第四章逻辑门电路
（Logic Gates Circuits）
1．知识要点
CMOS逻辑电平和噪声容限；CMOS逻辑反相器、与非门、或非门、非反相门、与或非门电路的结构；
CMOS逻辑电路的稳态电气特性：带电阻性负载的电路特性、非理想输入时的电路特性、负载效应、不用的输入端及等效的输入/输出电路模型；
动态电气特性：转换时间、传输延迟、电流尖峰、扇出特性；
特殊的输入/输出电路结构：CMOS传输门、三态输出结构、施密特触发器输入结构、漏极开路输出结构。
重点：
1．CMOS逻辑门电路的结构特点及与逻辑表达式的对应关系；
2．CMOS逻辑电平的定义和噪声容限的计算；
3．逻辑门电路扇出的定义及计算；
4．逻辑门电路转换时间、传输延迟的定义。
难点：
1．CMOS互补网络结构的分析和设计；
2．逻辑门电路对负载的驱动能力的计算。
（1）PMOS和NMOS场效应管的开关特性
MOSFET管实际上由4部分组成：Gate，Source，Drain和Backgate，Source和Drain之间由Backgate连接，当Gate对Backgate的电压超过某个值时，Source和Drain之间的电介质就会形成一个通道，使得两者之间产生电流，从而导通管子，这个电压值称为阈值电压。对PMOS管而言，阈值电压是负值，而对NMOS管而言，阈值电压是正值。也就是说，在逻辑电路中，NMOS管和PMOS管均可看做受控开关，对于高电平1，NMOS导通，PMOS截断；对于低电平0，NMOS截断，PMOS导通。
（2）CMOS门电路的构成规律
每个CMOS门电路都由NMOS电路和PMOS电路两部分组成，并且每个输入都同时加到一个NMOS管和一个PMOS管的栅极（Gate）上。
对正逻辑约定而言，NMOS管的串联（Series Connection）可实现与操作（Implement AND Operation），并联（Parallel Connection）可实现或操作（Implement OR Operation）。
PMOS电路与NMOS电路呈对偶关系，即当NMOS管串联时，其相应的PMOS管一定是并联的；而当NMOS 管并联时，其相应的PMOS管一定需要串联。
基本逻辑关系体现在NMOS管的网络上，由于NMOS网络接地，输出需要反相（取非）。
（3）CMOS逻辑电路的稳态电气特性
一般来说，器件参数表中用以下参数来说明器件的逻辑电平定义：
V OHmin输出为高电平时的最小输出电压
V IHmin能保证被识别为高电平时的最小输入电压
V OLmax能保证被识别为低电平时的最大输入电压
V ILmax输出为低电平时的最大输出电压
不同逻辑种类对应的参数值不同。输入电压主要由晶体管的开关门限电压决定，而输出电压主要由晶体管的“导通”电阻决定。
噪声容限是指芯片在最坏输出电压情况下，多大的噪声电平会使得输出电压被破坏成不可识别的输入值。对于输出是高电平的情况，其最坏的输出电压是V OHmin，如果要使该电压能在输入端被正确识别为高电平，即被
噪声污染后的电压值应该不小于V IHmin，则噪声容限为V OHmin-V IHmin。对于输出是低电平的情况，噪声容限为V ILmax -V OLmax。
输出电流的定义如下。
I OLmax：输出低态且仍能维持输出电压不大于V OLmax时，输出端能吸收的最大电流；
I OHmax：输出高态且仍能维持输出电压不小于V OHmin时，输出端可提供的最大电流。
（4）扇出
逻辑门的扇出（fanout）是指该门电路在不超出其最坏情况负载规格的条件下能驱动的输入端的个数。扇出不仅依赖于输出端的特性，还依赖于它驱动的输入端的特性。
扇出的计算必须考虑输出的两种可能状态：高电平状态和低电平状态。直流扇出能力的计算方法为：最大输出电流/最大输入电流。一个门电路的高电平扇出和低电平扇出不一定相等。通常，门电路的总扇出应为高电平扇出和低电平扇出中的较小值。
（5）CMOS电路的动态特性
转换时间可分为输出上升时间t r和输出下降时间t f，其值的大小和门的导通电阻与负载电容之积成正比。
传输延迟时间t p指的是从输入变化到输出变化所需的时间。其值取决于器件内部的结构与信号传输的路径；同一个器件，不同输入/输出间的传输延迟可能不同，由多种因素决定。
（6）CMOS电路的功耗
输出不变时的CMOS电路功耗称为静态功耗。CMOS电路在状态转换时消耗的电能称为动态功耗，其来源是输出端上的电容性负载C L，输出从低到高转换时，电流流过P沟道晶体管给负载充电，类似地，输出从高到低转换时，电流流过N沟道晶体管给负载放电，这两种情况下晶体管导通的电阻都消耗功率。充电开始
时电压变化为V DD，结束时电压变化很小，故平均电压变化为V DD/2，则每次转换消耗的电能为2
L DD /2
C V，若每秒钟变化2f次，则由电容性负载引起的动态功耗为2
L DD
C V f。
2．Exercises
4.1 The Stub Series Terminalted low Voltage(SSTV) logic family, used for SDRAM modules, defines a LOW signal to be in the range 0.0～0.7V, and a HIGH signal to be in the range 1.7～2.5V. Under a positive-logic convention, indicate the logic value associated with each of the following signal levels:
(a) 0.0V (b) 0.7V (c) 1.7V (d) -0.6V
(e) 1.6V (f) -2.0V (g) 2.5V (h) 3.3V
4.2 Repeat exercise 4.1 using a negative-logic convention.
4.3 True or false: For a given set of input values, a NAND gate produces the opposite output as a NOR gate.
4.4 For a given silicon area, which is likely to be faster, a CMOS NAND gate or a CMOS NOR?
4.5 Which has fewer transistors, a CMOS inverting gate or a noninverting gate?
4.6 For each of the following resistive loads, determine whether the output drive specifications of the 74HC00 over the commercial operating range are exceeded (use V OL max = 0.33V ，V OHmin = 3.84V and V CC =
5.0 V). You may not exceed I OLmax (4mA) or I OHmax (4mA) in any state.
(1) 1.2k Ω to V CC and 820 Ω to GND
(2) 470 Ω to V CC and 470 Ω to GND
4.7 A particular Schmitt-trigger inverter has ILmax V = 0.8 V, IHmin V = 2.0 V, T+V =1.7 V, and T V - = 1.2 V. How much hysteresis does it have?
