基本逻辑运算和逻辑门.ppt

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1、1,第二章 逻辑门,内容提要：（1）数字电路的基本逻辑单元门电路，及其对应的逻辑运算与图形描述符号。（2）三态逻辑门和集电极开路输出门。（3）TTL集成门的电路简介、逻辑功能、外特性和性能参数。（4）CMOS集成门的逻辑功能、外特性和性能参数。,2,主要内容：,与、或、非三种基本逻辑运算 与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能 逻辑门真值表的列法 画各种逻辑门电路的输出波形,2.1 基本逻辑门,重点：,基本逻辑运算基本逻辑门的逻辑功能,3,在逻辑代数中，最基本的逻辑运算有与、或、非三种。最基本的逻辑关系有三种：与逻辑关系、或逻辑关系、非逻辑关系。实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路称为逻辑

2、门电路。,4,2.1.1 与门,实现“与”运算的电路称为与逻辑门，简称与门。,逻辑与运算可用开关电路中两个开关相串联的例子来说明。,5,“与”运算的逻辑表达式为：F=AB“与”运算真值表:“与”逻辑的运算规律为：,6,与门的逻辑符号:国内符号 国际符号例2-2:向2输入与门输入图示的波形，求其输出波形F。解：,7,2.1.2 或门,实现“或”运算的电路称为或逻辑门，简称或门。逻辑或运算可用开关电路中两个开关相并联的例子来说明,8,“或”运算的逻辑表达式为：F=A+B“或”运算真值表:“或”逻辑的运算规律为：,9,或门的逻辑符号:例2-4:向2输入或门输入图示的波形，求其输出波形F。解：,10,

3、2.1.2 非门,实现“非”运算的电路称为非逻辑门，简称非门。逻辑“非”运算可用图（a）中的开关电路来说明。在图（b）中，若令A表示开关处于常开位置，则A非表示开关处于常闭位置。,11,“非”运算的逻辑表达式为：“非”运算真值表:“非”逻辑的运算规律为：,12,非门的逻辑符号:例2-5:向非门输入图示的波形，求其输出波形F。解：,13,2.1.3 集成非门简介,一、TTL反相器,TTL反相器的工作原理,A为高电平：T1倒置运用，VB12.1V，T2、T5饱和，VC20.9V，T4截止，L为低电平。即A1，L0。,b)A为低电平：T1深饱和运用，VB10.9V，T2、T5截止，T4导通（放大状态

4、），L为高电平。即A0，L1。,14,二、CMOS非门电路,由NMOS和PMOS两种场效应管组成的逻辑电路称为互补MOS，即CMOS电路。CMOS反相器电路（P285，图11-21）注意：图中FET 均为增强型,CMOS反相器的开关模型,14,15,2.2 复合逻辑门,与非、或非、异或、同或的复合逻辑运算与非门、或非门的逻辑功能异或门、同或门的逻辑功能各种复合逻辑门的真值表描述及输出波形,主要内容：,16,基本逻辑运算的复合叫做复合逻辑运算。而实现复合逻辑运算的电路叫复合逻辑门。最常用的复合逻辑门有与非门、或非门、与或非门和异或门等。,17,2.2.1 与非门,“与”运算后再进行“非”运算的复

5、合运算称为“与非”运算，实现“与非”运算的逻辑电路称为与非门。与非门的逻辑关系表达式为：与非门的逻辑符号：“与非”门真值表：,18,2.2.2 或非门,“或”运算后再进行“非”运算的复合运算称为“或非”运算，实现“或非”运算的逻辑电路称为或非门。或非门的逻辑关系表达式为：或非门的逻辑符号：“或非”门真值表：,19,2.2.3 异或门,实现“异或”逻辑运算的逻辑电路称为异或门。异或门的逻辑关系表达式为：异或门的逻辑符号：“异或”门真值表：,20,2.2.3 同或门,“异或”运算之后再进行“非”运算，则称为“同或”运算。实现“同或”逻辑运算的逻辑电路称为同或门。同或门的逻辑关系表达式为：同或门的逻

6、辑符号：“同或”门真值表：,21,21,2.2.4 集成复合门电路 P273,一、TTL与非门电路,多发射极管T1的二极管等效电路,TTL与非门集成电路主要有：74LS00，74LS10，74LS20和74LS30等。典型的TTL与非门电路图,22,TTL与非门电路的低电平输出工作状态,22,23,TTL与非门电路的高电平输出工作状态,23,24,TTL门电路的灌电流工作状态,TTL与非门灌电流负载能力受限于低电平扇出系数,24,25,TTL门电路的拉电流工作状态,拉电流负载能力受限于高电平扇出系数,25,26,二、TTL或非门电路,TTL或非门集成电路有74LS02、74LS27等。,26,

7、27,三、TTL与或非门电路,TTL与或非门集成电路有74LS54、74LS55等。,27,28,四、肖特基TTL与非门电路,肖特基箝位晶体管，简称肖特基晶体管。肖特基TTL门电路,28,29,五、CMOS门电路,场效应管的开关模型：场效应管像一个开关，它有无穷大的“断开”电阻和有限的“导通”电阻Ron NMOS管符号 PMOS管符号,29,30,（一）CMOS与非门电路,CMOS电路特点：互补CMOS结构的上拉和下拉网络互为对偶网络，这意味着在上拉网络中并联的PMOS管相应于在下拉网络中NMOS管的串联。,30,31,（二）CMOS或非门电路,CMOS或非门电路：,31,32,（三）CMOS

8、门电路的构成规则,一个CMOS门是由上拉网络和下拉网络的组合而成的。当逻辑门的输出为逻辑1时，它将提供一条在输出和VDD之间的通路。当逻辑门的输出为逻辑0时，在输出和地之间提供一条通路。上拉网络和下拉网络是以相互排斥的方式构成的 下拉网络由NMOS管构成，而上拉网络由PMOS管构成。,32,33,由上拉网络和下拉网络组成的互补逻辑门：一个互补CMOS结构的上拉和下拉网络互为对偶网络，这意味着在上拉网络中并联的PMOS管相应于在下拉网络中NMOS管的串联，反之亦然。,33,34,34,35,例11-3：利用互补CMOS 逻辑合成一个CMOS复合门电路，其功能为：解：,35,36,设计完整的门电路如下：,36,37,课外作业,P.46 2.10,2.11,2.12,2.14,