《电工培训王冬艳》PPT课件.ppt

中级电工培训,第八单元 逻辑门电路,逻辑门电路,基本逻辑门电路 集成逻辑门电路 单元测试题,第一节 基本逻辑门电路,一、二极管的开关特性,由二极管的伏安特性知： 外加正向电压uI，使二极管两端电压VD大于（硅管为0.60.7V，锗 管为0.20.3V）时，二极管导通, i 变化时，vD=0.7V(对于硅管)不变， 此时将vD0.7看成硅二极管导通条件，如同一个具有0.7V压降的闭合的开关。,+,-,外加反相电压uI，使二极管VD的电 压小于（硅管0.60.7V，锗管为 0.20.3V）二极管截止，i 很小（反向电流）。 此时将vD0.7看成硅二极管截止条件， 如同一个断开的开关iD0,+,-,i,如果二极管是一个理想的开关，波形图见下图a。但实际上二极管由导通（开关闭合）到截止（开关断开）经过一段反向恢复时间tre（ns）图b。,tre= ts + tt ts为存储时间，tt为渡越时间。,图a,图b,负跳变瞬间10，反向电流IR= ， 经一段反向恢复时间tre后，反相电流趋于0（IR0）。,注意：输入电压的f负半周时间 tre时二极管失去单向导电性能。tre开关速度，希望tre，为ns级,二极管由截止（开关断开）到导通（开关闭合）所需时间为开通时间。这个时间同反向恢复时间相比很短。 对开关速度的影响很小，可忽略不计。,影响开关速度的主要是反相恢复时间tre，tre越小，开关的速度越快。,二、三极管的开关特性,三极管有三个区：截止区、放大区、饱和区。,饱和区的VCE很小0，截止区的IC 、IB很小0,三极 管作为开关用时，只工作在截止区、饱和区。 1. 三极管饱和导通条件：,假如三极管饱和，则有： VCE = VCES IC = ICS IB = IBS,(硅管VCES=0.3V),IBIBS时，三极管饱和,IBIBS=,在数字电路中，三极管饱和导通的条件是：,三极管饱和导通时，三极管的CE间如同一个具有0.3V压降的闭合的开关.,三极管截止时，如同断开的开关。,2. 截止条件: VBE0.5V(硅管) IB=0 IC=0,延迟时间td 上升时间tr 存储时间 ts 下降时间tf ton= td + tr 基区电荷的建立时间 tof= ts +tf 基区电荷的消散时间 toffton 时间为ns级 主要是ts 影响开关速度,3. 开关时间： 三极管由截止饱和需要一定的时间ton（开启时间） 三极管由饱和截止需要一定的时间toff（关闭时间）,三、 三种基本逻辑关系,基本逻辑：在数字逻辑（二值逻辑）中，最基本的逻辑运算有：与逻辑运算、或逻辑运算、非逻辑运算。,1.与运算 逻辑关系：指条件和结果之间的关系，即因果关系。 当一件事情的各个条件全部具备时，这件事才会发生。这样的因果关系称为与逻辑关系，简称与逻辑。 例：右图开关电路。,开关A、B串联，只有开关A、B同时闭合时，灯（用Y表示）才会亮，显然开关A、B闭合与灯Y亮的关系是与逻辑。,输入变量的所有取值组合与其输出函数取值关系列表称为真值表。（注：真值表中，有n个输入变量，取值组合有2n，且按二进制数递增顺序排） 逻辑功能：输入全为1时，输出才为1,用1表示开关闭合、灯亮，用0表示开关断开、灯灭，则有真值表如左下图：,在逻辑代数中为了用数学方法研究逻辑问题，与逻辑常用与逻辑函数式（数学表达式）表示：Y=AB=AB 在数字电路中用来完成与逻辑运算的电路称为与门，表示图形符号,2.或运算 当 一件事件的各个条件中，只要有一个或几个条件具备，这件事件就会发生。这种因果关系称为或逻辑关系，简称或逻辑。 例：右图开关电路。,开关A、B并联，只有开关A、B其中一个或全部闭合时，灯（用Y表示）会亮，开关A、B全部断开时，灯（用Y表示）才会灭，显然开关A、B闭合与灯Y亮的关系是或逻辑。,用1表示开关闭合、灯亮，用0表示开关断开、灯灭，则真值表见下左图,逻辑功能：输入全为0时，输出才为0,或逻辑函数式（数学表达式）表示： Y=A+B 在数字电路中用来完成或逻辑运算的电路称为或门，表示图形符号见下图：,3.非逻辑 事件条件具备时，事件不会发生，事件条件不具备时，事件发生。这种因果关系称为非逻辑关系，简称非逻辑。 例：右图开关电路。