4.8 Discuss the pros and cons of larger versus smaller pull-up resistors for open-drain CMOS outputs.
4.9 How many diodes are required for an n -input diode AND gate?
4.10 Compute the maximum fanout for each of the following cases of a TTL output driving multiple TTL inputs. Also indicate how much “excess” driving capability is available in the LOW or HIGH state for each case. ( Refer to datasheets in Appendix )
(1) 74LS driving 74AS (2) 74LS driving 74F
4.11 Compute the LOW-state and HIGH-state DC noise margins for each of the following cases of a TTL-compatible CMOS output driving a TTL input, or vice versa. ( Refer to datasheets in Appendix )
(1) 74HCT driving 74LS (2) 74ALS driving 74HCT
4.12 Compute the maximum fanout for each of the following case of a TTL-compatible CMOS output driving multiple inputs in a TTL logic family. Also indica te how much “excess” driving capability is available in the LOW or HIGH state for each case. ( Refer to datasheets in Appendix )
(1) 74HCT driving 74LS (2) 74AHCT driving 74S
Options
4.13 Draw a circuit diagram, function table, and logic symbol for a CMOS gate with two inputs A and B and an output Z, where Z = 1 if A = 0 and B = 1, and Z = 0 otherwise (Hint:Only six transistors are required).
4.14 Draw a circuit diagram, function table, and logic symbol for a CMOS gate with two inputs A and B and an output Z, where Z = 0 if A = 1 and B = 0, and Z = 1 otherwise (Hint:Only six transistors are needed).
Appendix
第2章逻辑门电路 2.1 题图2.1(a)画出了几种两输入端的门电路，试对应题图2.1(b)中的A、B波形画出各门的输出F1～ F6的波形。 题图2.1 解: 2.2试判断题图2.2各电路中的三极管T处于什么工作状态? 并求出各电路的输出F1～F6。
题图2.2 解: (a) I bs = 3105010?V =0.2mA i b =3 10 507.06??V V =0.106mA i b < I bs T 1放大 F 1=E C -i C R C =10V-50×0.106×10-3×103=10V-5.3V=4.7V (b) I bs = 3 103205??V =0.083mA i b =3 10 107.05??V V =0.43mA i b > I bs T 2饱和，F 2≈0 (c) I bs = C C R E β=3 1023015??V =0.25mA i b = 310107.05??V V -3 10507.02?+V V =0.106mA i b >I bs 所以T 3饱和 F 2≈0
(d) 因为V be4<0 所以T 4截止 F 2=12V (e) I bs =310 4503.0)10(5?????V V V =0.07mA i b = 3 3104511027.0)10(5??+????V V V =0.069mA i b ≈ I bs T 5临界饱和 F 5≈5V (f) 因为V be6=0 所以T 6管截止 F 6=10V 2.3 在题图2.3中，若输入为矩形脉冲信号，其高、低电平分别为5 V 和0.5 V ，求三极管T 和二极 管D 在高、低电平下的工作状态及相应的输出电压F 。 题图2.3 解: A=0.5V 时，V be <0 所以，T 截止，F=E D +0.7V=4.7V
题目：模块六数字电路的基本知识 第二节基本逻辑门 教学目的： 1、掌握与门、或门、非门的逻辑功能及逻辑符号； 2、掌握基本逻辑运算、逻辑函数的表示方法； 3、掌握三种基本的逻辑电路。 重点与难点：重点：基本逻辑关系：“与”关系、“或”关系、“非”关系 难点：基本逻辑门电路的工作原理及其逻辑功能 教学方法： 1、讲授法 2、演示法 组织教学： 1、检查出勤 2、纪律教育 课时安排： 2课时 教学过程(教学步骤、内容等) 模块六数字电路的基本知识 复习回顾： 1、什么叫模拟电路？什么叫数字电路？ 2、常用的数制有哪几种？（要会换算） 导入新课： 数字电路为什么又叫逻辑电路？因为数字电路不仅能进行数字运算，而且还能进行逻辑推理运算，所以又叫数字逻辑电路，简称逻辑电路。 定义：所谓逻辑电路是指在该电路中，其输出状态（高、低电平）由一个或多个输入状态（高、低电平）来决定。 数字电路的基本单元是基本逻辑电路，它们反映的是事物的基本逻辑关系。 什么是门？ 新课讲解： 基本逻辑门 三种基本逻辑关系 一、“与”逻辑 1、定义：如果决定某事物成立（或发生）的诸原因（或条件）都具备，事件才发生，而只要其中一个条件不具备，事物就不能发生，这种关系称为“与”关系。
