《河南科技大学电子技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河南科技大学电子技术（116页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第五五章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路第一节第一节 概述概述 第二节第二节 基本逻辑门电路基本逻辑门电路 第三节第三节 TTLTTL集成门电路集成门电路第六节第六节 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计第五节第五节 逻辑代数基础逻辑代数基础第七节第七节 常用组合逻辑电路常用组合逻辑电路第四节第四节 CMOSCMOS集成门电路集成门电路前几章讨论的是模拟电路，本节开始我们讨论 数字电路。数字电子技术的发展代表了现代电子技术的水平 ，它已广泛的应用于电子计算机、数字式仪表、数字 化通讯以及泛多的数字控制装置等方面。1、计程车计价器整形电路计数器计算器译码器显示器存储器光
2、电 转换放 大 电 路整 形 电 路门电路计数器标准时钟1minute译码显示2、电机转速测速系统1minute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, , 可短至几个微秒甚至几个纳秒。可短至几个微秒甚至几个纳秒。尖顶波尖顶波 t矩形波矩形波t第一节第一节 概述概述数字电路中,信号（电压和电流）是脉冲的。一、脉冲信号脉冲幅度脉冲幅度 HH 脉冲上升沿脉冲上升沿 t tr r脉冲周期脉冲周期 T T 脉冲下降沿脉冲下降沿 t tf f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 ：H0.9H 0.5H 0.1HtptrtfT
3、 实际的矩形波实际的矩形波脉冲频率脉冲频率f f脉冲信号脉冲信号正脉冲：正脉冲：脉冲跃变后的值比初始值高负脉冲：负脉冲：脉冲跃变后的值比初始值低如：如： 0+3V0-3V正脉冲正脉冲0+3V0-3V负脉冲负脉冲脉冲信号还有正负之分。二、数字电路的特点二、数字电路的特点2、数字电路中的晶体管工作在饱和或截止状态 。三、二进制数制十进制数有0,1,2,9是个数码，计数基数是10 。1、数字电路是根据信号的有无、个数、宽度和 频率进行工作，准确度高，抗干扰能力强。3、研究电路输入与输出之间的逻辑关系，采用 逻辑代数的分析方法。十进制数的计数规则是“逢十进一”。十进制数可以表示为：只有0,1两个数码，
4、计数基数是2。数字电路中，常采用二进制数，其优点：只 有两个状态，容易实现；运算法则简单。二进制运算法则：逢二进一0+0=0；1+0=1；0+1=1；1+1=10十进制数十进制数二进制数二进制数0 1 2 3 4 5 6 70000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 01118 91000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 111110 11 12 13 14 15二进制与十进制对应关系：第二节第二节 基本逻辑门电路基本逻辑门电路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。 数字电路中的门就是一种开关，它能
5、按照一定的 条件去控制信号的通过或不通过。 一、一、 门电路的概念门电路的概念基本逻辑关系为“ “与与” ”、“ “或或” ”、“ “非非” ”三种。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系( 因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。日常生活中对立的两个基本状态可用二值逻辑日常生活中对立的两个基本状态可用二值逻辑1 1 和和0 0来表示。来表示。 电平的高低 一般用“1”和 “0”两种状态 区别，若规定 高电平为“1” ，低电平为 “0”则称为正 逻辑。反之则 称为负逻辑。 若无特殊说明 ，均采用正逻 辑。10 0VUCC高电平低电平220V+-设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用
6、逻辑 “ “0”0”表示，开关闭表示，开关闭 合、灯亮用合、灯亮用 逻辑逻辑“ “1”1”表示。表示。逻辑表达式逻辑表达式： F = A B1. “1. “与与” ”逻辑和与门电路逻辑和与门电路“ “与与” ”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具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。备时，该事件才发生。00 0101110100ABYBFA状态表状态表二、二、 基本逻辑门电路及其表示方法基本逻辑门电路及其表示方法二极管与门电路二极管与门电路工作原理工作原理输入A、B、C全为高电平“1”，输出 F 为“1”。输入A、B、C不全为“1”，输出 F 为“0”。0V0V0V0V0V
7、3V+U5V R DADCABF DBC3V3V3V0V0000 00101010 11001000011001001111ABFC“ “与与” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表0V3V逻辑关系：逻辑关系：“ “与与” ”逻辑即：有“0”出“0”，全“1”出“1”F=A B C逻辑表达式逻辑表达式 ： 逻辑符号逻辑符号 ：&A BFC0000 00101010 11001000011001001111ABFC“ “与与” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表BF220VA+-2. “2. “或或” ”逻辑和或门电路逻辑和或门电路“ “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
8、件之一 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： F = A + B真值表真值表00 0111110110ABF二极管电路二极管电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V 0V0000 00111011 11011001011101011111ABFC“ “或或” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表3V3V-U-5VRDADCABFDBC工作原理工作原理输入A、B、C全为低电平“0”，输出 F 为“0”。输入A、B、C有一个为“1”，输出 F 为“1”。逻辑关系：“ “或或” ”逻辑即：有“1”出“1”，全“0”出“0”F=A+B+C逻辑表达式逻辑表达式 ： 逻辑符号逻辑符
