《汽车电工电子技术》课件-6.1.3认识逻辑门电路

汽车电工电子技术

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认识逻辑门电路主讲：韩昌时间：2025.08目

录01项目情境02学习目标03知识构建04任务实施05小结CAR-REPORTPART0101项目情境项目情境

汽车中倒车雷达的启停逻辑为：仅当“挂倒挡（A=1）”且“未踩油门（B=0）”时，雷达系统启动（Y=1）；若挂倒挡时踩油门（B=1），雷达关闭（Y=0）；未挂倒挡时（A=0），无论油门状态如何，雷达均关闭。上述功能就需要逻辑门电路实现相应的逻辑功能，那逻辑门电路的工作原理是怎样的呢？CAR-REPORTPART0202学习目标学习目标素质目标

1.培养将电子元件特性与电路功能相结合的分析能力，形成从元件到电路的系统思维。2.增强对电子电路知识的严谨态度，提升科学素养。知识目标能力目标

1.能识别基本逻辑门电路的符号，根据输入判断输出结果。2.能够测试TTL集成门电路的逻辑功能。

掌握基本逻辑门电路和TTL集成门电路的结构和特性。CAR-REPORTPART0303知识构建知识构建——二极管和三极管的开关作用

数字电路是利用二极管、三极管的开关作用来获取高电平和低电平的输出信号，从而得到离散的二进制数字信号的。知识构建——二极管和三极管的开关作用1．二极管的开关作用

由于二极管具有单向导通性，即外加正向电压时导通，外加反向电压时截止，所以它相当于一个受外加电压控制的开关。（1）当二极管导通时，在实际模型中，二极管的压降UD保持在0.7V（硅管）；在理想模型中，二极管的压降忽略不计，即导通时UD为0，如同开关闭合。（2）当二极管截止时，一般认为i≈0，如同开关断开。知识构建——二极管和三极管的开关作用

三极管具有截止、放大和饱和三种工作状态。

在模拟电路中通常要求三极管工作在放大状态，而在数字电路中则要求三极管工作在截止和饱和状态，分别相当于开关的断开和闭合状态。2．三极管的开关作用（1）三极管工作在截止状态时，基极相对于发射极的电压小于开启电压，发射结截止，集电结也截止，此时三极管的三个极彼此断开，相当于开关断开。（2）三极管工作在饱和状态时，发射极和集电极间的电压为饱和压降为0.3V，三极管输出电压即为0.3V，此时发射结和集电结均正向偏置，相当于开关闭合。2．三极管的开关作用知识构建——二极管和三极管的开关作用知识构建——基本逻辑门电路门电路是数字电路的基本逻辑单元。门电路主要有与门、或门、非门三个基本的逻辑门电路，以及在基本逻辑门电路的基础上构成的集成门电路，如TTL与非门电路等。知识构建——基本逻辑门电路

如图所示为二输入端的二极管与门电路。图中A，B为输入变量，Y为输出变量。设VCC=5V，A，B两输入端的高、低电平分别为3V，0V，二极管VD1，VD2的正向导通压降为0.7V。1．与门电路知识构建——基本逻辑门电路1．与门电路（1）当VA=0V，VB=0V时，二极管VD1，VD2均导通，由于二极管正向导通时的钳位作用，VY=0.7V。（2）当VA=0V，VB=3V时，二极管VD1导通，由于二极管正向导通时的钳位作用，VY=0.7V，此时二极管VD2承受反向电压而截止。（3）当VA=3V，VB=0V时，二极管VD2导通，由于二极管正向导通时的钳位作用，VY=0.7V，此时二极管VD1承受反向电压而截止。（4）当VA=3V，VB=3V时，二极管VD1，VD2均导通，VY=3.7V。知识构建——基本逻辑门电路1．与门电路

若规定3V及以上为高电平，用逻辑1表示；0.7V及以下为低电平，用逻辑0表示，则上述电路逻辑关系可用真值表表示。

显然，上述电路可以实现与逻辑功能。A（V）B（V）Y（V）

ABY000.7

000030.7

010300.7

100333.7

111二极管与门电路的输入、输出电平

与门电路的真值表

知识构建——基本逻辑门电路

汽车启动控制电路中，启动继电器的触发信号通常由“点火开关接通信号（A）”和“空挡安全开关信号（B）”控制。只有当两者同时为高电平（1）时，与门输出高电平（1），启动继电器吸合，发动机才能启动，这一电路可防止汽车在挡位状态下误启动，保障安全。知识构建——基本逻辑门电路2．或门电路