2、示例：两个串联的开关控制一盏电灯。 A B 3、“与”逻辑关系真值表 0---开关断开/灯不亮 1---开关闭合/灯亮 4、逻辑规律：有“0”出“0”，全“1”出“1” 5、逻辑符号：二、“或”逻辑 1、定义：A 、B 等多个条件中，只要具备一个条件，事件就会发生，只有所有条件均不具备的时候，事件才不发生，这种因果关系称为“或”逻辑。 2、示例：两个并联的开关控制一盏电灯。 A 3、“或”逻辑关系真值表 0---开关断开/灯不亮 1---开关闭合/灯亮 4、逻辑规律：有“1”出“1”，全“0”出“0” 5、逻辑符号：三、“非”逻辑 1、定义：决定事件结果的条件只有一个A ，A 存在，事件Y 不发生，A 不存在，事件Y 发生，这种因果关系叫做“非”逻辑。 R
第2章逻辑门与逻辑代数基础习题与参考答案【题2-1】试画岀图题2-1 (a)所示电路在输入图题2-1 (b)波形时的输岀端B、C的波形。 解: B C 【题2-2】试画岀图题2-2 (a)所示电路在输入图题2-2 ( b)波形时的输岀端X、丫的波形。 冲_ru I_TL 丧―I_n 一i i_ 图题2-2 解: MLTLJ I ___ n 口_n_ i_. .x 口n 口n 丫uU" 【题2-3】试画岀图题2-3 (a)所示电路在输入图题2-3 (b)波形时的输岀端X、丫的波形。 <■) ⑹ 图题2-3 解: B
【题2-9】 如果如下乘积项的值为 1,试写岀该乘积项中每个逻辑变量的取值。 【题2-4】 试画岀图题2-4 (a )所示电路在输入图题 2-4 ( b )波形时的输岀端 X 、丫的波 形。 解: A J ~I _n ___ rvL B X . 丫 【题2-5】 试设计一逻辑电路，其信号 A 可以控制信号 B ，使输岀丫根据需要为 Y=B 或 Y= B 。 解：可采用异或门实现， Y AB AB ，逻辑电路如下： 【题2-6】某温度与压力检测装置在压力信号 A 或温度信号B 中有一个岀现高电平时， 输 岀低电平的报警信号，试用门电路实现该检测装置。 解：压力信号、温度信号与报警信号之间的关系为： Y 「B ，有如下逻辑图。 【题2-7】某印刷裁纸机，只有操作工人的左右手同时按下开关 A 与B 时，才能进行裁纸 操作，试用逻辑门实现该控制。 解：开关A 、B 与裁纸操作之间的关系为 丫 A B ，逻辑图如下： 【题2-8】 某生产设备上有水压信号 A 与重量信号B ，当两信号同时为低电平时，检测电 路输出高电平信号报警，试用逻辑门实现该报警装置。 解：水压信号A 、重量信号B 与报警信号之间的关系为 Y 厂B ，逻辑图如下： A 「＞ 1 (1) AB ; (2) ABC ; (3) ABC ; (4) ABC
基本逻辑门电路符号1、与逻辑(AND Logic)与逻辑又叫做逻辑乘，下面通过开关的工作状况 加以说明与逻辑的运算。 从上图可以看出，当开关有一个断开时，灯泡处于灭的状况，仅当两个开关同时合上时，灯泡才会亮。于是我们可以将与逻辑的关系速记为：“有0出0,全1出1”。 图(b)列出了两个开关的所有组合，以及与灯泡状况的情况，我们用0表示开关处于断开状况，1表示开关处于合上的状况；同时灯泡的状况用0表示灭，用1表示亮。 图(c)给出了与逻辑门电路符号,该符号表示了两个输入的逻辑关系，&在英文中是AND的速写，如果开关有三个则符号的左边再加上一道线就行了。 逻辑与的关系还可以用表达式的形式表示为:F=A·B 上式在不造成误解的情况下可简写为：F=AB。 2、或逻辑(OR Logic) 上图(a)为一并联直流电路，当两只开关都处于断开时，其灯泡不会亮；当A,B两个开关中有一个或两个一起合上时，其灯泡就会亮。如开关合上的状况用1表示，开关断开的状况用0表示；灯泡的状况亮时用1表示，不亮时用0表示，则可列出图(b)所示的真值表。这种逻辑关系就是通常讲的“或逻辑”，从表中可看出，只要输入A,B两个中有一个为1，则输出为1，否则为0。所以或逻辑可速记为：“有1出1，全0出0”。 上图(c)为或逻辑门电路符号，后面通常用该符号来表示或逻辑，其方块中的“≥1”表示输入中有一个及一个以上的1，输出就为1。逻辑或的表示式为：F=A+B 3、非逻辑(NOT Logic) 非逻辑又常称为反相运算(Inverters)。下图(a)所示的电路实现的逻辑功能就是非运算的功能，从图上可以看出当开关A合上时，灯泡反而灭；当开关断开时，灯泡才会亮，故其输出F的状况与输入A的状相 反。非运算的逻辑表达式为
第2章 逻辑门与逻辑代数基础 习题与参考答案 【题2-1】 试画出图题2-1（a ）所示电路在输入图题2-1（b ）波形时的输出端B 、C 的波形。 图题2-1 解： A . . . . . B、C 【题2-2】 试画出图题2-2（a ）所示电路在输入图题2-2（b ）波形时的输出端X 、Y 的波形。 图题2-2 解： . . A B . . X Y . .. 【题2-3】 试画出图题2-3（ a ）所示电路在输入图题2-3（ b ）波形时的输出端X 、Y 的波形。 图题2-3 解： . A B . Y X . . . .
【题2-4】 试画出图题2-4（a ）所示电路在输入图题2-4（b ）波形时的输出端X 、Y 的波形。 图题2-4 解： . A B . Y X . . . . . 【题2-5】 试设计一逻辑电路，其信号A 可以控制信号B ，使输出Y 根据需要为Y =B 或Y =B 。 解：可采用异或门实现，B A B A Y +=，逻辑电路如下： =1 A B Y . . . . 【题2-6】 某温度与压力检测装置在压力信号A 或温度信号B 中有一个出现高电平时，输出低电平的报警信号，试用门电路实现该检测装置。 解：压力信号、温度信号与报警信号之间的关系为：B A Y +=，有如下逻辑图。 1 ≥A B . Y . . . 【题2-7】 某印刷裁纸机，只有操作工人的左右手同时按下开关A 与B 时，才能进行裁纸操作，试用逻辑门实现该控制。 解：开关A 、B 与裁纸操作之间的关系为B A Y +=，逻辑图如下： & A B . Y . . . 【题2-8】 某生产设备上有水压信号A 与重量信号B ，当两信号同时为低电平时，检测电路输出高电平信号报警，试用逻辑门实现该报警装置。 解：水压信号A 、重量信号B 与报警信号之间的关系为B A Y +=，逻辑图如下： 1 ≥A B . Y . . . 【题2-9】 如果如下乘积项的值为1，试写出该乘积项中每个逻辑变量的取值。
