第3章逻辑门电路 第3章逻辑门电路 一、 学习目的 逻辑门电路是构成数字电路的基本单元。要从内部结构上认识了解逻辑门电 路的基本构造和性能特点，了解逻辑门电路的逻辑关系用分立元件是如何实 现的，了解集成门电路的分类和各类集成逻辑门电路的工作特点及主要参数。 二、内容概要 本章首先介绍逻辑门电路的开关特性。在此基础上，简要介绍分立元件与门、 或门、非门及与非门、或非门的工作原理和逻辑功能，然后着重讨论TTL和 CMOS集成逻辑门电路的工作原理、逻辑功能和外特性，及它们的改进电路和 其它功能的集成逻辑门电路。还介绍TTL和CMOS电路的使用方法及其功能的 测试与应用。而对于各种集成逻辑门的内部电路只作简单介绍。 三、本章重点 三极管的开关特性，组合逻辑门电路的逻辑关系，TTL集成逻辑门电路的类型 系列和各自的特点，CMOS集成逻辑门电路的特点，集成逻辑门电路的应用， 掌握OC门、三态门的工作特点
第3章 逻辑门电路 第3章 逻辑门电路 一、学习目的 逻辑门电路是构成数字电路的基本单元。要从内部结构上认识了解逻辑门电 路的基本构造和性能特点，了解逻辑门电路的逻辑关系用分立元件是如何实 现的，了解集成门电路的分类和各类集成逻辑门电路的工作特点及主要参数。 二、内容概要 本章首先介绍逻辑门电路的开关特性。在此基础上，简要介绍分立元件与门、 或门、非门及与非门、或非门的工作原理和逻辑功能，然后着重讨论TTL和 CMOS集成逻辑门电路的工作原理、逻辑功能和外特性，及它们的改进电路和 其它功能的集成逻辑门电路。还介绍TTL和CMOS电路的使用方法及其功能的 测试与应用。而对于各种集成逻辑门的内部电路只作简单介绍。 三、本章重点 三极管的开关特性，组合逻辑门电路的逻辑关系，TTL集成逻辑门电路的类型 系列和各自的特点，CMOS集成逻辑门电路的特点，集成逻辑门电路的应用， 掌握OC门、三态门的工作特点
第3章逻辑门电路 概述 用以实现各种基本逻辑关系的电子电路称为门电路。它是组成 其它功能数字电路的基础。常用的逻辑门电路有与门、或门、 非门、与非门、或非门、三态门和异或门等。集成逻辑门主要 有双极型的TTL门电路和单极型的CMOS门电路。其输入和输 出信号只有高电平和低电平两种状态。用1表示高电平、用0表 示低电平的情况称为正逻辑；反之用0表示高电平、用1表示低 电平的情况称为负逻辑。在本书中，如未加说明，则一律采用 正逻辑
第3章 逻辑门电路 概述 用以实现各种基本逻辑关系的电子电路称为门电路。它是组成 其它功能数字电路的基础。常用的逻辑门电路有与门、或门、 非门、与非门、或非门、三态门和异或门等。集成逻辑门主要 有双极型的TTL门电路和单极型的CMOS门电路。其输入和输 出信号只有高电平和低电平两种状态。用1表示高电平、用0表 示低电平的情况称为正逻辑；反之用0表示高电平、用1表示低 电平的情况称为负逻辑。在本书中，如未加说明，则一律采用 正逻辑
第3章逻辑门电路 ●】 在数字电路中，只要能明确区分高电平和低电平两个状态就可以 了，所以，高电平和低电平都允许有一定的变化范围，如下图所 示。 高电平 高电平 低电平 低电平 (a) (b) 图3.1.1正逻辑和负逻辑 〔a)正逻辑；(b)负逻辑
第3章 逻辑门电路 在数字电路中，只要能明确区分高电平和低电平两个状态就可以 了，所以，高电平和低电平都允许有一定的变化范围，如下图所 示
第3章逻辑门电路 3.1 逻辑门电路 ◆逻辑门电路是指能够实现一些基本逻辑关系的电路，简称 “门电路”或“逻辑元件”。各种门电路均可用半导体分立元 件或集成电路构成。目前几乎都做成单片集成电路 ◆基本门电路是指能够实现三种基本逻辑功能关系的电路， 即与门、或门、非门（又称反相器）。 ◆逻辑门电路的描述有以下4种方方式：真值表、逻辑表达 式、逻辑图和波形图。这4种描述方法都能反映逻辑门电路输 入和输出变量间的逻辑关系。其实这4种描述方法是等价的， 各有其特点且可以相互转换。在逻辑电路的分析和设计过程中 可根据实际情况灵活选择不同的描述方式
