[工学]第2章 逻辑门.ppt

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图形描述符号 。 （2）三态逻辑门和集电极开路输出门 。 （3）TTL集成门的逻辑功能、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。,2,2.1 基本逻辑门,主要内容： 与、或、非三种基本逻辑运算 与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能 逻辑门真值表的列法 画各种逻辑门电路的输出波形,3,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。,4,2.1.1 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,5,“与”运算的逻辑表达式为： F = A.B “与”运算真值表 : “与”逻辑的运算规律为：,6,与门的逻辑符号: 例2-2 : 向2输入与门输入图示的波形，求其输出波形F。 解：,7,2.1.2 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,8,“或”运算的逻辑表达式为： F = A+B “或”运算真值表 : “或”逻辑的运算规律为：,9,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：,10,2.1.2 非门,实现“非”运算的电路称为非逻辑门，简称非门 。 逻辑“非”运算可用图（a）中的开关电路来说明。在图（b）中，若令A表示开关处于常开位置，则表示开关处于常闭位置。,11,“非”运算的逻辑表达式为： “非”运算真值表 : “非”逻辑的运算规律为：,12,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：,13,2.2 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描述及输出波形,主要内容：,14,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。,15,2.2.1 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 ： “与非”门真值表 ：,16,2.2.2 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 ： “或非”门真值表 ：,17,2.2.3 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”门真值表 ：,18,2.2.3 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 ： “同或”门真值表 ：,19,2.3 其它逻辑门,三态逻辑门的逻辑功能 含有三态逻辑门电路的分析 集电极开路输出逻辑门的逻辑功能 集电极开路输出逻辑门的应用,主要内容：,20,2.3.1 三态逻辑门,三态输出门（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)，或禁止状态。 三态逻辑门符号： 高电平有效的三态门真值表 ：,控制端EN高电平有效,控制端EN高电平有效,21,三态门的应用：,三态门用于总线传输 ： 用三态门实现数据双向传输 ：,22,2.3.2 集电极开路逻辑门,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。在使用时，必须外接“上拉电阻RP” 。 OC与非门的逻辑符号 ： 两个OC门输出端可以直接相连，实现“线与”功能。,23,OC门用来实现电平转换： OC门用做驱动器：,24,2.4 集成电路逻辑门,TTL集成逻辑门的概念 比较各种TTL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：,25,2.4.1 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。 集成电路逻辑门按照组成的有源器件可分为两大类： TTL门 ，MOS门，后者主要是CMOS门。,26,2.4.2 TTL集成电路逻辑门,TTL门电路由双极型三极管构成，其特点是速度快、抗静电能力强，但其功耗较大，不适宜做成大规模集成电路。 TTL门电路有74（民用）和54（军用）两大系列，每个系列中又有若干子系列。,27,54系列与74系列的比较：,TTL系列速度及功耗的比较:,28,2.4.3 CMOS集成电路逻辑门,CMOS集成门电路由场效应管构成，它的特点是集成度高、功耗低，但速度较慢、抗静电能力差。 同TTL门电路一样，CMOS门电路也有74和54两大系列。 74系列5V CMOS门电路的基本子系列如下： 74HC和74HCT：高速CMOS（High-speed CMOS），T表示和TTL直接兼容。 74AC和74ACT：先进CMOS（Advanced CMOS），它们提供了比TTL系列更高的速度和更低的功耗。 74AHC和AHCT：先进高速CMOS（Advanced High-speed CMOS）。 74系列3.3V CMOS门电路的基本子系列如下： 74LVC：低压CMOS（Lower-voltage CMOS）。 74ALVC：先进低压CMOS（Advanced Lower-voltage CMOS）。,29,2.4.4 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： 直流电源电压 输入 / 输出逻辑电平 扇出系数 传输延时 功耗,30,标准TTL门的输入 / 输出