逻辑门电路 习题参考答案 一、 填空题： 1. 在时间上和数值上均作连续变化的电信号称为 模拟 信号；在时间上和数值上离散的信号叫做 数字 信号。 2. 数字电路中，输入信号和输出信号之间的关系是 逻辑 关系，所以数字电路也称为 逻辑 电路。在 逻辑 关系中，最基本的关系是 与逻辑 、 或逻辑 和 非逻辑 关系，对应的电路称为 与 门、 或 门和 非 门。 3．在正逻辑的约定下，“1”表示 高 电平，“0”表示 低 电平。 4. 在正常工作状态下，TTL 门的高电平为 3.6 伏，低电平为 0.3 伏。 5. 最简与或表达式是指在表达式中 与项 最少，且 变量个数 也最少。 6．功能为有1出1、全0出0门电路称为 或 门； 相同出0,相异出1 功能的门电路是异或门；实际中 与非 门应用的最为普遍。 7. 在逻辑中的“1”和“0”用来表示 “真”和“假”、“高”和“低”…… 。 二、选择题： 1．逻辑函数中的逻辑“与”和它对应的逻辑代数运算关系为（ B ）。 A 、逻辑加 B 、逻辑乘 C 、逻辑非 2．十进制数100对应的二进制数为（ C ）。 A 、1011110 B 、1100010 C 、1100100 D 、1000100 3．和逻辑式表示不同逻辑关系的逻辑式是（ B ）。 A 、 B 、 C 、 D 、 4. 数字电路中机器识别和常用的数制是（A ）。 A 、二进制 B 、八进制 C 、十进制 D 、十六进制 5. 一个两输入端的门电路，当输入为1和0时，输出不是1的门是（C ）。 A 、与非门 B 、或门 C 、或非门 D 、异或门 三、问答题： 1．如图1所示当ｕA 、ｕB 是两输入端门的输入波形时，对应画出下列门的输出波形。 ① 与门 ② 与非门 ③ 或非门 ④ 异或门 AB B A +B A ?B B A +?A B A +
第二章逻辑门电路 第一节重点与难点 一、重点： 1．TTL与非门外特性 （1）电压传输特性及输入噪声容限：由电压传输特性曲线可以得出与非门的输出信号随输入信号的变化情况，同时还可以得出反映与非门抗干扰能力的参数U on、U off、U NH和U NL。开门电平U ON是保证输出电平为最高低电平时输入高电平的最小值。关门电平U OFF 是保证输出电平为最小高电平时，所允许的输入低电平的最大值。 （2）输入特性：描述与非门对信号源的负载效应。根据输入端电平的高低，与非门呈现出不同的负载效应，当输入端为低电平U IL时，与非门对信号源是灌电流负载，输入低电平电流I IL通常为1～1.4mA。当输入端为高电平U IH时，与非门对信号源呈现拉电流负载，输入高电平电流I IH通常小于50μA。 （3）输入负载特性：实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况，电阻的取值不同，将影响相应输入端的电平取值。当R≤关门电阻R OFF时，相应的输入端相当于输入低电平；当R≥ 开门电阻R ON时，相应的输入端相当于输入高电平。 2．其它类型的TTL门电路 （1）集电极开路与非门（OC门） 多个TTL与非门输出端不能直接并联使用，实现线与功能。而集电极开路与非门（OC 门）输出端可以直接相连，实现线与的功能，它与普通的TTL与非门的差别在于用外接电阻代替复合管。 （2）三态门TSL 三态门即保持推拉式输出级的优点，又能实现线与功能。它的输出除了具有一般与非门的两种状态外，还具有高输出阻抗的第三个状态，称为高阻态，又称禁止态。处于何种状态由使能端控制。 3．CMOS逻辑门电路 CMOS反相器和CMOS传输门是CMOS逻辑门电路的最基本单元电路，由此可以构成各种CMOS逻辑电路。当CMOS反相器处于稳态时，无论输出高电平还是低电平，两管中总有一管导通，一管截止，电源仅向反相器提供nA级电流，功耗非常小。CMOS器件门限电平U TH近似等于1/2U DD，可获得最大限度的输入端噪声容限U NH和U NL=1/2U DD。 二、难点： 1．根据TTL与非门特性，正确分析和设计电路； 2．ECL门电路的逻辑功能分析； 3．CMOS电路的分析与设计； 4．正确使用逻辑门。 三、考核题型与考核重点 1．概念 题型为填空、判断和选择。
第四章逻辑门电路 （Logic Gates Circuits） 1．知识要点 CMOS逻辑电平和噪声容限；CMOS逻辑反相器、与非门、或非门、非反相门、与或非门电路的结构； CMOS逻辑电路的稳态电气特性：带电阻性负载的电路特性、非理想输入时的电路特性、负载效应、不用的输入端及等效的输入/输出电路模型； 动态电气特性：转换时间、传输延迟、电流尖峰、扇出特性； 特殊的输入/输出电路结构：CMOS传输门、三态输出结构、施密特触发器输入结构、漏极开路输出结构。 重点： 1．CMOS逻辑门电路的结构特点及与逻辑表达式的对应关系； 2．CMOS逻辑电平的定义和噪声容限的计算； 3．逻辑门电路扇出的定义及计算； 4．逻辑门电路转换时间、传输延迟的定义。 难点： 1．CMOS互补网络结构的分析和设计； 2．逻辑门电路对负载的驱动能力的计算。 （1）PMOS和NMOS场效应管的开关特性 MOSFET管实际上由4部分组成：Gate，Source，Drain和Backgate，Source和Drain之间由Backgate连接，当Gate对Backgate的电压超过某个值时，Source和Drain之间的电介质就会形成一个通道，使得两者之间产生电流，从而导通管子，这个电压值称为阈值电压。对PMOS管而言，阈值电压是负值，而对NMOS管而言，阈值电压是正值。也就是说，在逻辑电路中，NMOS管和PMOS管均可看做受控开关，对于高电平1，NMOS导通，PMOS截断；对于低电平0，NMOS截断，PMOS导通。 （2）CMOS门电路的构成规律 每个CMOS门电路都由NMOS电路和PMOS电路两部分组成，并且每个输入都同时加到一个NMOS管和一个PMOS管的栅极（Gate）上。 对正逻辑约定而言，NMOS管的串联（Series Connection）可实现与操作（Implement AND Operation），并联（Parallel Connection）可实现或操作（Implement OR Operation）。 PMOS电路与NMOS电路呈对偶关系，即当NMOS管串联时，其相应的PMOS管一定是并联的；而当NMOS 管并联时，其相应的PMOS管一定需要串联。 基本逻辑关系体现在NMOS管的网络上，由于NMOS网络接地，输出需要反相（取非）。 （3）CMOS逻辑电路的稳态电气特性 一般来说，器件参数表中用以下参数来说明器件的逻辑电平定义： V OHmin输出为高电平时的最小输出电压 V IHmin能保证被识别为高电平时的最小输入电压 V OLmax能保证被识别为低电平时的最大输入电压 V ILmax输出为低电平时的最大输出电压 不同逻辑种类对应的参数值不同。输入电压主要由晶体管的开关门限电压决定，而输出电压主要由晶体管的“导通”电阻决定。 噪声容限是指芯片在最坏输出电压情况下，多大的噪声电平会使得输出电压被破坏成不可识别的输入值。对于输出是高电平的情况，其最坏的输出电压是V OHmin，如果要使该电压能在输入端被正确识别为高电平，即被噪