第3章 逻辑门电路 3.1 逻辑门电路 ◆ 逻辑门电路是指能够实现一些基本逻辑关系的电路，简称 “门电路”或“逻辑元件”。各种门电路均可用半导体分立元 件或集成电路构成。目前几乎都做成单片集成电路 ◆ 基本门电路是指能够实现三种基本逻辑功能关系的电路， 即与门、或门、非门（又称反相器）。 ◆ 逻辑门电路的描述有以下4 种方方式：真值表、逻辑表达 式、逻辑图和波形图。这4种描述方法都能反映逻辑门电路输 入和输出变量间的逻辑关系。其实这4种描述方法是等价的， 各有其特点且可以相互转换。在逻辑电路的分析和设计过程中 可根据实际情况灵活选择不同的描述方式
3.1.1 非门 第3章逻辑门电路 定义：输入与输出信号状态满足“非”逻辑关系。 非门电路 逻辑符号： 非门波形图 V b Re 1ko oL 非门工作特点： Rb T 5k2 ● 当输入端A为高电平1(+5V)时，晶体管 导通，L端输出0.2~0.3V的电压，属于低电平 范围； 当输入端为低电平0(0V)时，晶体管截止，晶体管集电 极一发射极间呈高阻状态，输出端L的电压近似等于电源电压； ● 任何能够实现L=A“非”逻辑关系的电路均称为“非门” 也称为反相器。式中的符号“_”表示取反，在其逻辑符号的输出 端用一个小圆圈来表示。 ●
第3章 逻辑门电路 3.1.1 非门 定义：输入与输出信号状态满足“非”逻辑关系。 非门电路： 逻辑符号： 非门波形图： 非门工作特点： ● 当输入端为低电平0（0V）时，晶体管截止，晶体管集电 极—发射极间呈高阻状态，输出端L的电压近似等于电源电压； ● 任何能够实现 “非”逻辑关系的电路均称为“非门”， 也称为反相器。式中的符号“-”表示取反，在其逻辑符号的输出 端用一个小圆圈来表示。 L = A ● 当输入端A 为高电平1（+5V）时，晶体管 导通，L 端输出0.2～0.3V的电压，属于低电平 范围；
第3章逻辑门电路 3.1.2与门 定义：输入与输出信号状态满足“与”逻辑关系。 与门电路： 逻辑符号： 与门波形图： +5V D 中6k2 D2 。L 与门工作特点： ● 如图所示为双输入单输出DTL与门电路及与门逻辑符号。当 输入端A与B同时为高电平“1”（+5V)时，二极管D1、D,均截止， R中没有电流，其上的电压降为0V,输出端L为高电平“1” (+5V); ●当A、B中的任何一端为低电平“0”(0V)或A、B端同时为低 电平“0”时，二极管D1、D2的导通使输出端L为低电平“0” (0.7V) )荏何能够实现L=AB“与”逻辑关系的电路均称为“与门
第3章 逻辑门电路 3.1.2 与门 定义：输入与输出信号状态满足“与”逻辑关系。 与门电路： 逻辑符号： 与门波形图： 与门工作特点： ● 当A、B中的任何一端为低电平“0”（0V）或A、B端同时为低 电平“0”时，二极管D1、D2的导通使输出端L为低电平“0” （0.7V）。 ● 如图所示为双输入单输出DTL与门电路及与门逻辑符号。当 输入端A与B同时为高电平“1”（+5V）时，二极管D1、D2均截止， R 中没有电流，其上的电压降为0V，输出端L为高电平“1” （+5V）； ● 任何能够实现L=A·B “与”逻辑关系的电路均称为“与门
