2.1 分立元件门电路

知识就是力量青肯肯肯色書色青書■^希第二节TTL集成门电路培工院电子081班李红丙【教学目标】1.知识目标（1）理解分立元件构成的与门、或门及非门的模拟电路构成和工作原理;（2）掌握分立元件与门、或门及非门的逻辑符号和输入输出。

2.能力目标（1）通过电路原理的分析，让学生自己得到电路输入与输出的物理意义和数字表示的实际情况；（2）通过模拟电路的分析，培养学生电路分析，研究数字电路原理能力。

3•情感、态度与价值观让学生观察和体验模拟电路分析，由简入繁逐步学习，学会循序渐进地学习科学知识的态度。

【教学方法】阅读法、讲授法和讨论法【教学重点】1、用模拟电路功能分析法，研究简单的分立元件构成门电路的逻辑功能；2、掌握分立元件构集成的与门、或门及非门输入输出变化状态。

【教学难点】理解整个分立元件构成的与门、或门及非门的模拟电路的结构原理，知道元器件的参数和此参数的意义。

教学阶段&— V通过对前面所学模拟电路的知识，告诉同学一.二极管构成的与门1•二极管构成的与门电路图：1 VCC=5VA —M ■_—丫 B —H —A ——教师引导 学生活动 说明知识就星力量2.逻辑符号:时，Y 的不同输出情引入新课们，模拟电路还可以构成数字电路，然后用 数字电路来完成集成块的设计等。

下面是一一 个分立元件构成的电路引起学生 对本节课 的兴趣，和 前面所学 课程构成 对比 让学生成为 观察者而不 仅仅是被动 的接受者让学生跟 着老师，一 起分析电 路，得出A 、B 两不 同的输入 加深学生对TTL 与非门的认识和理知识就是力量教学阶段教师引导学生活动说明护■■ft育K含肯夫口忑貝*意t 二& '星* * 1列出分立元件与门的真值表，如表9-1 , 再进行逻辑波形图的描绘，进一步理解与门的功4.表9-1 :A !B Y000010---- -----------------1001112输入端与门电路真值衰Y ------------------ —6.逻辑表达式：Y A ? B让学生明白真值表和逻辑表达式之间的转换让学生总结教师做引导，学生进行对真值表和逻辑关系所表示的含义进行理解知识就是力量教学阶段教师引导学生活动说杵杵-#明*-二.二极管构成的或门1.二极管构成逻辑或门电路图：VIG-rrt2.逻辑符号：A —{ IB4TJ Y 3•逻辑结构图：5.逻辑波形图: 要求学生从实验中找出造成误差的原因，并说出怎样来减小误差。

门电路——用以实现各种基本逻辑关系的电子电路正逻辑——用1 表示高电平、用0 表示低电平负逻辑——用0 表示高电平、用1 表示低电子的情况。

2.2 分立元件门电路2.2.1 二极管的开关特性图2.2.1二极管静态开关电路及其等效电路(a)电路图(b) 输入高电平时的等效电路(c)输入低电平时的等效电路二、动态开关特性在高速开关电路中，需要了解二极管导通与截止间的快速转换过程。

图２.２.２二极管动态开关特性(a)电路图(b)输入脉冲电压波形(c)实际电流波形当输入电压U I由正值U F跃变为负值U R的瞬间，V D并不能立刻截止，而是在外加反向电压U R作用下，产生了很大的反向电流I R，这时i D＝I R≈- U R／R ，经一段时间t rr后二极管V D才进人截止状态，如图3. 2. 3 (c) 所示。

通常将t rr称作反向恢复时间。

产生t rr的主要原因是由于二极管在正向导通时，P 区的多数载流子空穴大量流入N 区，N 区的多数载流子电子大量流入P 区，在P 区和N 区中分别存储了大量的电子和空穴，统称为存储电荷。

当U I由U F跃变为负值U R 时，上述存储电荷不会立刻消失，在反向电压的作用下形成了较大的反向电流I R ，随着存储电荷的不断消散，反向电流也随之减少，最终二极管V D转为截止。

当二极管V D由截止转为导通时，在P 区和N 区中积累电荷所需的时间远比t rr小得多，故可以忽略。

2. 2. 2 三极管的开关特性一、静态开关特性及开关等效电路2. 3.1 二极管门电路一、二极管与门电路图２.３.１二极管与门的工作原理二、二极管或门电路图２.３.２二极管或门的工作原理(a)电路图(b)逻辑符号(c)工作波形表2.3.1 或门输入和输出的逻辑电平表2.3.2 或门的真值表2.3.2 三极管非门电路图２.３.３三极管非门的工作原理(a)电路图(b)逻辑符号(c)工作波形表 2.3.3 非门的真值表２.３.３组合逻辑门电路图２.３.４与非门电路及其逻辑符号(a)电路图(b)逻辑符号二、或非门电路列出其真值表图2.3.5 或非门电路及其逻辑符号(a)电路图(b)逻辑符号2 . 4 . 1 TTL 与非门内部电路只需了解原理，外部特性要掌握。

