第3章组合逻辑电路-第1讲课件

第三章组合逻辑电路§3.1逻辑器件概述§3.2逻辑门电路

§3.3逻辑函数的实现§3.4组合逻辑电路分析§3.5组合逻辑电路设计§3.6组合逻辑电路竞争与冒险§3.7典型组合逻辑器件1门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与我们所讲过的基本逻辑关系相对应，门电路主要有：与门、或门、与非门、或非门、异或门等。在数字电路中，一般用高电平代表1、低点平代表0，即所谓的正逻辑系统。§3.1逻辑器件概述2一.半导体二极管开关运用特性1、二极管的静态特性和等效电路1.静态特性锗管硅管V(V)i(mA)0.20.5截止导通3加正向电压时，二极管导通，管压降可忽略。二极管相当于一个闭合的开关。加反向电压时，二极管截止，反向电流可忽略。二极管相当于一个断开的开关。42.等效电路V(V)i(mA)VTDRFABVr折线等效非线性变为线性52.等效电路－－简化特性及等效电路V(V)i(mA)VTDABVr等效条件：6开关等效电路“开”态“关”态7二、半导体三极管开关运用特性1、三极管的三种工作状态截止：IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，饱和：IC<βIB，VCE≈0，

放大：βIB＝IC，VCE=VCC-ICRC8

1.截止状态：当Vi小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图中的A点。三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压三极管工作在截止状态的开关等效电路“关”态9

2.放大状态：当VI为正值且大于死区电压时，三极管导通。三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏此时，若调节Rb↓→则IB↑→IC↑→VCE↓，工作点沿着负载线由A点→B点→C点→D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区。三极管工作在放大状态的特点为：10

3.饱和状态：保持VI不变，继续减小Rb，当VCE＝0.7V时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b）中的E点。此时的集电极电流称为集电极饱和电流，用ICS表示，基极电流称为基极临界饱和电流，用IBS表示，有:三极管工作在饱和状态的条件为：发射结正偏，集电结正偏三极管工作在饱和状态的开关等效电路“开”态BCE11R1R2AF+VccuAtuFt+Vcc0.3V三极管的开关特性：121、电路组成输入级主要由多发射极管T1和基极电阻R1组成，用以实现输入变量A、B、C的与运算。一旦满足了放大的外部条件，它就具有放大作用，为迅速消散T2饱和时的超量存储电荷提供足够大的反向基极电流，从而大大提高了关闭速度。三、TTL与非门中间级起倒相放大作用，T2集电极C2和发射极E2同时输出两个逻辑电平相反的信号，分别驱动T3和T4。

输出级由T3、T4、

Rc4和D组成。其中

T3和T4构成复合管，与D构成推拉式输出结构，提高了负载能力。132、功能分析1.输入全为高电平3.6V3.6V3.6V3.6V倒置放大T2、T3饱和导通，VB1=0.7×3=2.1（V）实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输出为低电平VC2=0.7+0.3=1（V）T4、D

截止，输出V0=0.3（V）由于VBE1=2.1-3.6=-1.5（V）T1处于倒置放大状态142、功能分析2.输入有低电平0.3V0.3V0.3V3.6V实现了与非门的逻辑功能之一：输入有低电平时，输出为高电平iC1=0iB1>>iBST1处于深度饱和状态T1导通，VB1=0.7+0.3=1（V）T2、T3截止，VOH=5-0.7-0.7=3.6（V）153、TTL与非门的传输延迟时间

由于三极管存在开关时间，元、器件及连线存在一定的寄生电容，因此输入矩形脉冲时，输出脉冲将延迟一定时间。输入信号UOm0.5UOm0.5UImUIm输出信号输入电压波形下降沿0.5UIm处到输出电压上升沿0.5Uom处间隔的时间称截止延迟时间tPLH。

输入电压波形上升沿0.5UIm处到输出电压下降沿0.5Uom处间隔的时间称导通延迟时间tPHL。平均传输延迟时间tpd

tPHLtPLHtpd越小，则门电路开关速度越高，工作频率越高。0.5UIm0.5UOm161、几种常用的TTL门电路芯片地GND外形&&&1413121110981234567&管脚（四2输入与非门，型号74LS00)电源VCC（+5V）五、其它功能的TTL门电路17名称国际常用系列型号国产部标型号说明四2输入与非门74LS00T100四2输入或门四2异或门四2输入或非门四2输入与门双4输入与非门双4输入与门六反相器8输入与非门74LS3274LS0274LS0874LS8674LS2174LS2074LS3074LS04T186T1008T1086T1021T1002一个组件内部有四个门，每个门有两个输入端一个输出端。一个组件内有两个门，每个门有4个输端。只一个门，8个输入端。有6个反相器。常用TTL门电路183.多余输入端的处理与门和与非门的多余输入端接逻辑1或者与有用输入端并接。TTL电路输入端悬空时相当于输入高电平，做实验时与门和与非门等的多余输入端可悬空，但使用中多余输入端一般不悬空，以防止干扰。接

VCC通过1~10k电阻接

VCC与有用输入端并接19二极管与门FD1D2AB+12V设二极管的饱和压降为0.3伏。§3.2逻辑门电路20二极管或门FD1D2AB-12V21R1DR2AF+12V+3V三极管非门嵌位二极管（三极管的饱和压降假设为0.3付）22R1DR2F+12V+3V三极管非门D1D2AB+12V二极管与门与非门23求出函数的最简“与-或”表达式；将最简“与-或”表达式变换成“与非-与非”表达式；画出与函数表达式对应的逻辑电路图。1.用与非门实现逻辑函数§3.3逻辑函数的实现[例]用“与非”门电路实现逻辑函数24CDAB0001111000011110011000100110011025求出函数的最简“或-与”表达式；将最简“或-与”表达式变换成“或非-或非”表达式；画出与函数表达式对应的逻辑电路图。2.用或非门实现逻辑函数§3.3逻辑函数的实现[例]用“或非”门电路实现逻辑函数26CDAB0001111000011110000000111111110027求出函数的最简“与-或”表达式；将最简“与-或”表达式变换成“与-或-非”表达式；画出与函数表达式对应的逻辑电路图。3.用与或非门实现逻辑函数§3.3逻辑函数的实现[例]用“与或非”门电路实现逻辑函数28CDAB0001111000011110011011001100011029求出函数的最简表达式；将最简表达式变换成“异或”表达式；画出与函数表达式对应的逻辑电路图。4.用异或非门实现逻辑函数§3.3逻辑函数的实现[例]用“异或”门电路实现逻辑函数30CAB00011110010101101031经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMore