第三章 集成逻辑门电路

教材：数字电子技术基础（“十五”国家级规划教材） 杨志忠 卫桦林 郭顺华 编著高等教育出版社2009年7月第2版； 2010年1月 北京 第2次印刷；第三章 集成逻辑门电路练习题P112【题3.1】在图P3.1所示的电路中，发光二极管正常发光的电流范围是8mA ≤I D ≤12mA ，正向压降为2V ，TTL 与非门输出高电平U OH =3V ，输出高电平电流I OH =-300uA ，输出低电平U OL =0.3V ，输出低电平电流I OL =20mA 。

分别求出图P3.1（a ）和（b ）中电阻RL1和RL2的取值范围。

解题思路：选择限流电阻R 的原则是既保证发光二极管正常工作又要保证门的输出电流不超载。

解：（a ）、电路采用输出低电平驱动发光管；此时流过发光管的电流1CC D OL D L V V V I R −−=；根据发光管的工作条件：8mA ≤I D ≤12mA （最大电流小于门的最大输出电流I OL =20mA ），所以可以得到：1225337.5L R Ω≤≤Ω，门电路输出高电平时发光管熄灭电流为零。

（b ）、电路采用输出高电平驱动发光管；此时流过发光管的电流2CC D D OH L V V I I R −=+；根据发光管的工作条件：8mA ≤I D ≤12mA ，所以可以得到：2256.4389.6L R Ω≤≤Ω，同时门电路输出低电平时，门的最大灌入电流要小于I OL =20mA ，由此得到2 4.723520CC OL L OL V V V R I mA−≥==Ω，所以综上所述限流电阻应该为：2256.4389.6L R Ω≤≤Ω。

【3.2】、在图P3.2（a ）~（g ）所示的TTL 门电路中，已知开门电阻R ON =3K Ω，关门电阻R OFF =0.8K 。

试判断哪些门电路能正常工作？哪些门电路不能正常工作？并且写出能正常工作电路的输出逻辑函数表达式。

解题思路：了解各类门电路的逻辑功能，明白TTL 门的开门电阻R ON ≥3K Ω时相当于在输入端得到高电平“1”，关门电阻R OFF ≤0.8K Ω时相当于在输入端得到低电平“0”。

第3章逻辑门电路3.1 概述逻辑门电路:用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。

简称门电路.用逻辑1和0 分别来表示电子电路中的高、低电平的逻辑赋值方式，称为正逻辑,目前在数字技术中，大都采用正逻辑工作；若用低、高电平来表示，则称为负逻辑。

本课程采用正逻辑。

获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态.在数字集成电路的发展过程中，同时存在着两种类型器件的发展。

一种是由三极管组成的双极型集成电路,例如晶体管-晶体管逻辑电路（简称TTL电路）及射极耦合逻辑电路（简称ECL电路）.另一种是由MOS管组成的单极型集成电路，例如N-MOS逻辑电路和互补MOS(简称COMS）逻辑电路。

3。

2 分立元件门电路3。

3.1二极管的开关特性3.2.2三极管的开关特性NPN型三极管截止、放大、饱和3种工作状态的特点工作状态截止放大饱和条件i B＝0 0＜i B＜I BS i B＞I BS工作特点偏置情况发射结反偏集电结反偏u BE〈0，u BC〈0发射结正偏集电结反偏u BE>0，u BC〈0发射结正偏集电结正偏u BE〉0，u BC〉集电极电流i C＝0 i C＝βi B i C＝I CSce间电压u CE＝V CC u CE＝V CC－i C R cu CE＝U CES＝0.3Vce间等效电阻很大，相当开关断开可变很小，相当开关闭合3.2。

3二极管门电路1、二极管与门2、二极管或门u A u B u Y D1D20V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V0V4。

3V4。

3V4.3V截止截止截止导通导通截止导通导通3。

2.4三极管非门3。

2。

5组合逻辑门电路1、与非门电路2、或非门电路3.3 集成逻辑门电路一、TTL与非门1、电路结构(1）抗饱和三极管作用：使三极管工作在浅饱和状态。

因为三极管饱和越深，其工作速度越慢，为了提高工作速度，需要采用抗饱和三极管。

构成:在普通三极管的基极B和集电极C之间并接了一个肖特基二极管(简称SBD）。

路。

简称门电路。

5V一、TTL 与非门图3-1 典型TTL 与非门电路3.2 TTL 集成门电路•数字集成电路中应用最广的为TTL 电路（Transister-Transister-Logic 的缩写）•由若干晶体三极管、二极管和电阻组成，TTL 集成电路有54/74系列　①输出高电平UOH 和输出低电平UOL 。

