电子技术-逻辑门电路和组合逻辑电路.ppt
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1、第第13章章 组合逻辑电路组合逻辑电路第第15讲讲13.6 TTL13.6 TTL集成集成门电路路13.7 13.7 其它其它类型的型的TTLTTL门电路路13.8 13.8 组合合逻辑电路的分析路的分析13.9 13.9 组合合逻辑电路的路的设计13.10 13.10 集成集成组合合逻辑电路路 TTL 晶体管晶体管-晶体管晶体管逻辑集成集成电路路集成集成门电路路集集成成门电路路双极型双极型TTL(Transistor-Transistor Logic Integrated Circuit,TTL)ECLNMOSCMOSPMOSMOSMOS型型(M Metal-etal-O Oxide-xid
2、e-S Semiconductoremiconductor,MOSMOS)MOS 金属氧化物半金属氧化物半导体体场效效应管集成管集成电路路13.6.1 TTL与非门的基本原理与非门的基本原理TTL与非与非门的内部的内部结构构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCT T1 1:多多发射极晶体管射极晶体管13.6 TTL集成门电路集成门电路NNP1.任一输入为低电平(任一输入为低电平(0.3V)时)时“0”1V不足以不足以让T2、T5导通通三个三个PN结导通需通需2.1V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCT2、T5截止截止uouo=5-u
3、R2-ube3-ube4 3.4V 高高电平!平!NNP+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC“1”全全导通通电位被嵌位被嵌在在2.1V全反偏全反偏 1V截止截止2.输入全为高电平(输入全为高电平(3.4V)时或输入全甩空)时或输入全甩空T2、T5饱和饱和导通导通uo=0.3V输出低出低电平平输入甩空,相当于输入输入甩空,相当于输入“1”NNP输入、输出的逻辑关系式:输入、输出的逻辑关系式:+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC与非与非门表示符号表示符号逻辑表示式表示式&A AB BY YC CY=ABCY=ABCY=AY=AA AY Y
4、(非门,反相器)(非门,反相器)&A AB BY YY=ABY=AB如:如:TTLTTL门电路芯片(路芯片(四四2 2输入与非入与非门,型号型号74LS00 74LS00)地地GNDGNDTTLTTL门电路芯片路芯片简介介外形外形&14141313121211111010 9 9 8 8 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7&管脚管脚电源源V VCCCC(+5V+5V)4 4、常用、常用TTLTTL逻辑门电路路名称名称国国际常用常用系列型号系列型号国国产部部标型号型号说明明四四2 2输入与非入与非门74LS0074LS00T1000T1000四四2 2输入或入或门四四2 2异
5、或异或门四四2 2输入或非入或非门四四2 2输入与入与门双双4 4输入与非入与非门双双4 4输入与入与门六反相器六反相器8 8输入与非入与非门74LS3274LS3274LS0274LS0274LS0874LS0874LS8674LS8674LS2174LS2174LS2074LS2074LS3074LS3074LS0474LS04T186T186T1008T1008T1086T1086T1021T1021T1002T1002一个一个组件内部件内部有四个有四个门,每,每个个门有两个有两个输入端一个入端一个输出出端。端。一个一个组件内有件内有两个两个门,每个,每个门有有4 4个个输入端。入端。只
6、一个只一个门,8 8个个输入端。入端。有有6 6个反相器。个反相器。13.6.2 TTL13.6.2 TTL门电路的主要技路的主要技术参数参数1)1)输出高出高电平、低平、低电平平高高电平平:3.4V-4V:3.4V-4V 以上以上低低电平以下平以下2)2)阈值电压:U UTHTH=1.4V=1.4V V VI IV VO O高高电平平低低电平平1 1V VO OV VI IU UTHTH=1.4V=1.4V3)3)扇出系数扇出系数:N=10:N=10&11TTLTTL门电路的主要参数路的主要参数扇出系数扇出系数 输出端允出端允许驱动的的门电路的最大数目。路的最大数目。输入入A A、B B波形