第3章逻辑门电路 3.1.3或门 定义：输入与输出信号状态满足“或”逻辑关系。 或门电路： 逻辑符号： 或门波形图 D D2 R 或门工作特点 ● 如图所示为双输入单输出DTL或门电路及或门逻辑符号。当 输入端A或B中的任一端为高电平“1”(+5V)时，输出端L一定 为高电平“1”（+4.3V)；输入端A和B均为高电平时，输出端也 为高电平。 ●当A、B端同时为低电平“0”(0V)时，输出端L一定为低电 平0 任何能够实现L=A+B“或”逻辑关系的电路均称为“或门
第3章 逻辑门电路 3.1.3 或门 定义：输入与输出信号状态满足“或”逻辑关系。 或门电路： 逻辑符号： 或门波形图： 或门工作特点： ● 当A、B 端同时为低电平“0”（0V）时，输出端L一定为低电 平0。 ● 如图所示为双输入单输出DTL或门电路及或门逻辑符号。当 输入端A或B中的任一端为高电平“1”（+5V）时，输出端L一定 为高电平“1”（+4.3V）；输入端A和B均为高电平时，输出端也 为高电平。 ● 任何能够实现L=A+B “或”逻辑关系的电路均称为“或门
第3章逻辑门电路 3.1.4其他常见门电路 1.与非门 与非门电路 逻辑符号： 逻辑关系式： L=A.B 1.75张0 o+Vc e +5V 与非门波形图 2kgRi T D2 5kR4 与非门工作特点： 提 常用门电路也可以由基本门电路“非门” “与门” “或门”间接构 B 示 电伞 任何能 ■ 通常我们将由逻辑符号表示的逻辑电路称为“逻辑图
第3章 逻辑门电路 3.1.4 其他常见门电路 1. 与非门 与非门电路： 逻辑符号： 与非门波形图： 与非门工作特点： ● 当输入端A和B同时为高电平（+5V）时，所接二极管D1和D2 截止，晶体管T1、T2均导通，输出端L为低电平0（+0.3V）。可见， 只要输入端中的任意一端为低电平时，输出端就一定为高电平， 只有当输入端均为高电平时，输出端才为低电平，既输入与输出 信号状态满足“与非”逻辑关系。 ● 如图所示为双输入单输出TTL与非门电路及其逻辑符号。当 输入端A或B中的任何一端为低电平0（0V）时，所接二极管D1或 D2导通，晶体管T1的基极电压为0.7V（小于2.1V），晶体管T1截 止，晶体管T2也截止，输出端L为高电平（+5V）；当输入端同时 为低电平0（0V）时，输出端同样也为高电平（+5V）。 ● 任何能够满足“与非”逻辑关系的电路均称为“与非门”。 逻辑关系式： L = A B 提 示 ◆ 常用门电路也可以由基本门电路“非门”、“与门”、 “或门”间接构成。例如： ◆ 通常我们将由逻辑符号表示的逻辑电路称为“逻辑图
第3章逻辑门电路 2. 或非门 ◆能够实现 L=A+B “或非”逻辑关系的电路均称为 “或非门”。在一个或门的输出端连接一个非门就构成 了“或非门”，如下图所示。 或非门电路： 逻辑符号： 或非门波形图： A
第3章 逻辑门电路 2. 或非门 或非门电路： 逻辑符号： 或非门波形图： ◆ 能够实现 “或非”逻辑关系的电路均称为 “或非门”。在一个或门的输出端连接一个非门就构成 了“或非门”，如下图所示。 L = A + B
第3章逻辑门电路 3.异或门 ◆能够实现L=AB+AB=A田B “异或”逻辑关系 的电路均称为“异或门”。异或门可由非门、与门和或 门组合而成，如下图所示。 异或门电路 逻辑符号： &AB 4B+AB 提 示 当输入端A、B的电平 双输入端异或门波形图： 状态互为相反时，输出端L 定为高电平；当输入端A B的电平状态相同时输出L 一定为低电平
第3章 逻辑门电路 3. 异或门 异或门电路： 逻辑符号： 双输入端异或门波形图： ◆ 能够实现 “异或”逻辑关系 的电路均称为“异或门”。异或门可由非门、与门和或 门组合而成，如下图所示。 L = AB + AB = A B 提 示 当输入端A、B 的电平 状态互为相反时，输出端L 一定为高电平；当输入端A、 B的电平状态相同时输出L 一定为低电平