第二章逻辑门电路学习教案

1、会计学1第二章逻辑第二章逻辑(lu j)门电路门电路第一页，共33页。第1页/共33页第二页，共33页。8.如果将高于如果将高于3V电平电平代表逻辑代表逻辑(lu j)1，低于低于0.7V电平代表电平代表逻辑逻辑(lu j)0，将，将上述结果画在同一上述结果画在同一表中。表中。输入输入输出输出VAVBVF 0000101 0 0111与逻辑与逻辑(lu j)真值表真值表 表中逻辑关系：表中逻辑关系： 输入全输入全1，输出为，输出为1，否则输出为，否则输出为0。 逻辑符号：逻辑符号：& &A AB BF F第2页/共33页第三页，共33页。n平代表平代表(dibio)逻逻辑辑1，

2、低于，低于0V电平电平代表代表(dibio)逻辑逻辑0，将上述结果画，将上述结果画在同一表中。在同一表中。输入输入输出输出VAVBVF 0000111 01111或逻辑或逻辑(lu j)真值表真值表 表中逻辑关系：表中逻辑关系： 输入全输入全0，输出为，输出为0，否则，否则(fuz)输出为输出为1。 逻辑符号：逻辑符号：11A AB BF F第3页/共33页第四页，共33页。表中。表中。0110非逻辑非逻辑(lu j)真值表真值表 表中逻辑表中逻辑(lu j)关系：关系： 入有入有0，出为，出为1，入有，入有1，出为，出为0 。 逻辑逻辑(lu j)符号：符号：AF=1 1A AF F第4页/

3、共33页第五页，共33页。与非门与非门 或非门或非门 异或门异或门 同或门同或门名名 称称表 达 式表 达 式符符 号号真 值 表真 值 表逻辑逻辑( l u ( l u j )j )功能功能F F= =A AB B& &A AB BF F0 0 0 0 1 10 0 1 1 1 11 1 0 0 1 11 1 1 1 0 0F=A+BF=A+B11A AB BF F0 0 10 0 10 1 00 1 01 0 01 0 01 1 01 1 0F=AB+AB=A BF=AB+AB=A B=1=1A AB BF F+ +0 0 00 0 00 1 10 1 11 0 11 0

4、11 1 01 1 0入全入全1出出0否则出否则出1入全入全0出出1否则出否则出0入同出入同出0入异出入异出1入同出入同出1入异出入异出0F=A B=AB+ABF=A B=AB+AB= =A AB BF F+ +0 0 10 0 10 1 00 1 01 0 01 0 01 1 11 1 1第5页/共33页第六页，共33页。负逻辑负逻辑(lu j)(lu j)输入输入 输输 出出 X YX YL L L L H HL L L L H HL H H L L HL H H L L HH L H L L HH L H L L HH H H H L LH H H H L L1 1 0 01 0 1 0

5、1 0 0 01 1 1 00 1 1 10 0 0 1正逻辑正逻辑输入输入 输输 出出 X Y X Y 或或 与与 或非或非 与非与非L L L L H HL L L L H HL H H L L HL H H L L HH L H L L HH L H L L HH H H H L LH H H H L L0 01 10 1 0 10 1 1 10 0 0 11 0 0 01 1 1 0 除在特殊情况下注明为负逻辑外，通常采用正逻辑。除在特殊情况下注明为负逻辑外，通常采用正逻辑。 非非或或非非 与与 或或与与第6页/共33页第七页，共33页。入入C的波形的波形 。0第7页/共33页第八页，

6、共33页。出出F波形。波形。第8页/共33页第九页，共33页。 F=A+B 或或BAF 第9页/共33页第十页，共33页。工作原理及参数，然后介绍集工作原理及参数，然后介绍集电极开路电极开路TTL与非门和与非门和TTL三三态门等。态门等。第10页/共33页第十一页，共33页。UR20， VO=VCC-VBE3-VD3=3.6V (高电平高电平) ，实现，实现输入有输入有0，输出为，输出为1的逻辑关系。的逻辑关系。 2. VA=VB=3.6V(高高电平电平)VCCR1 R3使使T2和和T4饱和导通，饱和导通，T1的的VB1=30.7=2.lV，T1的两个发射结的两个发射结处于截止状态，处于截止状