7、如波形如图所示所示,请画出与非画出与非门的的输出(出(Y Y)波形。)波形。ABYY=AB课堂堂练习:&A AB BY Y A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0真真值表表RLUCC13.7 其它类型的其它类型的TTL门电路门电路1.集电极开路的与非门(集电极开路的与非门(OC门)门)输入全入全1时,输出出=0;输入任入任0时,输出出悬空空+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC&符号符号应用时输出端要接一上拉负载电阻应用时输出端要接一上拉负载电阻 RL。&OC门可以实现门可以实现“线与线与”功能。功能。&UCCF1F2F3F分析:分析:F1、F2、F3任一导通,
8、则任一导通,则F=0。F1、F2、F3全截止,则全截止,则F=1。输出出级RLUCCRLT5T5T5F=F1F2F3负载电阻负载电阻RL和电源和电源 UCC可以根据情况选择。可以根据情况选择。&J+30V 220VJD2.三态门三态门E 控制端控制端+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDE一、结构一、结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDE二、工作原理二、工作原理(1)控制端控制端E=0时的工作情况:时的工作情况:01截止截止+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDE(2)控制端控制端E=1时的工作情况时的工
9、作情况10导通通截止截止截止截止高阻高阻态&ABF符号符号功能表功能表三、三态门的符号及功能表三、三态门的符号及功能表&ABF符号符号功能表功能表使能端使能端高电平高电平起作用起作用使能端使能端低电平低电平起作用起作用E1E2E3公公用用总线=三态门主要作为三态门主要作为TTL电路与电路与总线总线间的间的接口电路接口电路。四、三态门的用途四、三态门的用途工作时,工作时,E1、E2、E3分时分时接入高电接入高电平。平。13.8 13.8 组合合逻辑电路的分析路的分析 特点特点:某一某一时刻的刻的输出状出状态仅由由该时刻刻电路的路的输入信号决定入信号决定,而与而与该电路在此路在此输入信号之前入信号
10、之前所具有的状所具有的状态无关。无关。组合合逻辑电路路:用各种:用各种门电路路组成的,用于成的,用于实现某种功能的复某种功能的复杂逻辑电路。路。化化简得出得出结论(逻辑功能)。功能)。组合合逻辑电路路图写出写出逻辑表达式表达式分析方法:分析方法:例例1 1:&ABYABAABBABY=AAB BAB=AAB+BAB=AAB+BAB=AB(A+B)=(A+B)(A+B)=0+AB+AB+0异或异或门组合合逻辑电路的分析路的分析=AB+AB组合合逻辑电路的分析路的分析例例2 2:M=1(高高电平):平):Y=AM=0(低低电平):平):Y=B本本图功能:二功能:二选一一电路。路。数据数据选择器器B
11、&AMY1M=0时:门1 1输出恒出恒为1 1,A信号被拒之信号被拒之门外。外。零零电平平对与非与非门的封的封门作用。作用。Y=AM BM=AM+BM13.9 13.9 组合合逻辑电路的路的设计方法步方法步骤:根据根据题意列真意列真值表表逻辑式式化化简卡卡诺图化化简画画逻辑电路路图写最写最简逻辑式式例例1 1:交通灯故障交通灯故障监测逻辑电路的路的设计。红灯灯R R黄灯黄灯Y Y绿灯灯G G单独亮独亮正常正常黄、黄、绿同同时亮亮正常正常其它情况其它情况不正常不正常RYGRYG单独亮独亮正常正常黄、黄、绿同同时亮亮正常正常其他情况其他情况不正常不正常RYG000011111011110000Z=
12、RYG+RG+RYZ=RYG+RG+RY组合合逻辑电路的路的设计R Y G Z 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1、列真、列真值表表 2 2、卡、卡诺图化化简RYRYRGRG3 3、写最、写最简逻辑式式设:灯亮:灯亮为“1”1”,不亮,不亮为“0”0”,正常正常为“0”0”,不正常,不正常为“1”1”。例例1 14 4、用基本用基本逻辑门构成构成逻辑电路路Z=RYG+RG+RYZ=RYG+RG+RYR RY YG G&1 11 11 1&1 1Z Z 若要求用若要求用与非与非门构成构成逻辑电路呢
