chater7 门电路与组合逻辑电路.ppt

《chater7 门电路与组合逻辑电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《chater7 门电路与组合逻辑电路.ppt（96页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第7章章 门电路与组合逻辑电路门电路与组合逻辑电路7.1 7.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路基本逻辑门电路基本逻辑门电路 7.2 7.2 逻辑逻辑逻辑逻辑代数基础代数基础代数基础代数基础 7.3 7.3 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析与设计与设计与设计与设计1.1.掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑表达式。了解表和逻辑表达式。了解表和逻辑表达式。了解表和逻辑表达式。了解 TTLTTL门电路、门电路、门电路、门电路、C

2、MOSCMOS门门门门电路的特点。电路的特点。电路的特点。电路的特点。3.3.会分析和设计简单的组合逻辑电路。会分析和设计简单的组合逻辑电路。会分析和设计简单的组合逻辑电路。会分析和设计简单的组合逻辑电路。本章要求：本章要求：2.2.会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。第第7章章 门电路与组合逻辑电路门电路与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脉冲信号基本概念脉冲信号基本概念模

3、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1.1.模拟信号模拟信号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。如整流如整流如整流如整流电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出电路、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。信号间的大

4、小及相位关系。信号间的大小及相位关系。信号间的大小及相位关系。在模拟电路中在模拟电路中在模拟电路中在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在放晶体管三极管通常工作在放晶体管三极管通常工作在放晶体管三极管通常工作在放大区。大区。大区。大区。2.2.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。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t 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，它注重

5、，它注重，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用。饱和区，起开关的作用。饱和区，起开关的作用。饱和区，起开关的作用。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

6、如：如：如：如：0+3V0-3V正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲0+3V0-3V负脉冲负脉冲负脉冲负脉冲脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度 A A脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿 t tr r 脉冲周期脉冲周期脉冲周期脉冲周期 T T脉冲下降沿脉冲下降沿脉冲下降沿脉冲下降沿 t tf f 脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度 t tp p 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R7.1.1 晶体管的开关作用晶体管的开关作用1.1.二极管的开关特性二极管的开关特性二极管的开

7、关特性二极管的开关特性导通导通截止截止相当于相当于相当于相当于开关断开开关断开开关断开开关断开相当于相当于相当于相当于开关闭合开关闭合开关闭合开关闭合S3V0VSRRD3V0V7.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路2.2.三极管的开关特性三极管的开关特性三极管的开关特性三极管的开关特性饱和饱和截止截止截止截止3V0VuO 0相当于相当于相当于相当于开关断开开关断开开关断开开关断开相当于相当于相当于相当于开关闭合开关闭合开关闭合开关闭合uO UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V 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

8、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。所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。制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。7.1.2 分立元件逻辑门电路分立元件逻辑门电路 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

9、非”的意义。的意义。一、一、一、一、逻辑门的基本概念逻辑门的基本概念逻辑门的基本概念逻辑门的基本概念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，开关表示，开关表示，开关表示，开关闭合、灯亮用闭合、灯亮用闭合、灯亮用闭合、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.“1.“与与与与”逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系 “与与与与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部逻辑关系是指当决定某事件的条件全部逻辑关系是指当决定某事件的条件全部逻辑关系是指

10、当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。具备时，该事件才发生。具备时，该事件才发生。具备时，该事件才发生。000101110100ABYBYA状态表状态表状态表状态表BY220VA+-2.“2.“或或或或”逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系 “或或或或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一逻辑关系是指当决定某事件的条件之一逻辑关系是指当决定某事件的条件之一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。具备时，该事件就发生。具备时，该事件就发生。具备时，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.“3

11、.“非非非非”逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系 “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，它的输入和输由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输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）的高低表示的。出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高

12、电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有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。一定的变化范围。一定的变化范围。一定的变化范围。二、二、二、二、逻辑门电路逻辑门电路逻辑门电路逻辑门电路 门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与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。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。门电路主要有：与门、或门、非门、

