基本逻辑运算及集成逻辑门.ppt

1、数字逻辑电路,主讲 江晓安教授,第二章 基本逻辑运算与集成门电路,第二章 基本逻辑运算与集成门电路,2.3 关于使用集成电路的有关问题,从本章开始，以下各章均是讨论逻辑运算问题。 逻辑运算是逻辑思维和逻辑推理的数学描述。,概述,2.0,逻辑问题的前提是二值性问题，即一个问题只有二种答案，不是“真”就是“假”，不存在第三种似是而非的答案。这样逻辑问题也可用二种代码表示，一般用“1”和“0”表示二种答案。此处的“1”和“0”仅表示一个问题的二种结果，不表示数,无大小之分。“1”和“0”称逻辑常量。,基本逻辑运算,2.1,只有前提均具备了，结果才发生，这种关系称为“与”逻辑。下面我们用开关A、B 串

2、联控制灯F 的亮与灭，说明与逻辑的功能。,定义：开关合上为“1”，断开为“0”。 灯亮为“1”，灯灭为“0”。 描述逻辑功能有不同的手段。,一、真值表 将AB各种可能的情况与灯 F的关系列表表示如右图：,二、逻辑函数表达式 F= AB 将逻辑常量代入：,三、逻辑符号 目前存在三种符号表示， 逐渐应统一到国际标准。,四、波形关系 高电平为“1”，低电平为“0”,2.1.2 或逻辑(或运算、逻辑加),只要具备了一个前提，结果就发生，这种关系称为“或”逻辑。下面我们用开关A、B 并联控制灯F 的亮与灭，说明“或”逻辑的功能。,定义：开关 A 或 B 合上为“1”，断开为“0”。 灯亮为“1”，灯灭为

3、“0”。 描述逻辑功能四种不同的手段。,一、真值表 将AB各种可能的情况与 灯F的关系列表表示如右图：,2.1.2 或逻辑(或运算、逻辑加),二、逻辑函数表达式 F= A+B 将逻辑常量代入：,三、逻辑符号,2.1.2 或逻辑(或运算、逻辑加),四、波形关系 高电平为“1”，低电平为“0”,2.1.3 非逻辑(非运算、逻辑反),前提与结果相反；前提为真，结果为假。这种关系称为“非”逻辑。下面我们用开关A 控制灯F 的亮与灭，说明“非”逻辑的功能。,定义：开关合上为“1”，断开为“0”。 灯亮为“1”，灯灭为“0”。,一、真值表 将AB各种可能的情况 与灯F 的关系列表表示为：,2.1.3 非逻

4、辑(非运算、逻辑反),三、逻辑符号,2.1.3 非逻辑(非运算、逻辑反),四、波形关系 高电平为“1”，低电平为“0”,将基本逻辑运算进行简单的组合组合成如下常用复合逻辑。,常用复合逻辑,2.2,“与”逻辑和“非”逻辑的组合。先“与”再“非”。,“与”逻辑和“非”逻辑的组合。先“与”再“非”。,“或”逻辑和“非”逻辑的组合。先“或”再“非”。,“或”逻辑和“非”逻辑的组合。先“或”再“非”。,“与”逻辑、“或”逻辑、“非”逻辑的组合。 先“与”后“或”最后再“非”。,这是具有特殊功能的逻辑，它们的定义均是对二变量而言。,其真值表如下：,输入二变量相异为“0”，相同为“1”，称为“同或”F2。,

5、输入二变量相异为“1”，相同为“0”，称为“或”F1。, “异或”“同或”逻辑,异或 同或,由真值表可得出下式 ：,异或逻辑符号,同或逻辑符号,例如 F=ABCD,由于不存在多变量的“异或”电路，故多变量的“异或”通过二变量“异或”实现。, 多变量的“异或”,F = F1 F2 F1= A B F2=CD 代入得： F=ABCD 同理实现多变量的同或电路, “异或”电路的特殊功能,奇数个“1”相异或结果为“1”。 偶数个“1”相异或结果为“0”。, “异或”电路的特殊功能,奇偶检测电路,例题,利用此特性可十分方便组成奇偶校验位的产生电路。也可十分方便组成奇偶校验码的检验电路。 8421BCD奇