13、?路呢?组合合逻辑电路的路的设计例例1 15 5、用与非、用与非门构成构成逻辑电路路=RYG+RG+RY=RYG+RG+RY=RYG=RYG RG RG RY RY组合合逻辑电路的路的设计例例1 1Z=RYG+RG+RYZ=RYG+RG+RYR RY YG G&1 11 11 1&Z Z&(利用反演定理利用反演定理A+B=AA+B=A B ,A+B+C=AB ,A+B+C=A B B C)C)例例2 2设计一个三人表决一个三人表决逻辑电路,要求路,要求:三人三人A A、B B、C C各控制一个按各控制一个按键,按下,按下为“1”1”,不按,不按为“0”0”。多数(。多数(2 2)按下按下为通通
14、过。通。通过时L L1 1,不通,不通过L L0 0。用与非。用与非门实现。组合合逻辑电路的路的设计L LA AB BC C+5V+5V要要设计的的逻辑电路路A B C L 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 A ABCBC0000111110111100002 2、用画卡、用画卡诺图化化简L=AC+BC+ABL=AC+BC+AB3 3、写出最写出最简“与或与或”式式组合合逻辑电路的路的设计1 1、列真、列真值表表BCBCACACABAB4 4、用与非、用与非门实现逻辑电路路L=AB+AC+BC L=A
15、B+AC+BC=AB=AB AC AC BC BC组合合逻辑电路的路的设计例例2 2&A AB BC CL L&13.10 13.10 集成集成组合合逻辑电路路13.10.1 13.10.1 数据数据选择器器13.10.2 13.10.2 七段七段显示示译码器器13.10.3 13.10.3 译码器器 13.10.4 13.10.4 加法器加法器13.10.1 13.10.1 数据数据选择器器集成集成组合合逻辑电路路从多个数据中从多个数据中选择出一个出一个选择,也叫多路,也叫多路转换器器其功能其功能类似一个多投开关,是一个多似一个多投开关,是一个多输入、入、单输出的出的组合合逻辑电路路。D D
16、0 0D D1 1F FA A输入入输出出控制控制1 1、2 2选1 1数据数据选择器器1 1&D D0 0D D1 1A A 1 1F F A F A F 0 D 0 D0 0 1 D 1 D1 1F=ADF=AD0 0+AD+AD1 1输输入入数数据据输输出出数数据据控制信号控制信号集成化集成化D D0 0D D1 1Y YA A型号型号:74LS157:74LS157数据数据选择器器2 2、4 4选1 1数据数据选择器器(集成集成电路型号路型号:74LS153):74LS153)A A1 1 A A0 0 Y Y 0 00 0 D D0 0 0 10 1 D D1 1 1 0 1 0 D
17、 D2 2 1 11 1 D D3 3 Y=AY=A1 1A A0 0D D0 0+A+A1 1A A0 0D D1 1+A+A1 1A A0 0D D2 2+A+A1 1A A0 0D D3 3D D0 0A A0 0D D3 3D D2 2D D1 1A A1 1Y YY=AY=A1 1A A0 0D D0 0+A+A1 1A A0 0D D1 1+A+A1 1A A0 0D D2 2+A+A1 1A A0 0D D3 34 4选1 1数据数据选择器器&1 1D DO OD D1 1D D2 2D D3 311YA A0 0A A1 1&1 12 23 34 45 56 6&7 78 89
18、 91010111112121313141415151616地地1W1W1D1D0 01D1D1 11D1D2 21D1D3 3A A1 12S2S2D2D2 22W2W2D2D0 02D2D1 12D2D3 3A A0 0电源源1S1STTLTTL集成集成电路:双路:双4 4选1 1数据数据选择器器型号型号:74LS153:74LS153(国(国产T1153-T4153)T1153-T4153)输出出输入入A A0 0A A1 1S SW W1 10 00 0 00 0 00 1 00 1 01 0 01 0 01 1 01 1 0D D0 0D D1 1D D2 2D D3 313.10.
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- 电子技术 逻辑 门电路 组合 逻辑电路
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