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1、1,第二章 逻辑门,内容提要： （1）数字电路的基本逻辑单元门电路，及其对应的逻辑运算与逻辑符号 。 （2）集电极开路门和三态逻辑门。 （3）TTL集成门逻辑功能、外特性和性能参数 。 （4）CMOS集成门的逻辑功能、外特性和性能参数。 （5） TTL 与CMOS集成门的接口方法,2,一、教学目的 （1） 理解逻辑门的概念 （2）理解基本逻辑运算及复合逻辑运算 （3）掌握基本逻辑门及复合逻辑门的逻辑符号、逻辑表达式、真值表。 二、教学重点、难点 重点：（1）真值表的含义及写法； （2）各种逻辑门的功能。 难点：逻辑运算的理解。,第3次课,3,2.1 基本逻辑门,主要内容： 与、或、非三种基本逻
2、辑运算 与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能 逻辑门的真值表 各种逻辑门电路的输出波形,4,在逻辑代数中，最基本的逻辑运算有与、或、非三种 。 最基本的逻辑关系有三种：与逻辑关系、或逻辑关系、非逻辑关系。 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。,5,2.1.1 与门,实现“与”运算的电路称为与逻辑门，简称与门 。 逻辑与运算可用开关电路中两个开关相串联的例子来说明,功能表,6,“与”运算的逻辑表达式为： “与”运算的真值表 :,7,“与”逻辑的运算规律为：,一般形式,8,与门的逻辑符号:,与门的实际产品型号： 74LS08（四-2输入与门）、 74LS11 （三-3输入与门
3、） 、 74LS21 （二-4输入与门）,9,例2-2 : 向2输入与门输入图示的波形，求其输出波形F。 解：,10,2.1.2 或门,实现“或”运算的电路称为或逻辑门，简称或门 。 逻辑或运算可用开关电路中两个开关相并联的例子来说明,真值表,11,“或”运算的逻辑表达式为： F = A+B “或”逻辑的运算规律为：,一般形式,12,或门的逻辑符号: 例2-4 : 向2输入或门输入图示的波形，求其输出波形F。 解：,74LS32（四-2输入或门）,13,2.1.2 非门,实现“非”运算的电路称为非逻辑门，简称非门 。,14,“非”运算的逻辑表达式为： “非”运算真值表 : “非”逻辑的运算规律
4、为：,一般形式,15,非门的逻辑符号: 例2-5 : 向非门输入图示的波形，求其输出波形F。 解：,74LS04（六非门）,16,2.2 复合逻辑门,与非、或非、异或、同或的复合逻辑运算 与非门、或非门的逻辑功能 异或门、同或门的逻辑功能 各种复合逻辑门的真值表及输出波形,主要内容：,17,基本逻辑运算的复合叫做复合逻辑运算。而实现复合逻辑运算的电路叫复合逻辑门。 最常用的复合逻辑门有与非门、或非门、与或非门和异或门等。,18,2.2.1 与非门,“与”运算后再进行“非”运算的复合运算称为“与非”运算，实现“与非”运算的逻辑电路称为与非门。 与非门的逻辑关系表达式为： 与非门的逻辑符号 ：,上
5、述逻辑门的实际产品型号： 74LS00（四-2输入与非门）74LS10（三-3输入与非门）74LS20（二-4输入与非门） 74LS30（8输入与非门）,19,“与非”门真值表 ：,20,例：“与非”门输入为如下波形时，画出其输出波形,21,2.2.2 或非门,“或”运算后再进行“非”运算的复合运算称为“或非”运算，实现“或非”运算的逻辑电路称为或非门。 或非门的逻辑关系表达式为： 或非门的逻辑符号 ：,上述逻辑门的实际产品型号： 74LS02（四-2输入或非门） 74LS27（三-3输入或非门）,22,“或非”门真值表 ：,23,例：“或非”门输入为如下波形时，画出其输出波形,24,2.2.