基本的逻辑运算表示式-基本逻辑门电路符号 1、与逻辑(AND Logic) 与逻辑又叫做逻辑乘，通过开关的工作加以说明与逻辑的运算。 从上图看出，当开关有一个断开时，灯泡处于灭的，仅当两个开关合上时，灯泡才会亮。于是将与逻辑的关系速记为：“有0出0,全1出1”。 图(b)列出了两个开关的组合，以及与灯泡的，用0表示开关处于断开，1表示开关处于合上的； 灯泡的用0表示灭，用1表示亮。 图(c)给出了与逻辑门电路符号,该符号表示了两个输入的逻辑关系，&在英文中是AND的速写，开关有三个则符号的左边再加上一道线就行了。 逻辑与的关系还用表达式的形式表示为: F=A·B 上式在不造成误解的下可简写为：F=AB。 2、或逻辑(OR Logic) 上图(a)为一并联直流电路，当两只开关都处于断开时，其灯泡不会亮；当A,B两个开关中有一个或两个一起合上时，其灯泡就会 亮。如开关合上的用1表示，开关断开的用0表示；灯泡的亮时用1表示，不亮时用0表示，则可列出图(b) 的真值表。这种逻辑关系通常讲的“或逻辑”，从表中可看出，只要输入A,B两个中有一个为1，则输出为1，否则为0。 或逻辑可速记为：“有1出1，全0出0”。 上图(c)为或逻辑门电路符号，通常用该符号来表示或逻辑，其方块中的“≥1”表示输入中有一个及一个的1，输出就为1。 逻辑或的表示式为： F=A+B 3、非逻辑(NOT Logic) 非逻辑又常称为反相运算(Inverters)。下图(a)的电路实现的逻辑功能非运算的功能，从图上看出当开关A 合上时，灯泡反而灭；当开关断开时，灯泡才会亮，故其输出F的与输入A的相反。非运算的逻辑表达式为 图(c)给出了非逻辑门电路符号。
电路中D 3、D 4的作用是提高开关速度，当U o 由1跳到0时，经D 3、D 4提供放电回路，加速U o 的下降速度。R 4电阻由接地改为接在U o 上的目的是降低静态功耗，R 1电阻取值改为20k Ω也是为了降低电路的功耗。该电路的电阻值比TTL 门电路相应的电阻值大，主要目的是降低电路的功耗。实现的是与非的逻辑功能。 电路中二极管采用肖特基二极管，其正向导通压降为，而肖特基三极管的发射极的正偏电压为，集电极的正偏电压为。因此，电路的阈值电压将变为： D BE5BE2T U U U U -+==+输出的高低电平值：U OH = U OL =。 输入端的短路电流I IL = 0.23mA 20 0.4 5=- 习题 习题图TTL 与非门电路所示的电路中，若在某一输入端与地之间接一电阻R ，其余输入端悬空，试问： ⑴保证与非门可靠关闭时的最大电阻即关门电阻R OFF 为多大值 ⑵保证与非门可靠开通时的最小电阻即开门电阻R ON 为多大值 解：若在输入端A 与地之间接一电阻R i ，则R i 与地之间的电压U i 为： （1）i i i R R R U U U ?+-= 1be1 cc ≤OFF U 即 i R ?+-R 30.7 5≤ R i ≤? R OFF ?700? (2) i i i R R R U U U ?+-= 1be1 cc ≥on U 即 i R ?+-R 30.7 5≥ 由此可得： R i ≥? , 一般选R ON =2k? 1.4V T 1be1 cc ==?+-U R R R U U i i 工程计算： 得 R ON =R OFF ?? 习题 习题图所示电路由TTL 与非门组成。设G 1～G 4门的平均传输延迟时间相同为30ns ，现测得输出端F 的振荡频率为，试求G 5的平均传输延迟时间t pd5。 解：根据F 的频率求出F 的振荡周期，T =，由于五个与非门输出为原信号的非，所以延迟时间应为T /2≈156ns ，则第五个与非门的延迟时间为36ns 。 习题图 F
第2章 基本逻辑关系和常用逻辑门电路 通常，把反映“条件”和“结果”之间的关系称为逻辑关系。如果以电路的输入信号反映“条件”，以输出信号反映“结果”，此时电路输入、输出之间也就存在确定的逻辑关系。数字电路就是实现特定逻辑关系的电路，因此，又称为逻辑电路。逻辑电路的基本单元是逻辑门，它们反映了基本的逻辑关系。 2.1 基本逻辑关系和逻辑门 2.1.1 基本逻辑关系和逻辑门 逻辑电路中用到的基本逻辑关系有与逻辑、或逻辑和非逻辑，相应的逻辑门为与门、或门及非门。 一、与逻辑及与门 与逻辑指的是：只有当决定某一事件的全部条件都具备之后，该事件才发生，否则就不发生的一种因果关系。 如图2.1.1所示电路，只有当开关A 与B 全部闭合时，灯泡Y 才亮；若开关A 或B 其中有一个不闭合，灯泡Ｙ就不亮。 这种因果关系就是与逻辑关系，可表示为Y ＝A ?B ，读作“A 与B”。在逻辑运算中，与逻辑称为逻辑乘。 与门是指能够实现与逻辑关系的门电路。与门具有两个或多个输入端，一个输出端。其逻辑符号如图2.1.2所示，为简便计，输入端只用A 和B 两个变量来表示。 与门的输出和输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： Y ＝A ?B ＝AB 两输入端与门的真值表如表2.1.1所示。波形图如图2.1.3所示。 表2.1.1 与门真值表 （a ）常用符号 （b ）国标符号
由此可见，与门的逻辑功能是，输入全部为高电平时，输出才是高电平，否则为低电平。 二、或逻辑及或门 或逻辑指的是：在决定某事件的诸条件中，只要有一个或一个以上的条件具备，该事件就会发生；当所有条件都不具备时，该事件才不发生的一种因果关系。 如图2.1.4所示电路，只要开关A 或B 其中任一个闭合，灯泡Y 就亮；A 、B 都不闭合，灯泡Y 才不亮。这种因果关系就是或逻辑关系。可表示为： Y ＝A ＋B 读作“A 或B”。在逻辑运算中或逻辑称为逻辑加。 或门是指能够实现或逻辑关系的门电路。或门具有两个或多个输入端，一个输出端。其逻辑符号如图 2.1.5所示。 或门的输出与输入之间的逻辑关系用逻辑表达式表示为： Y ＝A ＋B 两输入端或门电路的真值表和波形图分别如表2.1.2和图2.1.6所示。 图2.1.3 与门的波形图 表2.1.2 图2.1.4 或逻辑举例
例1 指出下图1所示电路的输出逻辑电平是高电平、低电平还是高阻态。已知图(a)中的门电路都是74系列的TTL门电路，图(b)中的门电路为CC4000系列的CMOS门电路。 图1 解： TTL门电路的输入端悬空时，相当于高电平输入，输入端接有电阻时，其电阻阻值大于1.4K时，该端也相当于高电平，电阻值小于0.8K时，该端才是低电平。而CMOS逻辑门电路，输入端不管是接大电阻还是接小电阻，该端都相当于低电平（即地电位）。所以有如下结论： (a) 1L为低电平状态；2L是低电平状态；3L是高电平状态；4L 输出为高阻状态； (b) 1L输出为高电平；2L输出是低电平状态；3L输出是低电平状态；
