基本逻辑运算及集成逻辑门.ppt

基本逻辑运算 TTL与非门的工作原理 TTL与非门的特性与参数 OC门和三态门 MOS集成逻辑门 集成逻辑门使用中的实际问题,第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门,学习要求：,掌握逻辑代数的基本概念，学会用逻辑函数描述逻辑问题的基本方法。 掌握集成逻辑门的功能分析及应用。,2.1基本逻辑运算,逻辑运算是逻辑思维和逻辑推理的数学描述.具有“真” “假”两种可能,并且可以判定其“真” “假”的陈述语句叫逻辑变量.用ABCD表示.逻辑变量只有“真” “假”两种可能,在逻辑数学中,把“真” “假”称为逻辑变量的取值,简称逻辑值,也叫逻辑常量,用“1”表示“真”,用“0”表示“假”.虽然“1”和“0”叫逻辑值,但是它们没有“大小”的含义,也无数量的含义. 一个结论成立与否,取决于与其相关的前提条件是否成立.结论与前提条件之间的因果关系叫逻辑函数.通常记作F=f(A,B,C) 逻辑函数F也是一个逻辑变量,也叫输出变量.因此它们也只有“1”和“0”两种取值,相对地把A,B,C叫做输入变量.,与运算（） 只有当决定一事件结果的所有条件同时具备时,结果才能发生.,3.非运算（） 非运算是逻辑的否定,当条件具备时,结果不会发生,当条件不具备时,结果一定会发生.,逻辑式： F=,A,F,0 1 1 0,1,a. standard,b. IEEE standard,c. China standard,2.2常用复合逻辑,1.与非逻辑,3. 异或逻辑,A B,F,0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0,“与或非”逻辑是“与”, “或”, “非”三种基本逻辑的组合.先“与”再“或”最后“非”。,5. 与或非逻辑,异或逻辑与同或逻辑公式,B),C,A,(B,C)=(A,B),C,A(B,C)=AB,AC,A+(B,C)=(A+B),(A+C),2.3正负逻辑,一)正负逻辑: 在数字系统中,逻辑值是用逻辑电平表示的.若用逻辑高电平UOH表示逻辑“真”,用逻辑电平UOL表示逻辑“假”,则称为正逻辑;反之,则称为负逻辑. 二)逻辑运算的优先级别:在求解逻辑函数时,应首先进行级别高的逻辑运算. 三)逻辑运算的完备性:任何数字系统都可以用“与” “或” “非”逻辑门来实现.称它们为完备集. “与非” “或非” “与或非”都是完备集.,2.4集成逻辑门,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,制作在同一块半导体基片上,这样的产品叫集成电路.若它完成的功能是逻辑功能或数字功能,则称为逻辑集成电路或数字集成电路.最简单的数字集成电路是集成逻辑门. 集成逻辑门,按照其组成的有源器件的不同可分为两大类:一类是双极性晶体管逻辑门;另一类是单极性绝缘栅场效应管逻辑门,简称MOS门.,2.4.1 TTL与非门,第一级V1多射级输入（与）,TTL与非门的各级工作状态,总目录,退出,目录,工作原理,第二级V2反相,第三级V3V5互补推挽输出,高电平3.6V 低电平0.3V,多射极晶体管的结构及等效电路,总目录,退出,目录,2.4.2TTL与非门的特性与参数,电压传输特性,DE段（饱和区）:Ui1.4V V2,V5饱和,UT ：阀值电压1.4V UOFF ： 开门电平 UON ： 关门电平,总目录,退出,目录,AB段（截止区）:Ui=0.6V V2,V5截止,BC段（线性区）0.6Ui1.3V V2导通,V5截止 V2输入电阻=R3 V2反相放大,CD段（转折区）: 1.3 =Ui1.4V V2,V5导通 V2输入电阻=R3/Rbe5 V2的放大倍数增加,Ui,ROFF关门电阻=0.7K RON 关门电阻=2K,TTL门输入电阻与输入电压的关系 RI2K时 UI=VH,总目录,退出,目录,2.输入负载特性,例：电路如图所示，标出输出电压的高低值,3. 输出特性,与非门处于 输出低电平,与非门处于 输出高电平,TTL与非门输出低电平的输出特性,TTL与非门输出高电平的输出特性,总目录,退出,目录,（此时，IL为灌电流。 为保证UOL0.35V， 通常ILmax 25mA）,（此时，IL为拉电流。 为保证UOH输出高电 平，通常IL 14mA）,4. 扇入扇出系数 扇入系数Ni：逻辑门的输入端数。 制造时已确定 扇出系数No：一个逻辑门驱动同类门的个数。,总目录,退出,目录,5.平均延迟时间tpd,总目录,退出,目录,2.4.3 集电极开路（OC）门,集电极开路的门电路（Open Collector Gate），简称OC门 。其电路结构和逻辑符号如下图所示：,（a）集电极开路与非门电路,（b）OC门逻辑符号,B,A,F,R3,R2,R1,B,A,F,总目录,退出,目录,OC门的输出端可以直接并联在一起，但需要外接电阻,OC门的并联处实现“线与”,F=AB CD=AB+CD,C,B,F,D,A,VCC,总目录,退出,目录,2.4.4三态门,三态输出门（简称三态门）是在普通门电路的基础上，增加控制端和控制电路构成。其电路结构图和逻辑符号如下图所示：,总目录,退出,目录,总目录,退出,目录,Three-state NOT gate,Three-state AND gate,Three-state NAND gate,总目录,退出,目录,e F 0 b 1 a,Question F=?,总目录,退出,线或（Wired-OR） F=ae+be,目录,总目录,退出,目录,EN,EN,D0,D1,EN,G1,G2,用三态门实现双向传输,Three-state used for Bus,总目录,退出,目录,Bi-CMOS这种门电路的特点是逻辑部分采用CMOS结构，输出极采用双极型三极管，因此兼有CMOS电路的低功耗和双极型电路低输出内阻的优点。,2.4.5 Bi-CMOS反相器的两种电路结构型式,总目录,退出,目录,两个双极型输出管的基极接有下拉电阻。 当Vi=ViH时，T2，T4导通，T1，T3截止，Vo=VoL。 当Vi=ViL时，T1，T3导通，T2，T4截止，Vo=VoH,Vi,Vo,T1,T2,T3,T4,VD,用T2，T4取代R1，R2，形成有源下拉式结构。 当=ViH时，T2，T3和T6导通，T1，T4和T5截止， Vo=VoL。 当Vi=ViL时，T1，T4和T5导