二极管或门电路如图所示。同样，设A，B两输入端的高、低电平分别为3V，0V，二极管VD1，VD2的正向导通电压为0.7V。其输入和输出电平如表所示。若规定2.3V及以上为高电平，用逻辑1表示；0V及以下为低电平，用逻辑0表示，则上述电路逻辑关系可用真值表表示，如表所示。显然，上述电路可以实现或逻辑功能。A（V）B（V）Y（V）

ABY000

000032.3

011302.3

101332.3

111二极管或门电路二极管或门电路的输入、输出电平或门电路的真值表

知识构建——基本逻辑门电路汽车制动灯控制中，制动灯点亮信号由“脚制动踏板信号（A）”或“手刹信号（B）”控制。只要其中一个信号为高电平（1），或门输出高电平（1），制动灯即点亮，确保任何制动操作都能触发制动灯提示。2．或门电路3．非门电路知识构建——基本逻辑门电路如图所示为由三极管构成的非门电路，非门电路又称反相器。3．非门电路知识构建——基本逻辑门电路（1）当VA=0V时，三极管VT的发射结电压小于开启电压，满足截止条件，此时三极管截止，所以VY≈VCC=5V。（2）当VA=5V时，三极管VT的发射结正向偏置，只要电路的参数设计合理，使其满足饱和条件，三极管即可工作在饱和状态，有VY≈VCES=0.3V。设A端输入的高、低电平分别为5V，0V。3．非门电路知识构建——基本逻辑门电路由上述分析可得三极管非门电路的输入、输出电平及其真值表，分别如下表所示。显然，上述电路可以实现非逻辑功能。A（V）Y（V）

AY05

0150.3

10三极管非门电路的输入、输出电平非门电路的真值表3．非门电路知识构建——基本逻辑门电路汽车倒车雷达系统中，当“倒车挡信号（A）”为高电平（1，即挂倒挡）时，非门输出低电平（0），触发雷达开始工作；当未挂倒挡（A=0）时，非门输出高电平（1），雷达关闭。知识构建——TTL集成门电路

如果把基本逻辑门电路中的所有元件，如二极管、三极管、电阻及导线等，都制作在一片半导体芯片上，且封装在一个管壳内，就构成了集成门电路。与分立元件构成的逻辑门电路相比，集成门电路具有体积小、可靠性高等优点，应用非常广泛。

根据内部有源器件类型的不同，集成门电路可以分为双极型集成门电路和单极型集成门电路两大类。其中，最为常见的双极型集成门电路为晶体管-晶体管逻辑（Transistor-TransistorLogic）集成门电路，简称TTL集成门电路。TTL与非门电路是典型的集成门电路。（a)（b）如图（a）所示为某TTL与非门电路。图中VT1是输入级，它是一个多发射极三极管，等效电路如图（b）所示，它的作用与二极管与门的作用相似。VT2是中间级，它的作用和非门电路相同。VT3，VT4，VT5是输出级，它们的作用是提高输出负载能力和抗干扰能力。知识构建——TTL集成门电路1．电路结构知识构建——TTL集成门电路

当有一个或几个输入端接低电平（+0.3V）时，对应的发射结导通，VT1的基极电位等于输入低电平加上发射结正向电压，即UB1=0.3+0.7=1V。而要使三极管VT2，VT3导通，必须使UB1=UBC1+UBE2=UBE5=2.1V，所以此时VT2，VT5截止。1）当输入信号不全为1时2．工作原理知识构建——TTL集成门电路由于VT2截止，其集电极电位接近于VCC，于是电源VCC经过电阻R2向三极管VT3，VT4提供基极电流，从而使VT3，VT4导通，所以输出端的电位UY为UY=VCC-IB3R2-UBE3-UBE4因为IB3很小，可以忽略不计，且电源电压VCC=5V，于是UY≈5-0.7-0.7=3.6V，即输出Y为高电平。1）当输入信号不全为1时2．工作原理知识构建——TTL集成门电路当输入端全部接高电平（+3.6V）时，VT1的所有发射结反向偏置，电源VCC经过电阻R1向VT2，VT5提供足够的基极电流而使VT2，VT5饱和导通，所以输出电位UY=UCES5=0.3V，即输出Y为低电平。2）当输入信号全为1时2．工作原理知识构建——TTL集成门电路如图所示电路的输入与输出之间的逻辑关系为与非逻辑关系，即输入有0时输出为1，输入全1时输出为0，其逻辑表达式为

。2．工作原理知识构建——TTL集成门电路发动机ECU的喷油控制模块中，采用TTL与非门电路处理“曲轴位置信号（A）”和“节气门开度信号（B）”。当输入全为高电平（1）时，输出低电平（0），禁止喷油；输入有低电平（0）时，输出高电平（1），允许喷油，从而实现对喷油时机的精准控制。2．工作原理CAR-REPORTPART0404任务实施