例2 图例2所示为用三态门传输数据的示意图，图中n 个三态门连到总线BUS ，其中D 1、D 2、…、D n 为数据输入端，EN 1、EN 2、…、EN n 为三态门使能控制端，试说明电路能传输数据的原理。 图例2 解：由三态门电路符号可知，当使能端低电平时，三态门输出为高阻阻态，所以，只要给各三态门的使能端n EN EN EN ,,,21 依次为高电平时，则,1n D D 的数据就依次被传输到总线上去。 例3 某功能的逻辑函数表达式为L=∑m(1,3,4,7,12,14,15); (1)试用最少量的“与-非”门实现该函数； (2)试用最少量的“或-非”门实现该函数； 解： (1)设变量为A 、B 、C 、D ，用卡诺图化简，结合“1”方 格
得：D B A CD A ABC D C B D B A CD A ABC D C B D C B A f L= + + + = =) , , , ( (2)卡诺图中结合“0”方格，求最简的“或—与”表达式，得： D C A D C B D B B A D C A D C B D B B A L+ + + + + + + + + = + + + + + + =) )( )( )( (
课题：基本逻辑门电路 学校：莱州市高级职业学校姓名：贾春兰 二○○七年九月
讲授新课一、与逻辑和与门电路 1、与逻辑 实验： 结论：当决定某一事件的所有条 件都满足时，结果才会发生，这种条 件和结果之间的关系称为与逻辑关 系。 屏幕显示实验 电路，教师启 发、引导学生观 察：观察开关S1 和S2在不同工 作状态时，照明 灯HL的亮暗， 从而引导学生 归纳出与逻辑 关系 学生观察电 路，发现规 律：只有当 S1、S2都闭合 时，照明灯才 会亮，若有一 个开关不闭 合，照明灯就 不会亮 集中学生注 意力，活跃学 生思维，激发 学生学习兴 趣，培养学生 观察问题、分 析问题的能 力 教学过程 教学环节简明教学内容教师活动学生活动活动目的 课堂练习（一）与逻辑关系在生活中的应用举例。屏幕显示密 码保险柜的 开启，教师引 导学生思考， 并提出问题 学生观察电 路，回答问题 巩固新知 识，及时反 馈
讲授新课2、与门电路 1）逻辑符号 2）二极管与门电路 V A V B VD1 VD2 V L 0V 0V 3V 3V 0V 3V 0V 3V 导通 优先导通 截止 导通 导通 截止 优先导通 导通 0V 0V 0V 3V 3）真值表 A B L 0 0 0 1 1 0 1 1 1 4）逻辑功能 有０出０，全１出１ 5）逻辑表达式 L=A·B或L=AB 教师直接绘 制与门电路 的逻辑符号， 并分析其特 点 屏幕显示二 极管与门电 路，介绍电路 的特点 教师引导学 生分析电路， 总结输出电 位V L和输入 电位V A和V B 的关系。 教师引导学 生绘制与门 电路的真值 表。 教师引导学 生观察真值 表，总结出逻 辑功能，写出 逻辑表达式。 学生观察逻 辑符号 学生观察电 路 学生在教师 的引导下，总 结输出电位 V L和输入电 位V A和V B的 关系。 学生总结规 律 学生总结规 律 增强学生的 直观性 理论联系实 际，激发学 生学习兴趣 培养学生分 析问题的能 力 提高学生归 纳总结能力 有利于学生 掌握规律， 便于应用 教学过程 教学环节简明教学内容教师活动学生活动活动目的
第四章-逻辑门电路-作业题 (参考答案) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第四章逻辑门电路 （Logic Gates Circuits） 1．知识要点 CMOS逻辑电平和噪声容限；CMOS逻辑反相器、与非门、或非门、非反相门、与或非门电路的结构； CMOS逻辑电路的稳态电气特性：带电阻性负载的电路特性、非理想输入时的电路特性、负载效应、不用的输入端及等效的输入/输出电路模型； 动态电气特性：转换时间、传输延迟、电流尖峰、扇出特性； 特殊的输入/输出电路结构：CMOS传输门、三态输出结构、施密特触发器输入结构、漏极开路输出结构。 重点： 1．CMOS逻辑门电路的结构特点及与逻辑表达式的对应关系； 2．CMOS逻辑电平的定义和噪声容限的计算； 3．逻辑门电路扇出的定义及计算； 4．逻辑门电路转换时间、传输延迟的定义。 难点： 1．CMOS互补网络结构的分析和设计； 2．逻辑门电路对负载的驱动能力的计算。 （1）PMOS和NMOS场效应管的开关特性 MOSFET管实际上由4部分组成：Gate，Source，Drain和Backgate，Source和Drain之间由Backgate连接，当Gate对Backgate的电压超过某个值时，Source和Drain之间的电介质就会形成一个通道，使得两者之间产生电流，从而导通管子，这个电压值称为阈值电压。对
PMOS管而言，阈值电压是负值，而对NMOS管而言，阈值电压是正值。也就是说，在逻辑电路中，NMOS管和PMOS管均可看做受控开关，对于高电平1，NMOS导通，PMOS 截断；对于低电平0，NMOS截断，PMOS导通。 （2）CMOS门电路的构成规律 每个CMOS门电路都由NMOS电路和PMOS电路两部分组成，并且每个输入都同时加到一个NMOS管和一个PMOS管的栅极（Gate）上。 对正逻辑约定而言，NMOS管的串联（Series Connection）可实现与操作（Implement AND Operation），并联（Parallel Connection）可实现或操作（Implement OR Operation）。PMOS电路与NMOS电路呈对偶关系，即当NMOS管串联时，其相应的PMOS管一定是并联的；而当NMOS管并联时，其相应的PMOS管一定需要串联。 基本逻辑关系体现在NMOS管的网络上，由于NMOS网络接地，输出需要反相（取非）。（3）CMOS逻辑电路的稳态电气特性 一般来说，器件参数表中用以下参数来说明器件的逻辑电平定义： V OHmin输出为高电平时的最小输出电压 V IHmin能保证被识别为高电平时的最小输入电压 V OLmax能保证被识别为低电平时的最大输入电压 V ILmax输出为低电平时的最大输出电压 不同逻辑种类对应的参数值不同。输入电压主要由晶体管的开关门限电压决定，而输出电压主要由晶体管的“导通”电阻决定。 噪声容限是指芯片在最坏输出电压情况下，多大的噪声电平会使得输出电压被破坏成不可识别的输入值。对于输出是高电平的情况，其最坏的输出电压是V OHmin，如果要使该电压能在输入端被正确识别为高电平，即被噪声污染后的电压值应该不小于V IHmin，则噪声容限为 V OHmin-V IHmin。对于输出是低电平的情况，噪声容限为V ILmax-V OLmax。