7、态，而集电结处于正而集电结处于正向偏置的导通状向偏置的导通状态。态。T1处于倒置处于倒置运用，此时运用，此时1，VC2=VCE2+VBE4 =0.3+0.7 =1V，使使T3和和D3截止，截止，故故VO= 0.3V，输入级输入级 中间级中间级 输出级输出级 实现实现(shxin)输入全输入全1，输出为，输出为0的与非逻辑关系。的与非逻辑关系。 若若A、B悬空，悬空，VCC R1 R3仍使仍使T2和和T4饱和导通，输出状态与饱和导通，输出状态与A=1、B=1相同。相同。第11页/共33页第十二页，共33页。工作于放大区，工作于放大区，而而T4仍然截止，仍然截止，VIVC2VO 。CD段转折区段转

8、折区 VI=(1.3V1.4V)，VB21.4V，T4开始开始(kish)导通，导通，VC2T3和和D3截止，截止，VO 低电平。这一段低电平。这一段称为特性曲线转称为特性曲线转折区。折区。 DE段饱和段饱和(boh)区区 VI1.4V后，后，T4逐渐由导通逐渐由导通进入饱和进入饱和(boh)导通状态，导通状态， VO0.3V。第12页/共33页第十三页，共33页。能力。能力。n高 电 平 噪 声 容 限高 电 平 噪 声 容 限VNH=VOH(min)- VIH （min）=0.4Vn低电平噪声容限低电平噪声容限VNL= VIL （max） -VOL(max =0.4Vn3. 扇入与扇出系数

9、扇入与扇出系数n扇入系数扇入系数NI：由：由TTL与非门输入与非门输入(shr)端的个数确定。端的个数确定。n扇出系数扇出系数NO：表示一个逻辑门能：表示一个逻辑门能驱动同类门的最大数目。驱动同类门的最大数目。n NO=IO/IILnIOL为逻辑门输出电流，为逻辑门输出电流，IIL为驱为驱动同类门的输入动同类门的输入(shr)电流。电流。第13页/共33页第十四页，共33页。4.4.平均传平均传输延迟时输延迟时间间tPdtPd平均传输平均传输延迟时间延迟时间tPdtPd是通导是通导延时时间延时时间(tPd(tPd越小，越小，工作速度工作速度越快越快) ) 第14页/共33页第十五页，共33页。

10、F1F2F00011011真值表真值表 0001前面前面(qin mian)介绍的普通逻辑介绍的普通逻辑门输出端不能连接在一起，否则门输出端不能连接在一起，否则将造成逻辑混乱和器件的损坏。将造成逻辑混乱和器件的损坏。 =F1F2=ABCD第15页/共33页第十六页，共33页。Y3第16页/共33页第十七页，共33页。态。态。当当CS=1T5处于倒处于倒置状态置状态T6饱和、饱和、T7截止截止电路处于电路处于正常的与非门工作正常的与非门工作状态。状态。输出端有三种状态：输出端有三种状态：高阻、高电平和低高阻、高电平和低电平。当电平。当CS=1时，时，电路处于逻辑门的电路处于逻辑门的正常状态，当正

11、常状态，当CS=0时，输出均为高阻时，输出均为高阻态态,，这样的三态门，这样的三态门称为高电平有效三称为高电平有效三态门。反之，称为态门。反之，称为低电平有效三态门。低电平有效三态门。第17页/共33页第十八页，共33页。第18页/共33页第十九页，共33页。时，其输入端时，其输入端的数据的数据(shj)(shj)传送到总线上传送到总线上( (数据数据(shj)(shj)的非的非) )。当三态。当三态门的片选信号门的片选信号都为都为0 0时，不传时，不传送信号，总送信号，总线与各三态门线与各三态门呈断开状态呈断开状态( (高高阻阻) )。单向数据总线单向数据总线第19页/共33页第二十页，共3

12、3页。 1Y2双向数据总线双向数据总线Y 1Y2第20页/共33页第二十一页，共33页。Y第21页/共33页第二十二页，共33页。电路总称为电路总称为MOS电路。电路。 MOS管按所用材料可分为管按所用材料可分为P沟道和沟道和N沟道两大类；按制造工艺又沟道两大类；按制造工艺又分成增强型和耗尽型两种。这分成增强型和耗尽型两种。这样样MOS管有四种类型管有四种类型:(l)N沟沟道增强型道增强型;(2)N沟道耗尽型沟道耗尽型; (3)P沟道增强型沟道增强型;(4)P沟道耗尽沟道耗尽型。型。n由由N沟道沟道MOS管、管、P沟道沟道MOS管和管和N、P沟道沟道MOS管两者结管两者结合，分别构成合，分别构