13、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。或非门、异或门等。或非门、异或门等。或非门、异或门等。电平的高低电平的高低一般用一般用“1”和和“0”两种两种状态区别，若状态区别，若规定规定高电平为高电平为“1”，低电，低电平为平为“0”则则称为称为正逻辑正逻辑。反之则称为反之则称为负负逻辑逻辑。若无特。若无特殊说明，均采殊说明，均采用正逻辑。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

14、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0V3V1.二极管二极管“与与”门电路门电路3 3）逻辑）逻辑）逻辑）逻辑关系：关系：关系：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逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑

15、符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“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-12VRDADCABYDBC2 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”。

16、2.二极管二极管“或或”门电路门电路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逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：ABYC100000011101111011001011101011111ABYC“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4.三极管三极管“非非”门电路门电路+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0截止截止截止截止饱和饱和逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A“0”10“1”“0”“1”AY“非非非非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表逻

17、辑符号逻辑符号1AY1.“1.“与非与非与非与非”门电路门电路门电路门电路有有“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”门门门门三、三、三、三、基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合2.“2.“或非或非或非或非”门电路门电路门电路门电路有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“

18、1”1Y“非非非非”门门门门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“或或或或”门门门门ABC1“或非或非或非或非”门门门门YABC1Y=A+B+C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：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”&ABY11ABY2Y27.1.3.1 TTL门电路门电路(三极管三极管三极管逻辑门电三极管逻辑门电

19、路路)TTL门电路是双极型集成电路，与分立门电路是双极型集成电路，与分立元件相比，元件相比，具有速度快、可靠性高和微型具有速度快、可靠性高和微型化等优点化等优点，目前分立元件电路已被集成电，目前分立元件电路已被集成电路替代。下面介绍集成路替代。下面介绍集成“与非与非”门电路的门电路的工作原理、特性和参数。工作原理、特性和参数。7.1.3 集成元件逻辑门电路集成元件逻辑门电路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一、一、TTL“与非与非”门电路门电路1.1.电路电路电路电路R3AB CR4R2R1T2+5V T1 T3 T4Y D3二、二、TTL“与非与非”门电

20、路门电路1.1.电路电路电路电路R3AB CR4R2R1T2+5V T1 T3 T4Y D3E2E3E1B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R3AB CR4R2R1T2+5V T1 T3 T4D3“1”(3.6V)(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 T4 4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（

21、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”1VR3AB CR4R2R1T2+5V T1 T3 T4Y D32.2.工作原理工作原理工作原理工作原理1VT T2 2、T T4 4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”输出为高输出为高“1”VY 5-0.7-0.7 =3.6V5V有有有有“0”0”出出出出“1”1”全全全全“1”1”出出出出“0

22、”0”“与非与非”逻逻辑关系辑关系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(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

23、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0 01 12 23 31 12 23 34 4 U Ui i/V/VU UOO/V/V&+5V+5VU Ui iU Uo oV VV VA AB B(2)TTL“(2)TTL“与非与非与非与非”门的参数门的参数门的参数门的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 UOLOLA AB BC CD DE EU UOO/V/V0 00.50.5 1.31.3 1.41.40.30.33.63.

24、6 U Ui i/V/V(1)(1)U Ui i0.5V1.4V1.4VU U0 0=0.3V=0.3VTTL“TTL“与非与非与非与非”门的参数门的参数门的参数门的参数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(a)(a)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

25、电压和输出低电平电压U UOLOLA AB BC CD DE EU UOO/V/V0 00.50.5 1.31.3 1.41.40.30.33.63.6 U Ui i/V/V电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性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，它表门能带同类门的最大数目，它表门能带同类门的最大数目，它表门能带同类门的最大数目，它表示带负载的能力。对于示带负载的能力。对于示带负载的能力。对于示带负载的能力。对于TTL“TTL“与非与非与非与非”门门门门 N NOO 8 8。(c)(c)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 II

26、HIH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 平平平平时，时，时，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其余输入端接高电平其余输入端接高电平其余输

27、入端接高电平时，时，时，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（mAmA）。）。）。）。(b)(b)扇出系数扇出系数扇出系数扇出系数N NOO(d)(d)平均传输延迟时间平均传输延迟时间平均传输延迟时间平均传输延迟时间 t tpd pd 50%50%tpd1tpd2 TTL TTL的的的的 t tpd pd 约在约在约在约在 10ns 40ns10ns 40ns，此值愈小愈好。，此值愈小愈好。，此值愈小愈好。，此值愈小愈好。输入波形输入波形ui输出波形输出波形u

28、O三、三态输出三、三态输出“与非与非”门门当控制端当控制端当控制端当控制端为高电平为高电平为高电平为高电平“1”1”时，时，时，时，实现正常实现正常实现正常实现正常的的的的“与非与非与非与非”逻辑关逻辑关逻辑关逻辑关系系系系 Y Y=ABAB“1”控制端控制端 DE1.1.电路电路电路电路截止截止截止截止 T4Y R3D3AB R4R2R1 T3T2+5V T1三、三态输出三、三态输出“与非与非”门门“0”DE1.1.电路电路电路电路导通导通导通导通1V1V截止截止截止截止截止截止截止截止当控制端当控制端当控制端当控制端为低电平为低电平为低电平为低电平“0”0”时，时，时，时，输出输出输出输出

29、 Y Y处处处处于开路状于开路状于开路状于开路状态，也称态，也称态，也称态，也称为高阻状为高阻状为高阻状为高阻状态。态。态。态。T4Y R3D3AB R4R2R1 T3T2+5V T1&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、三态三、三态输出输出“与非与非”门门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输出高阻输出高阻输出高阻输出高阻功能表功能表三态门应用：三态门应用：三态门应用：三态门应用：可构成多路开关，数据双向可构成多路开关，数据双向可构成多路

30、开关，数据双向可构成多路开关，数据双向传递，多路数据分时传送等。传递，多路数据分时传送等。传递，多路数据分时传送等。传递，多路数据分时传送等。总总总总线线线线&A A0 0&A A1 1A A2 2顺顺顺顺序序序序脉脉脉脉冲冲冲冲发发发发生生生生器器器器Y Y0 0Y Y1 1Y Y7 7D D0 0D D1 1D D7 7三态门应用：三态门应用：三态门应用：三态门应用：实现数据双向传输实现数据双向传输实现数据双向传输实现数据双向传输如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：G G1 11 1A AB B1 11 11 11 1E EG G4 4G G2 2G G3 3G G5 5ENENENE

31、N 当当当当E=0E=0时，信号由时，信号由时，信号由时，信号由A A传至传至传至传至B B；当当当当E=1E=1时，信号由时，信号由时，信号由时，信号由B B传至传至传至传至A A；1.1.电路电路电路电路有有有有源源源源负负负负载载载载&YCBA逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号 T4Y R3AB CR2R1T2+5V T1RLU 四、集电极四、集电极开路开路“与非与非”门电路门电路(OC门门)OCOC门的特点：门的特点：门的特点：门的特点：1.1.输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载如：如：如：如：Y&CBAKA+24VKA2202.2.几个输出

32、端可直接相联几个输出端可直接相联几个输出端可直接相联几个输出端可直接相联&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“0”“0”OCOC门的特点：门的特点：门的特点：门的特点：1.1.输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载如：如：如：如：Y&CBAKA+24VKA2202.2.几个输出端可直接相联几个输出端可直接相联几个输出端可直接相联几个输出端可直接相联&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“1”“线与线与线与线与”功能功能功能功能0一、一、CMOS 非非门电路门电路 D

33、DS SGGS SD DGG+U UDDDDA AY YT T1 1T T2 2PMOSPMOS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=A7.1.3.2 CMOS门电路门电路 二、二、CMOS“与与非非”门电路门电