第十章 逻辑门电路习题及答案 一、填空题 1、门电路中最基本的逻辑门是 、 、 。 2、数字集成电路按制造工艺不同，可分为 和 两大类。 3、MOS 管的 极阻值高，MOS 管的多余脚不允许悬空，否则易产生干扰信号，或因静电损坏集成块。 4、TTL 集成电路的电源电压一般为 V ，TTL 集成电路的输出 直接接地或电源正极。 5、下图逻辑门电路的输出是 电平。 6、下图逻辑门电路对应的函数式是： 。 7、下图逻辑门电路对应的函数式是 。 8、逻辑函数Y=A+B+C ，若A=B=1、C=0，则Y= 9、完成下列数制转换：（1011011）2=（ ）10；（36）10=（ ）2； （386）10=（ ）8421BCD ；（1100100101）8421BCD =（ ）10； （ ）10=（1101000）2；（ ）2=（ 11.25 ）10。 二选择题 1、三极管饱和导通的条件是（ ） A 、BE BC 0.7 U >U BE U V ≥ B 、BE B C 0.7 U U BE U V ≤ 2、电路如图10-1所示，则输出F 的表达式为（ ） A 、F A B C =++ B 、F AB = C 、()F A B C =+ 3、电路如图10-2所示，则输出F 的逻辑表达式为（ ） A 、F A B C =++ B 、F ABC = C 、()F A B C =+ 4、电路如图10-2所示，若C 端接地，则F 的逻辑表达式为（ ） A 、F A B C =++ B 、F AB = C 、F A B =+
5、电路如图10-3所示，其中（ ）是逻辑函数F AB =的相应电路。 A 、 B 、 C 、 6、如图10-4所示逻辑函数F AB CD =+的相应电路是( ) A 、 B 、 C 、 7、已知TTL 电路如图10-5所示，则F 的表达式为（ ） A 、F A B =+ B 、F AB = C 、F A B =+
第二章（逻辑门电路）作业及答案 1．逻辑门电路如下图所示： （1）电路均为ＴＴＬ电路，试写出各个输出信号的表达式。 （2）电路若改为ＣＭＯＳ电路，试写出各个输出信号的表达式。 答案:（1）,,,（2）,,, 2、已知TTL反相器的电压参数为V IL(max)=0.8V，V OH(min)=3V，V TH=1.4V，V IH(min)=1.8V，V OL(max)=03V，V CC=5V，试计算其高电平噪声容限V NH和低电平噪声容限V NL。 答案:V NL= V IL(max) - V OL(max)=0.5V，V NH= V OH(min) - V IH(min) =1.2V。 3、 试写出图2-1、图2-2所示逻辑电路的逻辑函数表达式。 解：（1）（2） 4、试分析图2-3所示MOS电路的逻辑功能，写出Y端的逻辑函数式，并画出逻辑图。
5、试简要回答下列问题。
（1）有源（图腾柱）输出与集电极开路（OC）输出之间有什么区别？ 解：OC门输出端只能输出低电平和开路状态，其输出级需要上拉电阻才能输出高电平，且上拉电源可以与芯片电源不同，因此常用于不同电源电压芯片之间实现信号电平变换，OC门输出端可以并联实现线与； 有源输出可以输出低电平与高电平，两个有源输出端连接在一起时，若是一个输出端输出高电平，另外一个输出端输出低电平时，可引起较大电流损坏输出级。 （2）TTL逻辑电路输入端悬空时，可视为输入高电平信号处理，而CMOS逻辑电路输入端则不允许悬空使用，试说明其原因。 解：因为CMOS电路的输入端具有非常高的输入阻抗，容易受到干扰，一旦受到干扰后，会使输出电平发生转换，产生功耗，因此输入端不能悬空，应该连接确定的逻辑电平。 6.请查阅74LS00芯片手册（常规温度范围的），回答如下问题： （1）电源电压范围； （2）输出高电平电压范围； （3）输出低电平电压范围； （4）输入高电平电压范围； （5）输入低电平电压范围； （6）该芯片的电源电流； （7）典型传播延迟时间； （8）扇出系数。 解：（1）电源电压范围4.75~5.25V （2）输出高电平范围：当|I OH|≤0.4mA时：2.7V~5V （3）输出低电平范围：当I OL≤8mA时：0~0.5V （4）输入高电平电压范围：2V~5V （5）输入低电平电压范围；0~0.8V （6）该芯片的静态电源电流； 5.5V时：I CCH=1.6mA/每封装 5.5V时：I CCL=4.4mA/每封装 （7）典型传播延迟时间； t PHL =10ns； t PLH=9ns； （8）扇出系数。 高电平输入电流I IH=20μA，输出I OH为400μA，因此高电平扇出系数为20。 低电平输入电流I IL=0.4mA，输出I OL为8mA，因此低电平输出心事为20。
第二章逻辑门电路 1、对于半导体材料，随温度升高：A A、电子—空穴对增加，载流子数目增多，导电能力增强 B、电子—空穴对减少，载流子数目增多，导电能力增强 C、电子—空穴对增加，载流子数目减少，导电能力增强 D、 2、N型半导体中主要靠（C ）载流子导电： A、束缚电子 B、空穴 C、自由电子 D、 3、在数字电路中，三极管一般作为一个开关使用，工作稳定时处于： A、饱和或放大状态 B、放大或截止状态 C、饱和或截止状态 D、 4、将多个与非门的输出端直接相连，实现各输出端相与的逻辑功能，称为： A、线与 B、线或 C、线非 D、 5、TTL门电路的输入端悬空或接大电阻相当接： A、低电平 B、高电平 C、高阻 D、 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、对于本征半导体：ABC A、自由电子和空穴成对出现 B、自由电子和空穴浓度相同 C、自由电子浓度高，空穴浓度低 D、自由电子和空穴数目相同 E、自由电子数目少，空穴数目多 2、三极管工作在饱和状态时： A、如图开关断开 B、两个结均反偏 C、如图开关闭合 D、两个结均正偏 E、一个结正偏，另一个结反偏 3、若只采用二极管作为开关器件，则可以实现： A、与逻辑关系 B、非逻辑关系 C、或逻辑关系 D、与非逻辑关系 4、或非门的多余输入端可以： A、接逻辑1 B、接逻辑0 C、和有用端并接 D、悬空 5、场效应管也叫： A、电流控制器件 B、电压控制器件 C、双极性器件 D、单极性器件 第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）1、半导体中只有自由电子一种载流子。 错误 2、载流子的漂移运动与扩散运动方向相同。 正确 3、二极管的反向饱和电流随温度的升高而增大。 正确错误 4、三极管实现电流控制及放大的外部条件是Je正偏，Jc反偏。 正确错误 5、逻辑门的多余输入端可以和有用端并接使用。 正确错误 第三章组合逻辑电路的分析与设计 1、组合逻辑电路的输出状态： A、与输入状态无关，和电路原来的状态有关， B、与输入状态有关，和电路原来的状态无关 C、与输入状态有关，和电路原来的状态有关 D、 2、最简与或式是指逻辑表达式中的：
