第二章 逻辑门电路.ppt

第二章逻辑门电路 在数字电路中 输入与输出量之间能满足某种逻辑关系的逻辑运算电路被称为逻辑门电路 主要由二极管和晶体管构成 2 1开关元件的开关特性 2 5M0S逻辑门电路 2 3TTL数字集成逻辑门电路 2 4ECL逻辑门电路 2 6集成电路使用注意的问题 2 2基本逻辑门电路 2 2基本逻辑门电路 与门电路UA UB 0VUF UA 或UB 0 7V 0 7VUA 或UB 3V UB 或UA 0VUF UB 0 7V 0 7VUA UB 3VUF UA 或UB 0 7V 3 7V如果将高于3V电平代表逻辑1 低于0 7V电平代表逻辑0 将上述结果画在同一表中 000010100111 与逻辑真值表 表中逻辑关系 输入全1 输出为1 否则输出为0 逻辑符号 2 或门电路 UA UB 0VUF UA 或UB 0 7V 0 7VUA 或UB 3V UB 或VA 0VUF UA 0 7V 2 3VUA UB 3VUF UA 或UB 0 7V 2 3V如果将高于2 3V电平代表逻辑1 低于0V电平代表逻辑0 将上述结果画在同一表中 000011101111 与逻辑真值表 表中逻辑关系 输入全0 输出为0 否则输出为1 逻辑符号 3 非门电路 UA 0VUF 3VUA 3VUF UC 0 3V如果将高于电平3V代表逻辑1 低于0 3V电平代表逻辑0 将上述结果画在同一表中 0110 非逻辑真值表 表中逻辑关系 入有0 出为1 入有1 出为0 逻辑符号 非门 反向器 与非逻辑运算 F1 AB 或非逻辑运算 F2 A B 与或非逻辑运算 F3 AB CD 4 复合逻辑门 A B F 10 11 01 00 1 1 0 0 1 异或运算 同或运算 同或 异或运算 A B F2F1 AB F1F2 5 正逻辑和负逻辑 在数字电路中 通常用电路的高电平和低电平来分别代表逻辑1和逻辑0 在这种规定下的逻辑关系称为正逻辑 反之称为负逻辑 对于一个数字电路 既可以采用正逻辑 也可采用负逻辑 同一电路 如果采用不同的逻辑规定 那么电路所实现的逻辑运算是不同的 负逻辑输入输出XYLLLLHHLHHLLHHLHLLHHHHHLL 1100 1010 1000 1110 0111 0001 正逻辑输入输出XY或与或非与非LLLLHHLHHLLHHLHLLHHHHHLL 0011 0101 0111 0001 1000 1110 除在特殊情况下注明为负逻辑外 通常采用正逻辑 非或非与或与 数字系统设计中 不是采用正逻辑就是采用负逻辑 而不能混合使用 本书中采用正逻辑概念 正负逻辑对应的门电路 正逻辑负逻辑或门 OR 与门与门 AND 或门与非门 NAND 或非门或非门 NOR 与非门异或门 XOR 同或门同或门 XAND 异或门 四 三态门 1 工作原理当CS 0 T5饱和导通 T6截止 T7导通 T4截止 同时CS 0 UB1 0 7V 不管A B是什么逻辑电平 T2和T3截止 输出端F既不为高电平 也不是低电平 称为 高阻 态 当CS 1 T5处于倒置状态 T6饱和 T7截止 电路处于正常的与非门工作状态 输出端有三种状态 高阻 高电平和低电平 当CS 1时 电路处于逻辑门的正常状态 当CS 0时 输出均为高阻态 这样的三态门称为高电平有效三态门 反之 称为低电平有效三态门 高电平有效低电平有效 高电平有效三态门 使能端有效时 逻辑1 输出状态取决于输入状态 使能端无效时 逻辑0 输出呈现高阻抗状态 输出与后面的电路断开低电平有效三态门 使能端有效时 逻辑0 输出状态取决于输入状态 使能端无效时 逻辑1 输出呈现高阻抗状态 输出与后面的电路断开 使能端EN 入出 使能端EN 入出 高电平有效三态门 低电平有效三态门 高电平有效三态与非门真值表 高电平有效三态与非门符号 2 应用 单向数据传送总线单向总线是分时传送的总线 每次只能传送A1 A2 A3中的一个信号 当三个三态门中的某一个片选信号为1时 其输入端的数据传送到总线上 数据的非 当三态门的片选信号都为0时 不传送信号 总线与各三态门呈断开状态 高阻 双向数据传送总线电路可以实现总线上三态门之间的数据分时双向传送 图中 D1可传送到总线上 总线上的数据也可传送给D2 单向数据总线 双向数据总线 2 6数字集成电路使用注意的问题 1 输出端的连接除特殊电路外 一般集成电路的输出端不允许直接接电源或地 输出端也不允许并接使用 2 不用输入端的处理与门和与非门通过电阻接正电源或使用端并接 或门和或非门接地或与使用端并接 3 CMOS电路的储电防护由于CMOS电路为高输入阻抗器件 电路部件间绝缘层薄 易感受静电高压 因而CMOS电路不用输入端一定不能悬空 4 CMOS电路与TTL电路的连接CMOS和TTL电路之间连接必须满足两个条件 1 电平匹配 2 电流匹配 小结 1 实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路 组成门电路的关键器件是二极管 晶体管和MOS场效应管 2 在逻辑体制中有正 负逻辑的规定 本书主要采用正逻辑 同样一个逻辑门电路 利用正 负逻辑等效变换原则 可以达到灵活运用的目的 3 逻辑门电路的主要技术参数为输入和输出高 低电平 扇入 扇出系数 噪声容限 传输延迟时间及功耗等 4 TTL逻辑门电路是当前应用较广泛的门电路之一 其特点是输出阻抗低 带负载能力较强 开关速度较高 5 为了实现线与的逻辑功能 可以采用OC门 利用三态门可以构成传送数据总线 小结 6 ECL逻辑门电路的特点是 开关速度最高 功耗较大 噪声容限低 7 CMOS逻辑门电路是目前应用较广泛的另一种逻辑门电路 与TTL门电路相比 它的优点是功耗低 扇出系数大 指带同类门负载 噪声容限大 开