第6章逻辑门电路

1、1数字信号的特点数字信号的特点6.1数字电路的特点及分析方法数字电路的特点及分析方法 电路中的数字信号在数值上是不连续的，不随时间连续电路中的数字信号在数值上是不连续的，不随时间连续变化，即为离散的电信号。变化，即为离散的电信号。2数字电路的特点数字电路的特点数字电路的基本工作信号是二进制的数字信号，即数字电路的基本工作信号是二进制的数字信号，即“0 0”和和“1 1”，对应在电路上为低电平和高电平。所以电路简单，对应在电路上为低电平和高电平。所以电路简单，易于集成化。易于集成化。3数字电路的分析方法数字电路的分析方法数字电路主要是研究逻辑关系。通常，数字电路用逻辑数字电路主要是研究逻辑关系。

2、通常，数字电路用逻辑代数、真值表、逻辑图等方法进行分析。代数、真值表、逻辑图等方法进行分析。6.2.1二极管的开关特性二极管的开关特性（1）实验电路）实验电路6.2晶体管的开关特性晶体管的开关特性 开关开关 S 置置 A 端，端，VD 导通，它呈现的正向压降很导通，它呈现的正向压降很小，相当于开关的接通状态。小，相当于开关的接通状态。当二极管的正向电阻和反相电阻有很大差别时，二极管当二极管的正向电阻和反相电阻有很大差别时，二极管即可作为开关使用。即可作为开关使用。（2）结论）结论 开关开关 S 置置 B 端，端，VD 截止，它呈现的反向电阻很大，截止，它呈现的反向电阻很大，相当于开关的断开状态

3、。相当于开关的断开状态。晶体管的三种工作状态：晶体管的三种工作状态：（二）（二） 饱和状态饱和状态 集电结、发射结均反向偏置，即集电结、发射结均反向偏置，即UBE 0 （2）IC UC / RC UCE 0 （三）（三） 截止状态截止状态即即UCE VB VE且且IC= IB（一）（一）放大状态放大状态6.3.1与与门电路门电路6.3逻辑门电路逻辑门电路1与与逻辑关系逻辑关系当决定一件事情的几个条当决定一件事情的几个条件完全具备之后，这件事情才件完全具备之后，这件事情才能发生，否则不发生。能发生，否则不发生。 能实现与逻辑功能的电路称为能实现与逻辑功能的电路称为与与门电路。门电路。 2与与门电

4、路门电路（2）逻辑功能）逻辑功能 有有 0 0 出出 0 0 。全全 1 1 出出 1 1 。Y =AB（3）逻辑函数数式：）逻辑函数数式：6.3逻辑门电路逻辑门电路（1）分析工作原理）分析工作原理当当 A、B 两输入端均为高电两输入端均为高电平时，二极管平时，二极管 VD1、VD2 导通，导通，Y 为高电平（为高电平（3 V）。）。 当当 A、B 两输入端均为低电两输入端均为低电平，或有一个输入端为低电平时，平，或有一个输入端为低电平时，与低电平相连接的二极管导通，与低电平相连接的二极管导通，Y 为低电平（为低电平（0 V）。）。 （4）真值表：表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑）真值

5、表：表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑对应关系的表格。对应关系的表格。（5）符号：）符号：输入输入输出输出ABY0 00 01 11 10 01 10 01 10 00 00 01 16.3逻辑门电路逻辑门电路与逻辑关系真值表如下。与逻辑关系真值表如下。 6.3.2或或门电路门电路1或逻辑关系：或逻辑关系：当决定一件事情的几个条件中，只要有一个条件得到满当决定一件事情的几个条件中，只要有一个条件得到满足，这件事情就会发生。足，这件事情就会发生。 6.3逻辑门电路逻辑门电路2或或门电路门电路（2）逻辑功能）逻辑功能 有有 1 1 出出 1 1 。全全 0 0 出出 0 0 。Y=A + B

6、（3）逻辑函数数式：）逻辑函数数式：6.3逻辑门电路逻辑门电路（1）分析工作原理）分析工作原理当当 A、B 两输入端均为低两输入端均为低电平时，二极管电平时，二极管 VD1、VD2 截止，截止，Y 为低电平（为低电平（0 V）。）。当当 A、B 两输入端有一个两输入端有一个输入端为高电平，或全为高电输入端为高电平，或全为高电平时，与高电平相连接的二极平时，与高电平相连接的二极管导通，管导通，Y 为高电平（为高电平（3 V）。）。（4）真值表：）真值表：（5）符号：）符号：输入输入输出输出ABY0 00 01 11 10 01 10 01 10 01 11 11 16.3逻辑门电路逻辑门电路6.