《数字逻辑与电路》复习题 第一章数字逻辑基础（数制与编码） 一、选择题 1．以下代码中为无权码的为CD 。 A. 8421BCD码 B. 5421BCD码 C.余三码 D.格雷码 2．以下代码中为恒权码的为AB 。 A.8421BCD码 B. 5421BCD码 C. 余三码 D. 格雷码 3．一位十六进制数可以用 C 位二进制数来表示。 A. １ B. ２ C. ４ D. 16 4．十进制数25用8421BCD码表示为 B 。 A.10 101 B.0010 0101 C.100101 D.10101 5．在一个8位的存储单元中，能够存储的最大无符号整数是CD 。 A.（256）10 B.（127）10 C.（FF）16 D.（255）10 6．与十进制数（53.5）10等值的数或代码为ABCD 。 A. (0101 0011.0101)8421BCD B.(35.8)16 C.(110101.1)2 D.(65.4)8 7．与八进制数(47.3)8等值的数为：A B。 A.(100111.011)2 B.(27.6)16 C.(27.3 )16 D. (100111.11)2 8.常用的BC D码有CD 。 A.奇偶校验码 B.格雷码 C.8421码 D.余三码 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1. 方波的占空比为0.5。（√） 2. 8421码1001比0001大。（×） 3. 数字电路中用“1”和“0”分别表示两种状态,二者无大小之分。（√） 4．格雷码具有任何相邻码只有一位码元不同的特性。（√） 5．八进制数（17）8比十进制数（17）10小。（√） 6．当传送十进制数5时，在8421奇校验码的校验位上值应为1。（√） 7．十进制数（9）10比十六进制数（9）16小。（×） 8．当8421奇校验码在传送十进制数（8）10时，在校验位上出现了1时，表明在传送过程中出现了错误。（√） 三、填空题
数字电子技术基础第三章习题答案 3-1如图3-63a~d所示4个TTL门电路，A、B端输入的波形如图e所示，试分别画出F1、F2、F3和F4的波形图。 略 3-2电路如图3-64a所示，输入A、B的电压波形如图3-64b所示，试画出各个门电路输出端的电压波形。 略 3-3 答： F与 （2）图 A B F 000 010 100 111 F与A、B之间相当于正逻辑的“与”操作。
3-4试说明能否将与非门、或非门、异或门当做反相器使用？如果可以，各输入端应如何连接？ 答：三种门经过处理以后均可以实现反相器功能。(1)与非门:将多余输入端接至高电平或与另一端并联；(2)或非门：将多余输入端接至低电平或与另一端并联；(3)异或门：将另一个输入端接高电平。 3-5为了实现图3-65所示的各TTL 门电路输出端所示的逻辑关系，请合理地将多余的输入端进行处理。 答：a ）多余输入端可以悬空，但建议接高电平或与另两个输入端的一端相连； b)多余输入端接低电平或与另两个输入端的一端相连； c)未用与门的两个输入端至少一端接低电平，另一端可以悬空、接高电平或接低电平； d ）未用或门的两个输入端悬空或都接高电平。 3-6如要实现图3-66所示各TTL 门电路输出端所示的逻辑关系，请分析电路输入端的连接是否正确？若不正确，请予以改正。 答：a ）不正确。输入电阻过小，相当于接低电平，因此将?50提高到至少2K ?。b)不正确。第三脚V CC 应该接低电平。 c ）不正确。万用表一般内阻大于2K ?，从而使输出结果0。因此多余输入端应接低电平，万用表只能测量A 或B 的输入电压。 3-7（修改原题，图中横向电阻改为6k ?，纵向电阻改为3.5k ?,β=30改为β=80）为了提高TTL 与非门的带负载能力，可在其输出端接一个NPN 晶体管，组成如图3-67所示的开关电路。当与非门输出高电平V OH =3.6V 时，晶体管能为负载提供的最大电流是多少？ 答：如果输出高电平，则其输出电流为(3.6-0.7)/6=483u A ，而与非门输出高电平时最大负载电流是400u A ，因此最大电流L I (4000.7/3.5)8016mA =?×=。
第二章逻辑门电路 [教学要求] 1.了解门电路的定义及分类方法，二极管、三极管的开关特性，及分立元件组成的与、或、 非门的工作原理； 2.掌握TTL反相器的工作原理，静态输入、输出、电压传输特性及输入端负载特性，开关 特性；了解其它TTL门（与非门、或非门、异或门、三态门，OC门）的工作原理及TTL 门的改进系列； 3.掌握CMOS反相器的工作原理及静态特性。了解CMOS反向器的动特性。其他CMOS 门（与非门、或非门等）的工作原理。掌握门电路应用注意事项。 [教学内容] 1.分立元件组成的与、或、非门的工作原理 2.TTL反相器 3.其它TTL门 4.CMOS反相器的工作原理及静态特性 5.其他CMOS门（与非门、或非门等）的工作原理 6.门电路应用注意事项 引言
2.1 二极管的开关特性 一、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程 通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。其中t S 称为存储时间，t t称为渡越时间，t re=t s+t t称为反向恢复时间。 由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。 二、产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应 二极管在开关转换过程中出现的反向恢复过程，实质上由于电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。 三、二极管的开通时间 二极管从截止转为正向导通所需的时间称为开通时间。这个时间同反向恢复时间相比是很短的。它对开关速度的影响很小，可以忽略不计。 2.2 BJT的开关特性 ＮＰＮ型BJT的结构如下图所示。
ＰＮＰ型BJT的结构如下图中的上半部所示，下边为电路图中的符号。 一、BJT的开关作用 BJT的开关作用对应于有触点开关的“断开”和“闭合”。 上图所示电路用来说明BJT开关作用，图中BJT为ＮＰＮ型硅管。 ＮＰＮ型BJT截止、放大、饱和三种工作状态的特点列于下表中。 二、BJT的开关时间 BJT的开关过程和二极管一样，也是内部电荷“建立”和“消散”的过程。因此BJT饱和与截止两种状态的相互转换也是需要一定的时间才能完成的。