,开关A与灯并联，开关A闭合时，灯（用Y表示）灭，开关A断开时，灯L亮，显然开关A闭合与灯L亮的关系是非逻辑。,非逻辑函数式（数学表达式）表示：Y=,用1表示开关闭合、灯亮，用0表示开关断开、灯灭，则真值表：,在数字电路中用来完成非逻辑运算的电路称为非门（反相器），表示图形符号见下图,逻辑运算的扩展：与：L=ABC 或：L=A+B+C+,4.由基本逻辑关系组成的复合逻辑关系 1）与非逻辑：由与、非两种逻辑运算合成。 逻辑函数表达式：,逻辑功能：输入有0出1，全1出0 逻辑符号：,真值表：,2）或非逻辑：由或、非两种逻辑运算组成。 逻辑函数表达式：,真值表：,逻辑功能：输入有1出0，全0出1 逻辑符号：,3）与或非逻辑：由与、或非逻辑运算组成，先与再或非。 逻辑函数表达式：,逻辑功能：两组AB、CD输入中，只要有一组或一组以上的输入同为1，输出L为0；其余情况，输出L为1 逻辑符号：,真值表：,4）同或逻辑： 当两个输入变量A、B相同时，输出Y才为1； 否则Y为 0。,逻辑功能：A、B相同时输出为1 逻辑符号：,真值表 ：,逻辑函数表达式：,5）异或逻辑： 当两个输入变量A、B相异时，输出Y才为1；否则Y为 0。,真值表 ：,逻辑功能：A、B相异时输出为1 逻辑符号：,逻辑函数表达式：,五、 分立元件门电路,（一）二极管与门,1、 电路的组成与工作原理,两个输入端A、B，一个输出端F UA =UB =0V时，二极管DA DB导通，UF=0.7V UA =0V、UB =3V时，二极管DA 先导通，UF=0.7V ；DB截止。 UA =3V、UB =3V时，二极管DA 、 DB导通，UF=3+0.7=3.7V 。,总结,真值表： 用1表示高电平， 用0表示低电平,F=AB 显然：AB同为1时，输出为1，与逻辑功能,逻辑符号：,2、关于高低电平的概念,在数字电路中，一般用高低电平表示电位的高低，高电平是指一种状态，低电平又是另一种状态，是指一定的电压范围，而不是一个固定值。,（二）、二极管或门,1、电路的组成与工作原理,两个输入端A、B，一个输出端F UA =UB =0V时，二极管DA 、DB导通，UF=-0.7V UA =0V、UB =3V时，二极管DB 先导通，UF=3-0.7=2.3V ；DA截止 UA =3V、UB =3V时，二极管DA 、 DB 导通，UF=3-0.7=2.3V 。,总结,真值表： 用1表示高电平， 用0表示低电平,F=A+B 显然：AB同为0时，输出为0，或逻辑功能,注：在二极管与门电路中，输入信号经过“与”门后，高低电平升高了07V；在或门电路中，输入信号经过“或”门后，高低电平降低了07V 假若经过几级与门（或门）后，电平偏移较大，造成逻辑混乱。,逻辑图：,（三）、非门（反相器）,1、电路的组成,2、工作原理,uI=5V时，只要R1、R2选择适当，三极管V就饱和，u0=Uces=0.3v uI=0V时， 三极管V就截止，u0=Ucc=5v,（非门）反相器功能表,（非门）反相器真值表,输入与输出无电平偏移现象,逻辑图：,逻辑表达式：,（四）组合逻辑门电路,将二极管门电路同非门串联，构成与非门、或非门电路,（五）关于正负逻辑的概念,1、 正、负逻辑的定义 用“1”表示高电平，“0”表示低电平，称正逻辑 用“0”表示高电平，“1”表示低电平，称负逻辑 注：这里所谓的正、负逻辑并不是指正、负电位，是指代表“1”、“0”相对电位的高低。,数字电路中： 一般PNP管、PMOS管，电源为负，采用负逻辑方便 一般NPN管、CMOS管，电源为正，采用正逻辑方便,2、正负逻辑转换,方法：在真值表中，将“1”用“0”代替，“0”用“1”代替 例：将前面所讲的与门是正逻辑，转换成负逻辑,3、 负逻辑门的表示符号 正逻辑符号的输入与输出同时取“非”，即在矩形框外的输入与输出同时加“O”（小圈），并将“&”“1”，“1”“&”即可。,在一个复杂的逻辑系统中，常使用混合逻辑（既有正逻辑，又有负逻辑），一般将混合逻辑当成正逻辑看，将负逻辑上的小圈“O”当反相器处理。,第二节 集成逻辑门电路,数字集成逻辑门分为两类： 双极型（TTL） 双极型器件内部有两种载流子参与导电 双极型电路速度快，功耗大 单极型（PMOS、NMOS、CMOS）。 