7、3.3非非门电路门电路1非非逻辑关系：逻辑关系：事情（输出信号）和条件（输入信号）总是呈相反状态。事情（输出信号）和条件（输入信号）总是呈相反状态。6.3逻辑门电路逻辑门电路2非非门电路门电路有有 0 0 出出 1 1 。有有 1 1 出出 0 0 。Y =A（4）直值表）直值表 （3）逻辑函数数式：）逻辑函数数式：（2）逻辑功能）逻辑功能 （3）逻辑函数式：）逻辑函数式：输入输入输出输出A AY Y0 01 11 10 06.3逻辑门电路逻辑门电路输出信号与输入信号存输出信号与输入信号存在在“反相反相”关系。即输入低关系。即输入低电平，输出为高电平；输入电平，输出为高电平；输入高电平，输出为

8、低电平。高电平，输出为低电平。（1）分析工作原理）分析工作原理6.3.4与非与非门门3逻辑符号逻辑符号Y = 将一个将一个与与门和一个门和一个非非门联结起来，就构成了一个门联结起来，就构成了一个与非与非门。门。2逻辑函数数式逻辑函数数式1与非与非门门BA 6.3逻辑门电路逻辑门电路BA ABA + +B Y =0 00 01 11 10 01 10 01 10 00 00 01 11 11 11 10 04真值表真值表 全全 1 1 出出 0 0 。有有 0 0 出出 1 1 。5逻辑功能逻辑功能 6.3逻辑门电路逻辑门电路6.3.5或非或非门门1或非或非门门在在或或门后面接一个门后面接一个非

9、非门，就构成门，就构成或非或非门。门。 2逻辑函数数式逻辑函数数式3逻辑符号逻辑符号BA+ +Y = 6.3逻辑门电路逻辑门电路BA+ +ABA+ B Y =0 00 01 11 10 01 10 01 10 01 11 11 11 10 00 00 04真值表真值表 全全 0 0 出出 1 1 。有有 1 1 出出 0 0 。5逻辑功能逻辑功能 6.3逻辑门电路逻辑门电路6.3.6与或非门与或非门1与或非与或非门门与或非与或非门是由多个基本门组合在一起所构成的复合逻辑门是由多个基本门组合在一起所构成的复合逻辑门，一般由两个或多个门，一般由两个或多个与与门和一个门和一个或或门，再和一个门，再和

10、一个非非门串联门串联而成。而成。2逻辑函数数式：逻辑函数数式：Y = CDAB + +4逻辑关系逻辑关系3逻辑符号逻辑符号一组全一组全 1 1 出出 0 0 ； 各组有各组有 0 0 出出 1 1。 6.3逻辑门电路逻辑门电路（5）真值表真值表ABCDY0 00 00 00 00 00 00 00 01 11 11 11 11 11 11 11 10 00 00 00 01 11 11 11 10 00 00 00 01 11 11 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 01 10 01

11、10 01 10 01 10 01 11 11 11 10 01 11 11 10 01 11 11 10 00 00 00 00 06.3逻辑门电路逻辑门电路6.3.7异或异或门门1逻辑符号逻辑符号2逻辑函数数式：逻辑函数数式：Y = BABA+ +或或BAY 6.3逻辑门电路逻辑门电路3真值表真值表 同出同出 0 0 。异出异出 1 1 。4逻辑功能逻辑功能 输入输入输出输出ABY0 00 01 11 10 01 10 01 10 01 11 10 06.3逻辑门电路逻辑门电路6.3.8同或同或门门1逻辑函数数式：逻辑函数数式：Y = 或或BAAB+ +Y = A B 输入输入输出输出AB

12、Y0 00 01 11 10 01 10 01 11 10 00 01 12真值表真值表 同出同出 1 1， 异出异出 0 0 。3逻辑功能逻辑功能 6.3逻辑门电路逻辑门电路 +12vABCDADBDC设设 uA=0， uB= uC= 3V 则则 DA导通导通uY= 0.3V uY=0.3VYDB、DC截止截止R设二极管管压降为设二极管管压降为0.3伏伏Y= 0uA， uB， uC中任意一个或两个为中任意一个或两个为0， Y= 0 +12vABCDADBDC设设 uA= uB= uC= 0DA、DB、DC都导通都导通Y= 0uY=0.3VYuY= 0.3VRuY=3.3V +12vABCDA

13、DBDCYR设设 uA= uB= uC= 3V uY= 3.3V， Y= 1DA、DB、DC都导通都导通 +12vABCDADBDCY由以上分析可知：由以上分析可知：只有当只有当A A、B B、C C全为全为高电平时，输出端才高电平时，输出端才为高电平。正好符合为高电平。正好符合与门的逻辑关系。与门的逻辑关系。Y=ABCABCY&RDA 12vYABCDBDC设设 uA= uB= uC= 3VDA 、DB、DC都导通都导通uY=2.7VuY= 2.7V，Y=1RuY= 0.3VDA 12vYABCDBDCR设设 uA= uB= uC= 0V DA、 DB、DC都导通都导通uY= 0.3