13、成NMOS门电路、门电路、PMOS门电路和门电路和CMOS门电路。门电路。第22页/共33页第二十三页，共33页。Ron较小，反之，漏源处于截止较小，反之，漏源处于截止 。n通过控制栅源电压通过控制栅源电压(diny)VGS来控制其漏、源之间的导通或截来控制其漏、源之间的导通或截止，使止，使MOS管工作在开、关状态。管工作在开、关状态。N沟道沟道漏极漏极栅极栅极源极源极衬底衬底P沟道沟道N沟通增强型沟通增强型MOSMOS管符号和转移特管符号和转移特性性P沟通增强型沟通增强型MOSMOS管符号和转移特性管符号和转移特性开启电压开启电压 漏极漏极栅极栅极源极源极衬底衬底第23页/共33页第二十四页

14、，共33页。区，漏源之间导通区，漏源之间导通电阻为电阻为Ron,输出输出(shch)电平为电平为VDS=VDDRon (RD+Ron) n因为因为Ron比较小，比较小，只要选择只要选择RDRon,VDSOV。nP沟道增强型沟道增强型MOS管的开关运用，除管的开关运用，除采用负电源采用负电源, VGS小于小于VT (为负值为负值)外，分析方法与上外，分析方法与上述完全相同。述完全相同。第24页/共33页第二十五页，共33页。VF= VDD-VT，为高电平。为高电平。n当当VA=5V时，时，T1、T 2 均 导 通 ，均 导 通 ，Ron1Ron2 ，输 出 电 压 为输 出 电 压 为VF= V

15、DD Ron2 /(Ron1+Ron2)0Vn由此，可知由此，可知(k zh)电路实现非电路实现非逻辑运算逻辑运算 F= 。第25页/共33页第二十六页，共33页。AB当输入当输入A，B全为低电平时，全为低电平时，T2、T3都截止都截止，输出，输出F为高电平；当输入至少有一个为高为高电平；当输入至少有一个为高电平时，电平时，T2、T3至少有一个导通，输出为至少有一个导通，输出为低电平。所以该电路实现低电平。所以该电路实现(shxin)或非运算或非运算: F=BA第26页/共33页第二十七页，共33页。导通，输出与导通，输出与VDD相连相连VF=VDD(高电高电平平) ；而；而VGS2 =0V，

16、T2截止，输出与地截止，输出与地断开，。断开，。当当VA=VDD(高电平高电平)时时, T1管的栅源极电压管的栅源极电压VGS1=0V，T1截止，截止，输出与输出与VDD断开；断开；而而VGS2 =VDD，T2导通，输出与地相连，导通，输出与地相连，VF= 0V(低电平低电平)。因。因此，电路实现非运算此，电路实现非运算: F= 。第27页/共33页第二十八页，共33页。nA B个为低电平个为低电平0时，时，两个两个P沟道沟道(u do)管也至少有一管也至少有一个导通，而两个个导通，而两个N沟道沟道(u do)管管有一个截止，输有一个截止，输出出F=1(高电平高电平)。只有只有A =B=1时，

17、时，两个两个P沟道沟道(u do)管都截止，两管都截止，两个个N沟道沟道(u do)管都导通，管都导通，F=0。所以电路实现与所以电路实现与非运算非运算: F= n通过串接通过串接N沟道沟道(u do)管、并管、并接接P沟道沟道(u do)管，实现多于两管，实现多于两输入的与非输入的与非 门。门。AB第28页/共33页第二十九页，共33页。导通，导通，T2和和T4截止，截止，输出输出F=1。所以电。所以电路 实 现 或 非 运路 实 现 或 非 运算算:F=n通过串接多个通过串接多个P沟沟道管，并接多个道管，并接多个N沟道管，可实现多沟道管，可实现多于于(du y)两输入两输入的或非门。的或非

18、门。n CMOS门电路的工门电路的工作速度接近作速度接近TTL电电路，而它的功耗远路，而它的功耗远比比TTL小，抗干扰小，抗干扰能力远比能力远比TTL强。强。BA第29页/共33页第三十页，共33页。3. CMOS电路的储电防护电路的储电防护由于由于CMOS电路为高输入阻抗器件，电路为高输入阻抗器件，易感受静电高压，因此易感受静电高压，因此CMOS电电路不用输入端一定不能悬空。路不用输入端一定不能悬空。第30页/共33页第三十一页，共33页。n只要两者的电压参数兼容，一只要两者的电压参数兼容，一般情况般情况(qngkung)下不需另加下不需另加接口电路，仅按电流大小计算接口电路，仅按电流大小计算扇出系数即可。扇出系数即可。n(2)TTL 驱动驱动CMOSn因 为因 为 T T L 电 路 的电 路 的 VO H 小 于小 于CMOS电路的电路的VIH，所以