34、路 “1”“0”B“0”全全“1”Y=A B+UDDBYT2AT1T4T3导通导通导通导通截止截止截止截止SGDSGD二、二、CMOS“与与非非”门电路门电路Y=A B+UDDBYT2AT1T4T3SGDSGD存在问题：当变存在问题：当变量数增多时，量数增多时，1）造成电路输）造成电路输出特性的不对称，出特性的不对称，2）会引起输出）会引起输出低电平的上升，低电平的上升，导致噪声容限的导致噪声容限的下降。下降。解决办法：加缓冲电路解决办法：加缓冲电路二、带二、带缓冲门的缓冲门的CMOS“与与非非”门电路门电路Y+UDDT3AT1BT2T4SGDSGD1 11 11 1如如CC4011三、三、C

35、MOS“或或非非”门电路门电路 B“1”“0”全全“0”“1”Y=A+BY+UDDT3AT1BT2T4SGDSGD导通导通导通导通截止截止截止截止三、带三、带缓冲门的缓冲门的CMOS“或或非非”门电路门电路+UDDBYT2AT1T4T3SGDSGD1 11 11 1如如CC4001四、四、CMOS传输传输门电路门电路U UDDDDu uiT T1 1T T2 2C CC Cu uOO控制极控制极控制极控制极控制极控制极控制极控制极（1 1）电路）电路）电路）电路（2 2）工作原理）工作原理）工作原理）工作原理设：设：设：设：10V10V0V0V可见可见可见可见u ui在在在在010V010V连

36、续变连续变连续变连续变化时，至少有一个管化时，至少有一个管化时，至少有一个管化时，至少有一个管子导通，传输门打开，子导通，传输门打开，子导通，传输门打开，子导通，传输门打开，（相当于开关接通）（相当于开关接通）（相当于开关接通）（相当于开关接通）u ui可传输到输出端，即可传输到输出端，即可传输到输出端，即可传输到输出端，即u uOO=u ui，所以，所以，所以，所以COMSCOMS传传传传输门可以传输模拟信输门可以传输模拟信输门可以传输模拟信输门可以传输模拟信号，也称为号，也称为号，也称为号，也称为模拟开关模拟开关模拟开关模拟开关。（07V07V）导通导通导通导通（310V310V）导通导通

37、导通导通U UDDDDu uiT T1 1T T2 2C CC Cu uOO控制极控制极控制极控制极控制极控制极控制极控制极0V0V10V10V可见可见可见可见u ui在在在在010V010V连续变连续变连续变连续变化时，两管子均截止，化时，两管子均截止，化时，两管子均截止，化时，两管子均截止，传输门关断，（相当传输门关断，（相当传输门关断，（相当传输门关断，（相当于开关断开）于开关断开）于开关断开）于开关断开）u ui不能传不能传不能传不能传输到输出端。输到输出端。输到输出端。输到输出端。（010V010V）截止截止截止截止截止截止截止截止结论：结论：结论：结论：C C=“1”(=“1”(C

38、 C=“0”)=“0”)时传输门开通。时传输门开通。时传输门开通。时传输门开通。C C=“0”(=“0”(C C=“1”)=“1”)时传输门关断。时传输门关断。时传输门关断。时传输门关断。（2 2）工作原理）工作原理）工作原理）工作原理设：设：设：设：四、四、CMOS传输传输门电路门电路TGuiuOCC逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号开关电路开关电路开关电路开关电路TGuiuiCC1“1”开通开通开通开通TGuiuiCC1“0”关断关断关断关断四、四、CMOS传输传输门电路门电路五、三态五、三态输出输出CMOS门电路门电路 Y=A +UDDEYT1AT 1T21T 2截止截止截止截止截止截止截

39、止截止为高阻状态为高阻状态当当E=1时时当当E=0时时双向总线数据传输双向总线数据传输双向总线数据传输双向总线数据传输如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：当当当当E=1E=1时，信号由时，信号由时，信号由时，信号由A A 从从从从G G1 1输入，经总线到输入，经总线到输入，经总线到输入，经总线到G G2 2输出；输出；输出；输出；当当当当E=0E=0时，信号由时，信号由时，信号由时，信号由B B 从从从从G G3 3输入，经总线到输入，经总线到输入，经总线到输入，经总线到G G4 4输出；输出；输出；输出；A AB B1 1E EG G2 2A A1 1G G3 3ENEN1 1ENEN