　•输出高电平U OH：至少有一个输入端接低电平时的输出电平。

•输出低电平U OL：输入全为高电平时的输出电平。

• 电压传输特性的截止区的输出电压UOH=3.6V，饱和区的输出电压UOL=0.3V。

一般产品规定U OH≥2.4V、U OL＜0.4V时即为合格。

　二、TTL与非门的特性参数③开门电平U ON 和关门电平U OFF 。

　开门电平U ON 是保证输出电平达到额定低电平(0.3V )时，所允许输入高电平的最低值，表示使与非门开通的最小输入电平。

通常U ON =1.4V ，一般产品规定U ON ≤1.8V 。

　关门电平U OFF 是保证输出电平为额定高电平(2.7V 左右)时，允许输入低电平的最大值，表示与非门关断所允许的最大输入电平。

通常U OFF ≈1V ，一般产品要求U OFF ≥0.8V 。

5). 扇入系数Ni和扇出系数N O　是指与非门的输入端数目。

扇入系数Ni是指与非门输出端连接同类门的个数。

反扇出系数NO映了与非门的带负载能力。

6）输入短路电流I IS 。

　当与非门的一个输入端接地而其余输入端悬空时，流过接地输入端的电流称为输入短路电流。

7）8）平均功耗P　指在空载条件下工作时所消耗的电功率。

三、TTL门电路的改进　74LS系列　性能比较好的门电路应该是工作速度既快，功耗又小的门电路。

因此，通常用功耗和传输延迟时间的乘积(简称功耗—延迟积或pd积)来评价门电路性能的优劣。

74LS系列又称低功耗肖特基系列。

74LS系列是功耗延迟积较小的系列(一般t pd＜5 ns，功耗仅有2 mW) 并得到广泛应用。

《电子技术基础与技能》教案-集成逻辑门电路第一章：集成逻辑门电路概述教学目标：1. 理解集成逻辑门电路的概念和分类。

2. 掌握集成逻辑门电路的基本原理和特性。

3. 能够分析集成逻辑门电路的应用和实际意义。

教学内容：1. 集成逻辑门电路的概念和分类。

2. 集成逻辑门电路的基本原理和特性。

3. 集成逻辑门电路的应用和实际意义。

教学方法：1. 采用讲授法，讲解集成逻辑门电路的概念、分类、原理和特性。

2. 通过举例和实际案例，分析集成逻辑门电路的应用和实际意义。

3. 引导学生进行思考和讨论，提高对集成逻辑门电路的理解和认识。

教学评估：1. 进行课堂问答，检查学生对集成逻辑门电路概念和分类的理解。

2. 布置课后习题，巩固学生对集成逻辑门电路原理和特性的掌握。

3. 组织小组讨论，评估学生对集成逻辑门电路应用和实际意义的理解。

第二章：与门（AND Gate）教学目标：1. 理解与门的概念和功能。

2. 掌握与门的真值表和逻辑表达式。

3. 能够分析与门的应用和实际意义。

教学内容：1. 与门的概念和功能。

2. 与门的真值表和逻辑表达式。

3. 与门的应用和实际意义。

教学方法：1. 采用讲授法，讲解与门的概念和功能。

2. 通过举例和实际案例，分析与门的应用和实际意义。

3. 引导学生进行思考和讨论，提高对与门的真值表和逻辑表达式的理解。

教学评估：1. 进行课堂问答，检查学生对与门概念和功能的理解。

2. 布置课后习题，巩固学生对与门的真值表和逻辑表达式的掌握。

3. 组织小组讨论，评估学生对与门应用和实际意义的理解。

第三章：或门（OR Gate）教学目标：1. 理解或门的概念和功能。

2. 掌握或门的真值表和逻辑表达式。

3. 能够分析或门的应用和实际意义。

教学内容：1. 或门的概念和功能。

2. 或门的真值表和逻辑表达式。

3. 或门的应用和实际意义。

教学方法：1. 采用讲授法，讲解或门的概念和功能。

2. 通过举例和实际案例，分析或门的应用和实际意义。

第三章集成逻辑门电路一、选择题1、三态门输出高阻状态时,( )就是正确的说法。

A、用电压表测量指针不动B、相当于悬空C、电压不高不低D、测量电阻指针不动2、以下电路中可以实现“线与”功能的有( )。

