须可靠可靠地接地。地接地。（2）操作人）操作人员应尽量避免穿着容易尽量避免穿着容易产生静生静电的化的化纤织物。物。否否则，需要采取消除静，需要采取消除静电的措施，例如，使用消除静的措施，例如，使用消除静电的的喷雾器器进行清洗等。行清洗等。（3）MOS器件器件应放在金属容器或其他放在金属容器或其他导电的容器中存放和搬的容器中存放和搬运，运，绝不能存放在易不能存放在易产生静生静电的泡沫塑料、塑料袋或其他的泡沫塑料、塑料袋或其他容器中。容器中。（4）在）在调试CMOS电路板路板时，如果信号源和，如果信号源和电路板是用两路板是用两组电源，源，则开机开机时应先接先接电路板路板电源，后开信号源源，后开信号源电源。源。关机关机时，则应先关信号源先关信号源电源，后断源，后断电路板路板电源。源。118本章小结本章小结本章主要讨论了二、三极管的开关特性；TTL逻辑门电路的电路结构、工作原理以及与非门的外特性；CMOS集成电路。半导体器件的开关特性是分析电路逻辑功能的基础，对三极管的截止条件、饱和条件以及饱和、截止时各极电压、电流的分配必须十分清楚。三极管工作在饱和状态时基区有存储电荷存在，当从饱和转换为截止时存储电荷的消散需要一定的存储时间ts，ts是影响开关速度的主要因素。119本章小结本章小结TTL与非门的外特性是TTL与非门在外部所表现出来的电压和电流的关系。其中有表示输出电压和输入电压之间关系的电压传输特性，表示输入电压和输入电流之间关系的输入特性和表示输出电压和输出电流之间关系的输出特性。只有掌握了这几个特性，才能正确地使用TTL与非门。其他类型的TTL门电路，尽管它们的逻辑功能各异但输入、输出端电路结构与TTL与非门相同，因此与非门的输入、输出特性对这些门电路同样适用。120本章小结本章小结本章中所讲到的TTL、HTL、CEL以及I2L，都属于双极型数字集成电路，因为这些电路中所用的三极管都是双极型的。而在MOS数字集成电路中，使用的是MOS管，因而把这一类数字集成电路称为MOS集成电路。在MOS数字集成电路中。CMOS电路的最基本逻辑单元是反相器。由于采用了N沟道管与P沟道管互补式电路，所以功耗小，而且现在生产的高速CMOS电路，其工作速度已可与TTL电路媲美。在整个数字集成电路中，CMOS电路占据主导地位的趋势日益明显。121思考题与习题思考题与习题1二极管为什么能起开关作用?把它作为理想电子开关的条件是什么?2试述三极管截止、放大、饱和三种工作状态的特点。三极管在什么条件下会出现饱和现象?在电路中怎样判别管子已处于饱和状态?122思考题与习题思考题与习题3 判断如图2-44所示各电路中三极管工作在什么状态?图2-44题2-3图123思考题与习题思考题与习题124图2-45 题2-4图4如图2-45所示，已知R1=2k，R2=30k，RC=1.5k，VCC=6V，UB=-6V，三极管=20，试计算三极管开始饱和时的ui值（提示：三极管开始饱时IB=IBS）5二极管电路如图2-46所示。（1）分析输出Z1、Z2和输入A、B、C之间的逻辑关系；（2）已知A、B、C的波形如图2-46（c）所示，画出Z1，Z2的波形（输入信号电压幅度满足逻辑要求）。图2-46题2-5图思考题与习题思考题与习题6试分析如图2-47所示电路中，一只二极管导通和三只二极管均导通时，流过限流电阻R的电流各为多少?（二极管导通压降和截止电流均可忽略）。125图2-47 题2-6图思考题与习题思考题与习题7对应于图2-48（a）各种情况及图2-48（b）所示输入波形，画出E、F、L、G、H的波形。126图2-48 题2-7图思考题与习题思考题与习题8为什么TTL与非门输入端：（a）接地；（b）接低于0.8V的电源；（c）接同类与非门的输出低电平0.3V，在逻辑上都属于输入为0?9为什么TTL与非门输入端：（a）悬空；（b）接高于2V的电源；（c）接同类与非门的输出高电平3.6V，在逻辑上都属于输入为1?10在挑选TTL门电路时，人们都希望选用输入短路电流比较小的与非门，为什么?11试说明能否将与非门、或非门、异或门当作反相器使用?各输入端应