40、G G1 11 11 1G G4 4ENENENENB B(1)(1)静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有1010-5-5mW,TTLmW,TTL每门每门每门每门10mW)10mW)(2)(2)抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强(3)(3)扇出系数大扇出系数大扇出系数大扇出系数大(4)(4)允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽 (3 18V)(3 18V)(1)(1)速度快速度快速度快速度快(2)(2)抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强(3)(3)带负载能力强带负载能力强带负载能力强带负

41、载能力强几几个实际个实际问题：问题：1.CMOS1.CMOS门电路与门电路与门电路与门电路与TTLTTL门电路性能的比较门电路性能的比较门电路性能的比较门电路性能的比较2.2.门电路多余输入端的处理门电路多余输入端的处理门电路多余输入端的处理门电路多余输入端的处理一般不允许多余输入端悬空（相当于高电平）以一般不允许多余输入端悬空（相当于高电平）以一般不允许多余输入端悬空（相当于高电平）以一般不允许多余输入端悬空（相当于高电平）以防引入干扰信号。防引入干扰信号。防引入干扰信号。防引入干扰信号。(1)(1)对与逻辑门电路，应将多余端经电阻（对与逻辑门电路，应将多余端经电阻（对与逻辑门电路，应将多余

42、端经电阻（对与逻辑门电路，应将多余端经电阻（13K)13K)或直接接正电源。或直接接正电源。或直接接正电源。或直接接正电源。(2)(2)对或逻辑门电路，应将多余端接地。对或逻辑门电路，应将多余端接地。对或逻辑门电路，应将多余端接地。对或逻辑门电路，应将多余端接地。(3)(3)如果前级有足够的驱动能力，也可将多余端与如果前级有足够的驱动能力，也可将多余端与如果前级有足够的驱动能力，也可将多余端与如果前级有足够的驱动能力，也可将多余端与信号输入端联在一起。信号输入端联在一起。信号输入端联在一起。信号输入端联在一起。3.CMOS3.CMOS与与与与TTLTTL门电路的连接门电路的连接门电路的连接门电

43、路的连接(1)CMOS(1)CMOS电路驱动电路驱动电路驱动电路驱动TTLTTL电路电路电路电路由于由于由于由于 CMOSCMOS电路的驱动电流小（电路的驱动电流小（电路的驱动电流小（电路的驱动电流小（0.51mA0.51mA），而），而），而），而TTLTTL的输入电流大（的输入电流大（的输入电流大（的输入电流大（1.6mA1.6mA），即），即），即），即I IoLmaxoLmax I IiLmaxiLmax 所以需对所以需对所以需对所以需对CMOSCMOS电路的输出电流进行调整，电路的输出电流进行调整，电路的输出电流进行调整，电路的输出电流进行调整，（）中间加驱动级。（）中间加驱动级。（

44、）中间加驱动级。（）中间加驱动级。（）采用漏极开路的）采用漏极开路的）采用漏极开路的）采用漏极开路的CMOSCMOS门驱动。门驱动。门驱动。门驱动。由于由于由于由于TTLTTL电路的输出高电平低（电路的输出高电平低（电路的输出高电平低（电路的输出高电平低（2.4V2.4V），而），而），而），而CMOSCMOS的输入高电平高（的输入高电平高（的输入高电平高（的输入高电平高（3.5V3.5V），即），即），即），即U UoHminoHmin U1CBA7.2.3 逻辑函数的化简逻辑函数的化简 由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出由逻辑状态表直接写出的逻辑式

45、及由此画出由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的逻辑图，一般比较复杂；若的逻辑图，一般比较复杂；若的逻辑图，一般比较复杂；若的逻辑图，一般比较复杂；若经过简化，则可经过简化，则可经过简化，则可经过简化，则可使用较少的逻辑门实现同样的逻辑功能。使用较少的逻辑门实现同样的逻辑功能。使用较少的逻辑门实现同样的逻辑功能。使用较少的逻辑门实现同样的逻辑功能。从而从而从而从而可节省器件，降低成本，提高电路工作的可靠可节省器件，降低成本，提高电路工作的可靠可节省器件，降低成本，提高电路工作的可靠可节省器件，降低成本，提高电路工作的可靠性。性。性。性。利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现利用逻辑代数变换，