A、与非门B、三态输出门C、集电极开路门D、漏极开路门3.以下电路中常用于总线应用的有( )。

A、TSL门B、OC门C、漏极开路门D、CMOS与非门4.逻辑表达式Y=AB可以用( )实现。

A、正或门B、正非门C、正与门D、负或门5.TTL电路在正逻辑系统中,以下各种输入中( )相当于输入逻辑“1”。

A、悬空B、通过电阻2、7kΩ接电源C、通过电阻2、7kΩ接地D、通过电阻510Ω接地6.对于TTL与非门闲置输入端的处理,可以( )。

A、接电源B、通过电阻3kΩ接电源C、接地D、与有用输入端并联7.要使TTL与非门工作在转折区,可使输入端对地外接电阻RI( )。

A、＞RONB、＜ROFFC、ROFF＜RI＜ROND、＞ROFF8.三极管作为开关使用时,要提高开关速度,可( )。

A、降低饱与深度B、增加饱与深度C、采用有源泄放回路D、采用抗饱与三极管9.CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点就是( )。

A、微功耗B、高速度C、高抗干扰能力D、电源范围宽10.与CT4000系列相对应的国际通用标准型号为( )。

A、CT74S肖特基系列B、 CT74LS低功耗肖特基系列C、CT74L低功耗系列D、 CT74H高速系列11.电路如图(a),(b)所示,设开关闭合为1、断开为0;灯亮为1、灯灭为0。

F 对开关A、B、C的逻辑函数表达式( )。

F1F 2(a)(b)Ａ.C AB F =1 )(2B A C F +=Ｂ.C AB F =1 )(2B A C F +=Ｃ. C B A F =2 )(2B A C F +=12.某TTL 反相器的主要参数为IIH ＝20μA;IIL ＝1、4ｍA;IOH ＝400μA;水IOL ＝14ｍA,带同样的门数( )。

第一节逻辑门电路（一）教学目的：让学生掌握与门电路的工作原理及符号教学重点：与门电路的逻辑关系教学难点：与门电路的工作原理教学方法：讲授法教学课时：一课时教学过程：一、复习提问：晶体管反相是如何工作的？加速电容有何作用？二、新授：（一）概述：1、逻辑门电路的定义：是指具有多个输入端和一个输出端的开关电路。

2、逻辑电路中0和1的含义：表示两种对立的状态。

并不表示数量的大小。

0和1分别称为逻辑0和逻辑1 3、正、负逻辑体制：若1表示高电平，0表示低电平，称为正逻辑；若1表示低电平，0表示高电平，则称为负逻辑4、基本的逻辑门电路有：与门、或门、非门8.3.1 与门电路一、与逻辑关系当一件事情的几个条件全部具备之后，这件事情才能发生，否则不发生。

这样的因果关系称为与逻辑关系。

举例说明:以开锁为例和书上的开关串联为例。

让学生联系生活说明有哪些常见的与逻辑。

（讨论）二、与门电路1、电路图电路如右图8-9所示3、真值表4、逻辑符号图8－10 与门逻辑符号对于与门电路要重点讲解，但对于其他门电路在相同内容和相似的分析过程中不再重复。

以留给学生一定的思考空间，也为学生的个性化发展提供的前提。

4、逻辑函数式Y＝A·B （中间的点乘也可以去掉）小结：与逻辑关系的定义（强调所有条件均具备）第一节逻辑门电路（二）教学目的：让学生掌握门电路的基本类型教学重点：门电路的逻辑关系教学难点：各门电路的逻辑关系与逻辑表式与真值表的联系教学方法：讲授法教学过程：一、复习提问：1、什么叫与逻辑关系？与门电路的符号怎么画？其功能是什么？二、新授：(一) 或门电路：1、或逻辑关系在决定一件事的各种条件中，到少具备一个条件，这件事就会发生。

这样的因果关系称为或逻辑关系。

举例说明:以开锁为例和书上的开关并联为例。

让学生联系生活说明有哪些常见的或逻辑。

（讨论）2、或门电路（1）、电路图电路如下图8-12所示图8-12 二极管或门电路（1）、真值表V a、V b有一个是高电平（5V）：V o 为高电平；V a、V b两个都为低电3、逻辑符号图8－13 或门逻辑符号4、逻辑函数式Y ＝A ＋B（二）、非门电路：1、1、非逻辑关系：事情和条件总是呈相反状态。