9、号 ：A BFC 10000 00111011 11011001011101011111ABFC“ “或或” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表3. “3. “非非” ”逻辑和非门电路逻辑和非门电路“ “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。逻辑表达式：逻辑表达式：F F = = A A状态表状态表101AF 0F220VA+-R三极管非门电路三极管非门电路+UCC-UBBARKRBRCFT1 0截止截止饱和逻辑表达式：F=A“0”10“1”“0” “1”AF“ “非非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表逻辑符号1AF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A
10、BF1有“0”出“0”，全“1”出“1”有“1”出“1”，全“0”出“0”&A BF1 1A BF2F21 .1 .“ “与非与非” ” 门电路门电路有“0”出“1”，全“1”出“0”“ “与与” ”门门&A B CY&A B C“ “与非与非” ”门门0001 00111011 11011001011101011110ABFC“ “与非与非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表F=A B C逻辑表达式逻辑表达式 ： 1F“ “非非” ”门门三、复合逻辑门电路三、复合逻辑门电路2 .2 .“ “或非或非” ” 门电路门电路有“1”出“0”，全“0”出“1”1F“ “非非” ”门门0001 00101
11、010 11001000011001001110ABFC“ “或非或非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表“ “或或” ”门门A B C 1“ “或非或非” ”门门FA B C 1F=A+B+C逻辑表达式逻辑表达式 ： 3 . 3 . 与或非门电路与或非门电路A BC D& 11& 1A B C DFF第三节第三节 TTLTTL集成集成门电路门电路( (三极管三极管三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路) )TTLTTL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
12、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” ”门电路的工门电路的工 作原理、特性和参数。作原理、特性和参数。输入级输入级中间级中间级输出级输出级一、一、 TTL“TTL“与非与非” ”门电路门电路1. 1. 电路电路T5F R3R5A B CR4R2R1T3T4 T2+5VT1E2E3E1B等效电路等效电路C多发射极多发射极 三极管三极管T5F R3R5A B CR4R2R1T3T4T2+5VT1“1” (3.6V)(1) (1) 输入全为高电平输入全为高电平“ “1”(3.6V)1”(3.6V)时时2. 2. 工作原理工作原理4.3VT T2 2、T
13、T5 5饱和导通饱和导通钳位2.1VE E结反偏结反偏截止截止“0” (0.3V)负载电流负载电流 （灌电流）（灌电流）输入全高“1”, 输出为低“0”1VT5F R3R5A B CR4R2R1T3T4T2+5VT12. 2. 工作原理工作原理1VT T2 2、T T5 5截止截止负载电流负载电流 （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“ “0”(0.3V)0”(0.3V)(0.3V)“1”“0”输入有低“0” 输出为高“1”流过 E结的电 流为正向电流VF 5-0.7-0.7=3.6V5V有有“ “0”0”出出“ “1”1”全全“ “1”1”出出“ “0”0
14、”“ “与非与非” ”逻逻 辑关系辑关系0001 00111011 11011001011101011110ABFC“ “与非与非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表F=A B C逻辑表达式逻辑表达式 ： F&A B C“ “与非与非” ”门门2. 2. 电压传输特性：电压传输特性：输出电压输出电压 U UOO与与输入电压输入电压 U Ui i的的关系关系 。C CD DE E电压传输特性电压传输特性测试电路测试电路0 01 12 23 31 12 23 34 4U Ui i /V/VU UOO/V/V&+5V+5VU Ui iU Uo oV VV VA AB BA AB BC CD DE E3.
15、 3.主要参数主要参数电压传输特性电压传输特性典型值典型值3.6V3.6V， 2.4V2.4V为合格为合格典型值典型值0.3V0.3V， 0.4V0.4V为合格为合格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U UOLOL输出高电平输出高电平电压电压U UOHOH和输出低电平电压和输出低电平电压U UOLOLU UOO/V/V0 01 12 23 31 12 23 34 4U Ui i /V/VABDE低电平噪声容限电低电平噪声容限电 压压U UNLNL保证输出保证输出 高电平电压不低于高电平电压不低于 额定值额定值90%90%的条件的条件 下所允许叠加在输下所允许
16、叠加在输 入低电平电压上的入低电平电压上的 最大噪声（或干扰最大噪声（或干扰 ）电压。）电压。U UNLNL= =U UOFF OFF U UILIL允许叠加干扰关门电平关门电平U UOFFOFFUOFFU UOFFOFF是保证输出为额定是保证输出为额定 高电平的高电平的90%90%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。0.9UOH输入输入 低电平低电平 电压电压U UILIL01231234Ui /V/VU UOO/V/V输入输入 高电平高电平 电压电压U UIHIHAB高电平噪声容限高电平噪声容限 电压电压U UNHNH保证保证 输出低电平电压输出低电平电压 的条件下所允许的条件下所允许 叠加在输入高叠加在输入高 电电 平电压上的最大平电压上的最大 噪声（或干扰）噪声（或干