46、可用不同的门电路实现利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现相同的逻辑功能。相同的逻辑功能。相同的逻辑功能。相同的逻辑功能。化简方法化简方法化简方法化简方法公式法公式法公式法公式法卡诺图法卡诺图法卡诺图法卡诺图法1.1.用用用用“与非与非与非与非”门构成基本门电路门构成基本门电路门构成基本门电路门构成基本门电路(2)应用应用“与非与非”门构成门构成“或或”门电路门电路(1)应用应用“与非与非”门构成门构成“与与”门电路门电路AY&B&BAY&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：&YA(3)(3)应用应用应用应用“与

47、非与非与非与非”门构成门构成门构成门构成“非非非非”门电路门电路门电路门电路(4)(4)用用用用“与非与非与非与非”门构成门构成门构成门构成“或非或非或非或非”门门门门YBA&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：例例1：化简化简2.2.应用逻辑代数运算法则化应用逻辑代数运算法则化应用逻辑代数运算法则化应用逻辑代数运算法则化简简简简公式法公式法公式法公式法（1 1）并项法）并项法）并项法）并项法例例2：化简化简（2 2）配项法）配项法）配项法）配项法例例3：化简化简（3 3）加项法）加项法）加项法）加项法（4 4）吸收法）吸收法）吸收法）吸收法吸收吸收吸收吸收例例4：化简化简例例5：化简化简

48、吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收 3.3.应用卡诺图化简应用卡诺图化简应用卡诺图化简应用卡诺图化简卡诺图卡诺图卡诺图卡诺图:是与变量的最小项对应的按一定规则排列的是与变量的最小项对应的按一定规则排列的是与变量的最小项对应的按一定规则排列的是与变量的最小项对应的按一定规则排列的方格图，每一小方格填入一个最小项。方格图，每一小方格填入一个最小项。方格图，每一小方格填入一个最小项。方格图，每一小方格填入一个最小项。（1 1）最小项：）最小项：）最小项：）最小项：对于对于对于对于n n输入变量有输入变量有输入变量有输入变量有2 2n n种组合种组合种组合种组合,其相应其

49、相应其相应其相应的乘积项也有的乘积项也有的乘积项也有的乘积项也有2 2n n个，则每一个个，则每一个个，则每一个个，则每一个乘积项就称为一个最乘积项就称为一个最乘积项就称为一个最乘积项就称为一个最小项。其特点是每个输入变量均在其中以原变量和小项。其特点是每个输入变量均在其中以原变量和小项。其特点是每个输入变量均在其中以原变量和小项。其特点是每个输入变量均在其中以原变量和反变量形式出现一次，且仅一次。反变量形式出现一次，且仅一次。反变量形式出现一次，且仅一次。反变量形式出现一次，且仅一次。如：三个变量，有如：三个变量，有如：三个变量，有如：三个变量，有8 8种组合，最小项就是种组合，最小项就是种

50、组合，最小项就是种组合，最小项就是8 8个，卡诺个，卡诺个，卡诺个，卡诺图也相应有图也相应有图也相应有图也相应有8 8个小方格。个小方格。个小方格。个小方格。在卡诺图的行和列分别标出变量及其状态。在卡诺图的行和列分别标出变量及其状态。在卡诺图的行和列分别标出变量及其状态。在卡诺图的行和列分别标出变量及其状态。(2)(2)卡诺图卡诺图卡诺图卡诺图BA0101二变量二变量二变量二变量BCA0010011110三变量三变量三变量三变量二进制数对二进制数对二进制数对二进制数对应的十进制应的十进制应的十进制应的十进制数编号数编号数编号数编号AB00011110CD00011110四变量四变量四变量四变量