14、V， Y= 0DA 12vYABCDBDCY= A+B+C由以上分析可知：由以上分析可知：只有当只有当A、B、C全为全为低电平时，输出端才低电平时，输出端才为低电平。正好符合为低电平。正好符合或门的逻辑关系。或门的逻辑关系。RYABC1设设 uA= 3V，uB= uC= 0V 则则 DA导通。导通。 uY=30.3= 2.7V DB 、DC截止，截止， Y=1DA 12vYABCDBDCuY=2.7VRuA， uB， uC中任意一个或两个为中任意一个或两个为1， Y= 13. 非门电路非门电路设设 uA= 3V，T饱和导通饱和导通+12V+3VDRcT12VRBRkAYuY=0.3VuY= 0

15、.3V，Y= 0， D截止截止 设设 uA= 0V， T截止截止 ，D导通导通 A1YY = A+12V+3VDRcT12VRBRkAYuY=3.3VuY= 3.3V ，Y= 1由以上分析可知：由以上分析可知：当当A为低电平时，输出端为为低电平时，输出端为高电平。当高电平。当A为高电平时，为高电平时，输出端为低电平。正好符合输出端为低电平。正好符合非门的逻辑关系。非门的逻辑关系。3. 非门电路非门电路1. 与门和非门构成与非门与门和非门构成与非门 Y=ABCY=A+B+CABC1Y&ABCY&4. 2. 或门和非门构成或非门或门和非门构成或非门 ABC1Y1ABCY1有有0出出

16、1全全1则则0有有1出出0全全0则则1Y=AB+ABAC=YY=AB+ABABY=1Y=AB+CDABCDY&1真值表真值表A B0 00 11 0 1 1 Y011 0=A B真值表真值表A B0 00 11 0 1 1 Y100 1=A B.课堂训练课堂训练1 1、下图是一个或非门电路，如果两个输、下图是一个或非门电路，如果两个输入端中有一个输入的是高电平，另一个入端中有一个输入的是高电平，另一个输入的是低电平，那么它的输出端输出输入的是低电平，那么它的输出端输出的是高电平还是低电平？的是高电平还是低电平？输入输入A A输入输入B B输出输出Y Y001010100110课堂训练课

17、堂训练2 2、由某门电路构成的一简单控制电路如图，其、由某门电路构成的一简单控制电路如图，其中为光敏电阻，光照时电阻很小，中为光敏电阻，光照时电阻很小，R R为变阻器，为变阻器，L L为小灯泡。其工作情况是：当光敏电阻受到为小灯泡。其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，小灯光照时，小灯L L不亮，不受光照时，小灯不亮，不受光照时，小灯L L亮。亮。 请在电路中虚线框内画出该门电路符号；请在电路中虚线框内画出该门电路符号； 该门电路是该门电路是 。RAY1非门非门 二极管逻辑门电路，电路结构简单，二极管逻辑门电路，电路结构简单，简单的串联连接就可以实现更复杂的简单的串联连接就可以实现更复杂的逻辑运

18、算，但是这些电路的输出电阻逻辑运算，但是这些电路的输出电阻大，带载能力差，开关性能不理想，大，带载能力差，开关性能不理想，所以引入所以引入TTLTTL逻辑门电路。逻辑门电路。第三节第三节 TTL逻辑门电路逻辑门电路与非与非或非或非TTL集成电路分为：集成电路分为： 74系列：用于民用电子产品的设计和生产，系列：用于民用电子产品的设计和生产，工作温度为工作温度为0-70。 54系列：用于军用电子产品的设计和生产，系列：用于军用电子产品的设计和生产，工作温度为工作温度为-55- +125。TTL的含义：的含义：Transistor Transistor Logic TTL逻辑门电路由若干双极型三极

19、管逻辑门电路由若干双极型三极管(BJT)和电阻组成。和电阻组成。一、标准生产工艺的一、标准生产工艺的TTL非门的工作原理非门的工作原理 TTL：Transistor Transistor Logic 输出级输出级T3、D、T4和和Rc4构成推拉式的构成推拉式的输出级。用于提高输出级。用于提高开关速度和带负载开关速度和带负载能力。能力。中间级中间级T2和电阻和电阻Rc2、Re2组成，从组成，从T2的集的集电结和发射极同时电结和发射极同时输出两个相位相反输出两个相位相反的信号，作为的信号，作为T3和和T4输出级的驱动信输出级的驱动信号；号；输入级输入级T1和电阻和电阻Rb1组成。用于提组成。用于提