6、校验位产生电路和校验码检测电路如下图所示：, “异或”电路的特殊功能,&,0,0,0,1,0,0,0,=1,B,A,0,0,=1,D,C,=1,P,1,0,0,=1,B,A,0,0,=1,D,C,=1,P,=1,奇偶检验位产生电路,奇校验码检测电路,检验,输出,0,0,0,0,0,0,1,&,0,1,0,0,=1,B,A,0,=1,D,C,=1,P,1,0,=1,B,A,0,0,=1,D,C,=1,P,=1,奇偶检验位产生电路,奇校验码检测电路,检验,输出,0,0,0,接收ABCDP =1 结果正确 =0 结果出错,1.输出高电平UOH输入低电平UOI一般认为UO 0.5V即为合格,标称值为3

7、V，最高可达到3.6V，输出低电平一般认为小于0.5V为合格，标称值为0.3V。,一、特性和参数 TTL与非门传输特性如图所示,2.3 关于使用集成电路的有关问题,前面已讲过集成电路分为双极性型即TTL电路和单极性MOS电路。一般以TTL电路为主讲述有关问题。,. 开门电平UON和关门电平Voff,开门电平：,输出低电平时与非门处于开门状态，为保证输出低电平低于0.35V是允许输入高电平的最小值称为开门电UON ；,2.3 关于使用集成电路的有关问题,关门电平：,输出为高电平时与非门处于关门状态，为保证输出高电平高2.7V所允许输入低电平的最高值称为关门电平Voff ；,3. 噪声容限UNL

8、和UNH 此参数是用来说明门电路的抗干扰能力的。 输入低电平时，输出应为高电平，如果此时输入端在低电平基础上叠加一个正向干扰信号， 如超过Uoff时，输出将低于所规定高电平值，产生逻辑错误。所允许的最大干扰信号幅度称为输入低电平时的噪声容 UNL 。,UNL=U0FFUIL=0.80.3=0.5,2.3 关于使用集成电路的有关问题,输入为高电平时，输出应为低电平，如果此时输入端在高电平基础上叠加一个负向干扰信号，如低于UON时，输出将高于规定低电平值，产生逻辑错误。所允许最大干扰信号幅度称为输入高电平时的噪声容限UNH 。,UNH=UIHUON=31.8V=1.2V,2.3 关于使用集成电路的

9、有关问题,4 输入短路电流IIS 对 TTL门而言当输入端接地时，将有一个电流1.4毫安左右的电流由管子流出。,2.3 关于使用集成电路的有关问题,当输入通过电阻接地， IIS将在 电阻上产生电压，影响该输入端的状 态。 一般为了保证输出为高电平，输 入端电阻满足：Ri0.7K 为了保证输出低电平，输入端电阻满足： Ri2K,场效应管无输入短路电流，通过电阻接地时，输入始终是低电平。,5.门电路的扇入系数NI和NO,门电路允许输入端数为扇入系数NI，一般 NI 8门,为保证门电路输出正确逻辑电平时， 不超过功耗的前提下，其输出端允许带动同类 门的输入端数称为扇出系数，一般NO 8。 NO 愈大，表明门的负载能力愈强。,2.3 关于使用集成电路的有关问题,二、二种特殊门电路 1.输出开路门(OC门） 一般的TTL电路不输出不允许并联使用。 否则当一个输出为高电平，另一个输出为低 电平时，高电平将向低电平门产生一个很大 电流，将烧坏器件，即是器件没坏，输出电 平不正常 (不高也不低）将产生逻辑错误。 电路符号如图,2.3 关于使用集成电路的有关问题,OC门使用时应注意两点 OC门使用时，输出端与电源间应接一个电阻，才能工作。 OC门门并联使用时，完成逻辑与的功能通常称为“线与” 功能。,2.3 关于使用集成电路的有关问题,2.三态门(TS门或TSL门） 由于计