(第二讲)改第2章 基本逻辑运算和逻辑门(1).ppt

第二章第二章 逻辑门逻辑门内容提要：内容提要：（1）数字电路的基本逻辑单元）数字电路的基本逻辑单元门电路，及其门电路，及其对应的逻辑运算与图形描述符号对应的逻辑运算与图形描述符号。（2）三态逻辑门和集电极开路输出门）三态逻辑门和集电极开路输出门。（3）TTL集集成成门门的的电电路路简简介介、逻逻辑辑功功能能、外外特特性性和和性能参数性能参数。（4）CMOS集成门的逻辑功能、外特性和性能参数。集成门的逻辑功能、外特性和性能参数。1主要内容：主要内容：与、或、非三种基本逻辑运算与、或、非三种基本逻辑运算 与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能 逻辑门真值表的列法逻辑门真值表的列法 画各种逻辑门电路的输出波形画各种逻辑门电路的输出波形2.1 基本逻辑门基本逻辑门 重点：重点：基本逻辑运算基本逻辑运算基本逻辑门的逻辑功能基本逻辑门的逻辑功能2l在逻辑代数中，最基本的逻辑运算有与与、或或、非非三种。l最基本的逻辑关系有三种：与与逻辑关系、或或逻辑关系、非非逻辑关系。l实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路逻辑门电路。32.1.1 与门l实现实现“与与”运算的电路称为运算的电路称为与逻辑门与逻辑门，简称，简称与门与门。l逻辑逻辑与与运算可用开关电路中两个开关相运算可用开关电路中两个开关相串联串联的例子的例子来说明来说明。4l“与与”运算的逻辑表达式为：运算的逻辑表达式为：F=ABl“与与”运算真值表运算真值表:l“与与”逻辑的运算规律为：逻辑的运算规律为：5 l与门的逻辑符号与门的逻辑符号:国内符号国内符号 国际符号国际符号l例例2-2:向向2输入与门输入图示的波形，求其输出波输入与门输入图示的波形，求其输出波形形F。解：解：62.1.2 或门l实现实现“或或”运算的电路称为运算的电路称为或逻辑门或逻辑门，简称，简称或门或门。l逻辑逻辑或或运算可用开关电路中两个开关相运算可用开关电路中两个开关相并联并联的例子的例子来说明来说明 7l“或或”运算的逻辑表达式为：运算的逻辑表达式为：F=A+Bl“或或”运算真值表运算真值表:l“或或”逻辑的运算规律为：逻辑的运算规律为：8l或门的逻辑符号或门的逻辑符号:l例例2-4:向向2输入或门输入图示的波形，求其输出波输入或门输入图示的波形，求其输出波形形F。解：解：92.1.2 非门l实现实现“非非”运算的电路称为运算的电路称为非逻辑门非逻辑门，简称，简称非门非门。l逻辑逻辑“非非”运算可用图（运算可用图（a）中的开关电路来说明。）中的开关电路来说明。在图（在图（b）中，若令）中，若令A表示开关处于常开位置，则表示开关处于常开位置，则A非表示开关处于常闭位置。非表示开关处于常闭位置。10l“非非”运算的逻辑表达式为：运算的逻辑表达式为：l“非非”运算真值表运算真值表:l“非非”逻辑的运算规律为：逻辑的运算规律为：11l非门的逻辑符号非门的逻辑符号:l例例2-5:向非门输入图示的波形，求其输出波形向非门输入图示的波形，求其输出波形F。解：解：122.1.3 集成非门简介集成非门简介一、一、一、一、TTLTTL反相器反相器反相器反相器TTL反相器的工作原理反相器的工作原理a)A为高电平：为高电平：T1倒倒置运用，置运用，VB12.1V，T2、T5饱饱和，和，VC20.9V，T4截止，截止，L为低电为低电平。即平。即A1，L0。b)A为低电平：为低电平：T1深深饱和运用，饱和运用，VB10.9V，T2、T5截截止，止，T4导通（放大导通（放大状态），状态），L为高电为高电平。即平。即A0，L1。13二、CMOS非门电路l由由NMOS和和PMOS两种场效应管组成的逻辑电路称两种场效应管组成的逻辑电路称为互补为互补MOS，即，即CMOS电路。电路。lCMOS反相器电路反相器电路（P285，图，图11-21）注意：图中注意：图中FET 均为增强型均为增强型 CMOS反相器的开关模型反相器的开关模型 14142.2 复合逻辑门复合逻辑门 l与非、或非、异或、同或的复合逻辑运算与非、或非、异或、同或的复合逻辑运算l与非门、或非门的逻辑功能与非门、或非门的逻辑功能l异或门、同或门的逻辑功能异或门、同或门的逻辑功能l各种复合逻辑门的真值表描述及输出波形各种复合逻辑门的真值表描述及输出波形主要内容：主要内容：15l基本逻辑运算的复合叫做基本逻辑运算的复合叫做复合逻辑运算复合逻辑运算。而实现复。而实现复合逻辑运算的电路叫合逻辑运算的电路叫复合逻辑门复合逻辑门。最常用的复合逻。最常用的复合逻辑门有辑门有与非门与非门、或非门或非门、与或非门与或非门和和异或门异或门等。等。