20、高电路的开关速度高电路的开关速度（一）输入（一）输入VI为高电平为高电平3.6V时时VB1=5VVBE1=1.4VVB1=4.3VVB1=2.1V倒置状态倒置状态Vo=0.3VVC2=1V饱和饱和饱和饱和截止截止截止截止，输出为低电平输出为低电平0.3V开门开门（二）输入（二）输入VI为低电平为低电平0.3V 时时VB1=5VVBE1=4.7VVB1=1V饱和饱和Vo=3.6VVB4=5V截止截止截止截止饱和饱和导通导通，输出为高电平输出为高电平3.6V关门关门由以上分析可知：由以上分析可知： 当输入端当输入端A、B、C均为高电平时，输出端均为高电平时，输出端Y为为低电平。当输入端低电平。当输

21、入端A、B、C中只要有一个为低电中只要有一个为低电平，输出端就为高电平，正好符合与非门的逻辑关系。平，输出端就为高电平，正好符合与非门的逻辑关系。 Y=ABCABCY&有有0出出1全全1则则0 ui(V)uO(V)3.61、与非门电压传输特性与非门电压传输特性1.40.3输出低电平：输出低电平：UOL 0.4V典型值：典型值：0.3V输出高电平：输出高电平：UOH 2.4V典型值：典型值：3.6V输入高电平：输入高电平：UIHmin=2.0V又称开门电平。又称开门电平。典型值：典型值：3.6V输入低电平：输入低电平：UIHmax=0.8V又称关门电平。又称关门电平。典型值：典型值：0.

22、3V2、扇出系数扇出系数 N0TTL与非门允许驱动的门数与非门允许驱动的门数N0 8 TTL与非门组件就是将若干个与非门电路，与非门组件就是将若干个与非门电路，经过集成电路工艺制作在同一心片上。经过集成电路工艺制作在同一心片上。 &+VC14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7地地74LS00&74LS00组件含有组件含有两个输入端的与两个输入端的与非门四个。非门四个。+5VABT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4YDEN VB1=1VEN=0时时， VB1=1V， T2 、T5截止；截止；二极管二极管D导通，使导通，使VB3=1V。T3、T4截止，

23、截止，输出端开路（高阻状态）输出端开路（高阻状态）VB3=1VEN=1时，二极管时，二极管D截止，截止，Y=AB，同，同TTL与非门。与非门。ABY&EN三态门逻辑符号三态门逻辑符号EN为控制端且高电平有效，为控制端且高电平有效，即即EN=1时，时，同同TTL与非门，与非门，Y=AB；EN=0时，输出端时，输出端为高阻状态。为高阻状态。ABY&ENEN为控制端且低电平有效，为控制端且低电平有效，即即EN=0时，时，同同TTL与非门，与非门，Y=AB；EN=1时，输出端时，输出端为高阻状态。为高阻状态。A B&ENA B&ENA B&ENA B&E

24、N用三态门接成总线结构用三态门接成总线结构第六章第六章 练习题及答案练习题及答案题 6-1 分析图题6-1所示四管TTL与非门的工作情况。 （1）输入全高电平时各管工作情况。 （2）输入有低电平时各管工作情况。答案：（1）当输入全为高电平时，T1饱和导通，T2,T4饱和导通，T3、D截止，输出低电平，即L=0。（2）当输入有低电平时，T1饱和导通，T2,T4截止，T3、D导通，输出高电平，即L=1。 +ECABCR1R2R4R3LT3T4T2T1D第六章第六章 练习题及答案练习题及答案题6-2 写出 图题6-2所示各电路的名称和逻辑式。 答案：（a）电路为与门电路，L1=ABC。+ECRCAB

25、D1D2D3L110(a)第六章第六章 练习题及答案练习题及答案题6-3 列出图题6-3所示的各电路的真值表。 答案： 图题6-3(a) AD1L1-EBD210CD3图题6-3(a)的L1=A+B+C,真值表如表解6-3(a)所示，第六章第六章 练习题及答案练习题及答案题6-3 列出图题6-3所示的各电路的真值表。 答案：表解6-3(a)第六章第六章 练习题及答案练习题及答案题6-4 分析图题6-4所示各电路是什么门？列出真值表，写出逻辑式及画出L的波形图。 图题6-4（1） 图题6-4（2） AD1LBCD3D2R+EABCAD1LBCD3D2R-EABC第六章第六章 练习题及答案练习题及答案题6-4 分析图题6-4所示各电路是什么门？列出真值表，写出逻辑式及画出L的波形图。 答案：图题6-4（1）的L=ABC，电路为与门。图题6-4（2）的L=A+B+C， 电路为或门。真值表如下表所示。输出L的波形如下图所示。6-4（1）ABCABCL输 入输 出00000001010101001100000011110111LABCABCL输 入输 出01111111010101001100000011110111L6-4（2）第六章第六章 练习题及答案练习题及答案答案：（1）用L代表门，取值为1时表示门关上，为0时表示门打开，列出其真值表如下： （a）三把锁串起来使用。