一、总则1．本课程的教学目的和要求：本课程是我院计算机科学与技术专业的一门专业基础课程。

通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法，具有应用数字逻辑电路，初步解决数字逻辑问题的能力，为以后学习计算机组成原理、微机原理、单片机原理等后续课程的学习以及从事数字电子技术领域的工作打下扎实的基础。

2．本课程的主要内容：逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的化简方法。

半导体二极管、三极管、MOS管的开关特性。

CMOS、TTL集成逻辑门。

组合电路的基本分析和设计方法。

加法器、比较器、编码器和译码器、数据选择器和分配器，只读存储器。

基本、同步、主从、边沿触发器，时钟触发器功能分类及转换。

时序电路的基本分析和设计方法。

计数器、寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器。

多谐振荡器、施密特触发器。

数模、模数转换器。

3．教学重点与难点：教学重点是：逻辑代数的基本概念、公式、定理，逻辑函数的化简方法。

各种门电路的逻辑功能，两种集成逻辑门的电气特性。

各类触发器的逻辑功能及触发方式。

组合、时序电路的分析、设计方法。

常用典型组合、时序电路的功能、特点和应用。

典型中、大规模集成电路器件的功能和应用。

多谐、施密特、单稳的特点、功能、参数及应用。

数模、模数转换器的典型电路原理、输出量与输入量间的定量关系，特点、参数。

教学难点：逻辑代数的公式、定理的正确应用，逻辑函数化简的准确性。

集成逻辑门的电气特性。

组合、时序电路的设计。

触发器的触发方式以及脉冲产生，整形电路、数模、模数转换电路的工作原理。

4．本课程的知识范围及与相关课程的关系本课程是计算机科学与技术专业的硬件基础课程，其先修课为高等数学、普通物理、电路基础、模拟电路，后读课程为计算机组成原理、微机原理、单片机原理、计算机接口技术、计算机网络技术等。

5．教材的选用：数字电子技术基础简明教程（第二版）清华大学电子学教研组编余孟尝主编高等教育出版社1999年10月第2版二、课程内容及学时分配：第一章逻辑代数基础1．教学内容：概述逻辑代数、数制及其转换、BCD码。

分立元件门电路分立元件门电路是电路中常用的一种基础电路，分立元件门电路指的是由多个分立元件组成的门电路。

所谓分立元件，指的是常用的电子元器件，如二极管、电容器、电阻器、晶体管等。

门电路是通过特定的逻辑运算实现输入与输出之间的控制，实现数字信号的处理。

门电路分为多种类型，例如与门、或门、非门、与非门、或非门等。

1. 二极管二极管是一种半导体器件，其内部存在 P 型和 N 型半导体材料，具有单向导电性能。

在门电路中，二极管通常被用于反相器电路和限制器电路。

反相器电路是将输入信号取反的电路，其基本原理是将输入信号通过二极管拉电路限制在特定电平范围内，通过负反馈的方式实现信号的反相。

反相器电路通常采用晶体管与二极管两个元件组成，晶体管为提供放大作用，二极管为实现反相作用。

限制器电路是将输入信号限制在一定范围内的电路，使用二极管组成的限制器电路可以将输入信号限制在一定的电平范围内，防止电路崩溃或烧毁。

2. 电容器电容器是一种储存电能的器件，其内部存在正极板和负极板，两极板之间隔以电介质。

在门电路中，电容器可以用于记忆电路和滤波器电路。

记忆电路是将输出信号储存下来，在需要时进行读取的电路。

使用电容器组成的记忆电路可以将输入信号储存下来，通过二极管和晶体管进行读取，实现特定的逻辑运算。

滤波器是将特定频率范围内的信号通过，将其他频率的信号滤除的电路。

使用电容器和电阻器组成的滤波器可以将输入信号限制在一定的频率范围内，例如低通滤波器可以将高频信号滤除，高通滤波器则可以将低频信号滤除。

电阻器是一种控制电流大小的器件，其内部存在一定的电阻，在门电路中，电阻器常用于进行电平转换和限流保护。

电平转换是将信号从一种电平转换为另一种电平的过程，常用于门电路之间的连接。

使用电阻器组成的电平转换电路可以将电平高低进行变换，确保电路之间的匹配。

4. 晶体管晶体管是一种半导体器件，其内部存在多个 PN 结构组成的结构，具有放大作用。