162.2.1 与非门与非门l“与与”运算后再进行运算后再进行“非非”运算的复合运算称为运算的复合运算称为“与非与非”运算运算，实现，实现“与非与非”运算的逻辑电路称为运算的逻辑电路称为与与非门非门。l与非门与非门的逻辑关系表达式为：的逻辑关系表达式为：l与非门的逻辑符号与非门的逻辑符号：l“与非与非”门真值表门真值表：172.2.2 或非门或非门l“或或”运算后再进行运算后再进行“非非”运算的复合运算称为运算的复合运算称为“或非或非”运算运算，实现，实现“或非或非”运算的逻辑电路称为运算的逻辑电路称为或或非门非门。l或非门或非门的逻辑关系表达式为：的逻辑关系表达式为：l或非门的逻辑符号或非门的逻辑符号：l“或非或非”门真值表门真值表：182.2.3 异或门异或门l实现实现“异或异或”逻辑运算的逻辑电路称为逻辑运算的逻辑电路称为异或门异或门。l异或门异或门的逻辑关系表达式为：的逻辑关系表达式为：l异或门的逻辑符号异或门的逻辑符号：l“异或异或”门真值表门真值表：192.2.3 同或门同或门l“异或异或”运算之后再进行运算之后再进行“非非”运算，则称为运算，则称为“同同或或”运算。实现运算。实现“同或同或”逻辑运算的逻辑电路称为逻辑运算的逻辑电路称为同或门同或门。l同或门同或门的逻辑关系表达式为：的逻辑关系表达式为：l同或门的逻辑符号同或门的逻辑符号：l“同或同或”门真值表门真值表：20212.2.4 集成复合门电路 P273一、TTL与非门电路多发射极管多发射极管T1的二极管等效的二极管等效电路电路TTL与非门集成电路主要有：与非门集成电路主要有：74LS00，74LS10，74LS20和和74LS30等等。典型的典型的TTL与非门电路图与非门电路图21 TTL与非门电路的低电平输出工作状态与非门电路的低电平输出工作状态 2222TTL与非门电路的高电平输出工作状态与非门电路的高电平输出工作状态 2323TTL门电路的灌电流工作状态门电路的灌电流工作状态 TTL与非门灌电流负载能力受限于低电平扇出系数与非门灌电流负载能力受限于低电平扇出系数 2424TTL门电路的拉电流工作状态门电路的拉电流工作状态 拉电流负载能力受限于高电平扇出系数拉电流负载能力受限于高电平扇出系数 2525二、二、TTL或非门电路或非门电路 lTTL或非门集成电路有或非门集成电路有74LS02、74LS27等。等。2626三、TTL与或非门电路lTTL与或非门集成电路有与或非门集成电路有74LS54、74LS55等。等。2727四、肖特基TTL与非门电路l肖特基箝位晶体管，简称肖特基箝位晶体管，简称肖特基晶体管肖特基晶体管。l肖特基肖特基TTL门电路门电路 2828五、五、CMOS门电路门电路 l场效应管的场效应管的开关模型开关模型：场效应管像一个开关，它：场效应管像一个开关，它有无穷大的有无穷大的“断开断开”电阻和有限的电阻和有限的“导通导通”电阻电阻Ron lNMOS管符号管符号 lPMOS管符号管符号 2929（一）（一）CMOS与非门电路与非门电路 lCMOS电路特点：电路特点：u互补互补CMOS结构的上拉和下拉网络互为对偶网络，这意结构的上拉和下拉网络互为对偶网络，这意味着在上拉网络中并联的味着在上拉网络中并联的PMOS管相应于在下拉网络中管相应于在下拉网络中NMOS管的串联管的串联。3030（二）CMOS或非门电路lCMOS或非门电路：或非门电路：3131（三）CMOS门电路的构成规则l一个一个CMOS门是由上拉网络和下拉网络的组合而成门是由上拉网络和下拉网络的组合而成的的。l当逻辑门的输出为逻辑当逻辑门的输出为逻辑1时，它将提供一条在输出时，它将提供一条在输出和和VDD之间的通路。之间的通路。l当逻辑门的输出为逻辑当逻辑门的输出为逻辑0时，在输出和地之间提供时，在输出和地之间提供一条通路。一条通路。l上拉网络和下拉网络是以相互排斥的方式构成的上拉网络和下拉网络是以相互排斥的方式构成的 l下拉网络由下拉网络由NMOS管构成，而上拉网络由管构成，而上拉网络由PMOS管管构成。构成。3232l由上拉网络和下拉网络组成的互补逻辑门由上拉网络和下拉网络组成的互补逻辑门：l一个互补一个互补CMOS结构的上拉和下拉网络互为对偶网结构的上拉和下拉网络互为对偶网络，这意味着在上拉网络中络，这意味着在上拉网络中并联并联的的PMOS管相应于管相应于在下拉网络中在下拉网络中NMOS管的管的串联串联，反之亦然。，反之亦然。33333434l例例11-3：利用互补利用互补CMOS 逻辑合成一个逻辑合成一个CMOS复复合门电路，其功能为：合门电路，其功能为：解：解：下拉网络 识别子电路 3535设计完整的门电路如下：设计完整的门电路如下：3636课外作业 P.46P.46 2.10,2.11,2.10,2.11,2.12,2.12,2.142.1437