第四节基本逻辑门电路

第四节基本逻辑门电路 一、基本逻辑关系在数字电路中，逻辑关系是以输入、输出脉冲信号电平的高低来实现的。如果约定高电平用逻辑“1”表示，低电平用逻辑“0”表示，便称为“正逻辑系统”。反之，如果高电平用逻辑“0”表示，低电平用逻辑“1”表示，便称为“负逻辑系统”，我们讨论时采用正逻辑系统。逻辑关系是渗透在生产和生活中的各种因果关系的抽象概括。事物之间的逻辑关系是多种多样的，也是十分复杂的，但最基本的逻辑关系却只有三种，即“与”逻辑关系、“或”逻辑关系和“非”逻辑关系。

其它几种复合逻辑关系

提问： 1、与出“与”、“或”、“非”、“与非”、“或非”的逻辑符号和逻辑表达式？ 2、熟悉“异或”、“同或”的符号和逻辑函数？

二、门电路 逻辑表达式为： F＝AB 真值表 1.分立元件门电路（1）二极管“与”门电路与门逻辑符号为： F 逻辑功能：有“0”为“0”，全“1”出“1”。

（2）二极管或门电路 其逻辑表达式为： Y＝A+B 真值表或门逻辑符号为： Y 逻辑功能为：全“0”为“0”，有“1”出“1”。

A F 真值表（3）三极管“非”门电路逻辑表达式为： Y＝逻辑功能为：取反波形图为：

2、集成逻辑门电路 分立元件电路有许多缺点，如体积大、可靠性差等，一般在电子电路中作为补充电路时用到，在数字电路中广泛采用的是集成逻辑门电路。集成门电路目前主要有两大类，一类是采用三极管(晶体管)构成的，如TTL集成电路(双极型三极管)。另一类是由MOS管构成的，通常有NMOS集成电路、PMOS集成电路、用NMOS和PMOS混合构成CMOS集成电路。和其它集成电路一样，集成门电路我们可以不去讨论它的内部结构和工作原理，但需要知道它的分类、引脚定义、参数和使用方法。

（1）TTL“与非“门电路

（2）TTL“与非”门的电压传输特性

将TTL“与非”门的一个输入端的电位由零逐渐增大，而将其它输入端接高电平(电源正极)或空着不接，测出其输出电压。从电压传输特性上可以看到，TTL“与非”门的标准低电平是0.3V，这时的输出为高电平3.6V。将TTL“与非”门的一个输入端的电位由零逐渐增大，而将其它输入端接高电平(电源正极)或空着不接，测出其输出电压。从电压传输特性上可以看到，TTL“与非”门的标准低电平是0.3V，这时的输出为高电平3.6V。当输入信号偏离标准低电平而增大时，输出的高电平并不立即下降，大约当输入接近1.4V时，输出信号开始迅速下降； TTL“与非”门的标准高电平是3.6V，这时的输出为低电平0.3V，同样当输入信号偏离标准高电平3.6V而减小时，输出的高电平也不立即上升。

（3）TTL“与非”门的主要参数 ①输出高电平U0H:典型值为3.6V。 ②输出低电平UOL:典型值为0.3V。 ③输入高电平UiH:典型值为3.6V，一般规定最小输入高电平为2.OV，称为开门电平UON，即只要输入Ui>UON，输出一定为标准低电平。 ④输入低电平UiL:典型值为0.3V，一般规定最大输入低电平为0.9V，称为关门电平UOFF，即只要输入Ui<UOFF，输出一定为标准高电平。

开门电平UON与关门电平UOFF在使用集成门电路时是十分重要的参数，它反映了电路的抗干扰能力，标准高电平与开门电平的差值越大，说明与非门输入高电平的抗干扰能力越强。同理，标准低电平与关门电平的差值越大，说明与非门输入低电平的抗干扰能力越强。其它六个参数：略（4）TTL集成门芯片略

（5）TTL三态输出与非门电路 C为低电平有效 C是控制端，也称为使能端。高电平有效。逻辑功能为： ① 当控制端C＝1时，F＝ ② 当控制端C＝0时，输出端开路而处于高阻状态。

例如： 三态与非门组成的双向传输通路低电平有效高电平有效工作原理：当C＝O时，G2为高阻状态，G1打开，信号由A经G1传送到B。当C＝l时，Gl为高阻状态，G2打开，信号由B经G2传送到A。

3、CMOS门电路 G为低电平有效 G为高电平有效 PMOS为P沟道增强型 NMOS为N增强型

（1）CMOS与非门 T1和T2为串联高电平导通； T3和T4为并联低电平导通。

（4） （3）（1）（2） UDD UDD UDD UDD T4 T4 T3 T3 T3 T4 T3 T4 F F F F T2 T2 T2 T2 T1 T1 T1 T1 逻辑表达式为：F＝等效电路如上图所示

（2）CMOS或非门 T1和T2为并联高电平导通； T3和T4为串联低电平导通。

（1） （2）（3）（4） UDD UDD UDD UDD T4 T4 T4 T4 T3 T3 T3 T3 F F F F T1 T1 T2 T2 T2 T1 T2 T1 等效电路如上图所示逻辑表达式为：F＝

（3）CMOS三态门 当控制端C＝l时，Tl、T4同时截止，输出端F处于高阻悬空状态。当控制端C＝O时，Tl、T4同时导通，输出端F由输入端A决定，即： F＝ T1和T2为串联高电平导通； T3和T4为串联低电平导通。

三、TTL门电路和MOS门电路的使用 （一）、 TTL门电路的使用 1、多余输入端的处理与非门多余输入端的处理或非门多余输入端的处理对于TTL与门多余输入端处理和与非门完全相同，而对TTL或门多余输入端处理和或非门完全相同。

2、TTL电路使用注意事项 （1）电路输入端不能直接与高于+5.5V，低于-0.5V的低电阻电源连接，否则因为有较大电流流入器件而烧毁器件（2）除三态门和OC门之外，输出端不允许并联使用，否则会烧毁器件。（3）防止从电源连线引入的干扰信号，一般在每块插板上电源线接去藕电容，以防止动态尖锋电流产生的干扰。（4）系统连线不宜过长，整个装置应有良好的接地系统，地线要粗、短。

（二） M0S门电路的使用 １、多余输入端的处理或非门多余输入端处理与非门多余输入端处理２、MOS电路使用注意事项（１）要防止静电损坏。MOS器件输入电阻大，可达 Ω以上，输入电容很小，即使感应少量电荷也将产生较高的感应电压(UGS＝Q/C)，可使MOS管栅极绝缘层击穿，造成永久性损坏。（２）操作人员应尽量避免穿着易产生静电荷的化纤物，以免产生静电感应。（３）焊接MOS电路时，一般电烙铁容量应不大于20W，烙铁要有良好的接地线，焊接时利用断电后余热快速焊接，禁止通电情况下焊接。

第四节 基本逻辑门电路