6、3 异或门,实现“异或”逻辑运算的逻辑电路称为异或门。 异或门的逻辑关系表达式为： 异或门的逻辑符号 ：,异或逻辑门的实际产品型号： 74LS86,25,“异或”门真值表 ：输入相异时，输出为1,N个变量的“异或” ：输入中有奇数个为1时，输出为1,26,例：“异或”门输入为如下波形时，画出其输出波形,27,2.2.3 同或门,“异或”运算之后再进行“非”运算，则称为“同或”运算。实现“同或”逻辑运算的逻辑电路称为同或门。 同或门的逻辑关系表达式为： 同或门的逻辑符号 ：,F = AB,28,同或门真值表 ：输入相同时，输出为1,N个变量的“同或” ：输入有偶数个0时输出为1,29,例：“同或
7、”门输入为如下波形时，画出其输出波形,30,2.3 其它逻辑门,集电极开路逻辑门的概念 集电极开路逻辑门的使用方法 集电极开路逻辑门的应用 三态逻辑门的概念及逻辑功能 三态逻辑门电路的应用,主要内容：,31,集电极开路门，简称OC门。其特点是门电路内部输出三极管的集电极开路。 使用时，必须外接“上拉电阻RP” ，才能实现正常逻辑功能。 上拉电阻RP的作用：把OC门的输出“悬空状态”对外变成“高电平”，OC门本身的特性并未改变。 OC与非门的逻辑符号 ：,2.3.1 集电极开路逻辑门的概念,32,上述多个集电极开路输出端可以连接在一起：,T3,T3,T3,上拉电阻,当任一个三极管处于饱和状态时，
8、输出低电平； 当三个三极管均处于截止状态时，输出高电平。,33,多个OC门输出端连接在一起时实现“线与”功能,34,普通的逻辑门电路不能进行线与！,35,2.3.2 集电极开路逻辑门的应用,OC门用来实现电平转换： OC门用做驱动器：,36,三态输出逻辑门（简称TS门）有三种逻辑状态，即0、1、Z。第三种状态为高阻状态(Z)。 三态逻辑门符号与功能：,控制端EN高电平有效,控制端EN低电平有效,74ls125/126/368,2.3.3 三态逻辑门,37,三态门的应用：,三态门用于总线分时传输 ： 用三态门实现数据双向传输 ：,38,2.4 集成电路逻辑门,TTL集成逻辑门的概念 比较各种TT
9、L系列的特性 CMOS集成逻辑门的概念 集成电路逻辑门的性能参数 计算具体逻辑器件的扇出系数 TTL与CMOS两种集成电路在混合应用时的接口,主要内容：,39,2.4.1 概述,把若干个有源器件和无源器件及其连线，按照一定的功能要求，制作在一块半导体基片上，这样的产品叫集成电路。 最简单的数字集成电路是集成逻辑门。 集成电路的优点：如体积小、耗电省、重量轻、可靠性高 数字集成电路的规模一般是根据门的数目来划分的 ：有SSI ，MSI ，LSI ，VLSI 等。 集成电路逻辑门应用最广的两类： TTL门、CMOS门。,40,2.4.4 集成电路门的性能参数,数字集成电路的性能参数主要包括： 直流
10、电源电压 输入 / 输出逻辑电平 输入 / 输出电流 传输延时 功耗,41,直流电源电压 :,（1）TTL集成电路的标准直流电源电压为5V，最低4.5V，最高5.5V。 （2）CMOS集成电路的直流电源电压可以在318V之间，74系列CMOS集成电路有5V和3.3V两种。 CMOS电路的一个优点是电源电压的允许范围比TTL电路大，如5V CMOS电路当其电源电压在26V范围内时能正常工作，3.3V CMOS电路当其电源电压在23.6V范围内时能正常工作。,42,标准TTL门的输入 / 输出逻辑电平 :,43,CMOS门的输入 / 输出逻辑电平(5V电源时) :,0.33V,4.4V,44,传输延迟时间tpd tPHL和tPLH的定义（下图为非门的输入和输出波形） :,45,输入/输出电流 （1）“拉电流”工作状态 （2）“灌电流”工作状态 扇出系数：一个门电路所能驱动其它门电路的数量。 扇出系数的计算公式为：,46,功耗,功耗是指门电路通电工作时所消耗的电功率， 它等于电源电压Vcc和电源电流Icc的乘积，即功耗。,
