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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 2TTL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 3CMOS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5VCMOS门电路的基本子系列如下 74HC和74HCT 高速CMOS High speedCMOS T表示和TTL直接兼容 74AC和74ACT 先进CMOS AdvancedCMOS 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 AdvancedHigh speedCMOS 74系列3 3VCMOS门电路的基本子系列如下 74LVC 低压CMOS Lower voltageCMOS 74ALVC 先进低压CMOS AdvancedLower voltageCMOS 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