单极型器件内部只有一种载流子参与导电。 单极型电路开关速度低，电路功耗小,1. TTL与非门的主要参数,1电源电压：+5V 2. 输出高电平电压：3.4V 3. 输出低电平电压：0.3V 4. 门坎电平电压：1.4V 5输入高电平电流 6输入低电平电流 7扇出系数 8平均传输延迟时间,平均传输延迟 与非门输出信号比输入信号在时间上滞后一段,导通延迟时间tP1 截止延迟时间tP2 平均传输时间tpd=(tP1+tP2)/2,TTL 与非门多余端的处理: 对多余端或暂时不用的输入端的处理方法: 1.剪断悬空 2.与其它已用的输入端并联使用 3.接电源或高电平 TTL 与非门悬空理论上相当于高电平,2.CMOS电路及其主要参数,CC4000系列 电源电压：318V 输出高电平电压接近电源电压 输出低电平电压约为0V 门坎电压约为电源电压的1/2 传输时间：3090ns,MOS电路使用注意事项,1输入端不允许悬空。 多余的输入端要根据电路的逻辑功能需要分别处理： 对与非门和与门的多余输入端应接到高电平； 对或非门和或门的多余输入端应接到低电平。 若电路工作速度不高，可将多余输入端与使用端并联使用。 2在运输和保管MOS管时，一定要用金属箔或导线将所有的接线连在一起。 3使用的电源电压必须在规定的范围之内。在使用MOS电路时，注意先加电源电压，再加输入信号电压。使用完以后，应先拆除输入信号电压，再断开电源电压。 4在焊接MOS器件时，一定要使用具有良好接地的电烙铁。必要时，可将电烙铁加热后，拔掉插头，进行焊接。,3.CMOS电路与TTL电路的主要区别,电源电压不同：CMOS有较宽的电源电压范围。 输入情况不同：CMOS不允许多余输入端悬空。 负载能力不同：CMOS负载能力低于TTL电路。 功耗不同：CMOS功耗小，发热低。,单元测试题,一。判断题 1.高电位用“1”表示，低电位用“0”表示，称为“正逻辑”。 2.数字电路中的三极管反相器输入低电平时管子工作在饱和区，输入高电平时管子工作在截止区。 3.与门的逻辑功能为：全1出1，有0出0。 4.与非门的逻辑功能为：全1出0，有0出1。 5.CMOS电路使用时输入端不允许悬空，TTL电路输入悬空相当于输入高电平。,二。单项选择题,1.对于输入为三个变量的逻辑函数来讲，其输入可能产生的情况有（ ）种。 A:2 B:4 C:8 D:无数 2.CC4000系列CMOS集成门电路的电源电压可以取（ ）。 A:35V B:318V C:1224V D:需查手册，因为不同的门电路有不同的电压 3.TTL集成门电路的电源电压为（ ） A:3V B:5V C:12V D:18V 4.TTL集成门电路的输入端（ ） A:不允许悬空 B:可以悬空，悬空相当于接地 C:可以悬空，悬空相当于输入低电平 D:可以悬空，悬空相当于输入高电平 5.或门的逻辑功能为（ ） A：全1出0，有0出1 B:全1出1，有0出0 C:有1出1，全0出0 D:全1出1，有0出1,第十单元 常用电子仪器及测量,单元测试题,一。判断题 1.仅在Y轴偏转板上施加由负到正线性上升的电压，荧光屏上将显现一条水平亮线。 2. 若光点在荧光屏一个地方长期停留，该点将容易受损老化。 3. 晶体管特性图示仪仅能测量晶体三极管的共发射极输入输出特性。 4.使用晶体管特性图示仪时，在开启电源预热几分钟后方可投入使用。 5.低频信号发生器的频率完全由内部的RC参数所决定。 6.信号发生器用于产生各种不同的波形信号，通常它的信号频率可调，而幅度不可调。 7.晶体管毫伏表测量前应选择适当的量程，通常应该大于被测电压值。 8.使用直流单臂电桥测量一估计为100欧姆的电阻，比率臂应选0.01,二。单项选择题,1.若锯齿波周期是被测信号周期的3倍，示波器屏幕上显示（ ）个波形。 A:1 B:2 C:3 D:1/3 2.使用晶体管特性图示仪测试晶体管各种极限参数时，一般将“阶梯作用开关”置于（ ）位置。 A:关 B:单簇 C:重复 D:任意 3.晶体管毫伏表的最大特点除了输入灵敏度高外，还有（ ） A:输入阻抗高 B:输入阻抗低 C:输入抗干扰性能强 D:输入抗干扰性能弱 4.当单臂电桥平衡时，比例臂