当前位置：文档之家 › 基本门电路

基本门电路

  • 格式：ppt
  • 大小：1.46 MB
  • 文档页数：80

下载文档原格式

  / 80

合集下载

基本逻辑门电路

基本逻辑门电路

基本逻辑门电路————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第一节基本逻辑门电路1.1 门电路的概念：实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。

实现与运算的叫与门，实现或运算的叫或门，实现非运算的叫非门，也叫做反相器，等等（用逻辑1表示高电平；用逻辑0表示低电平）11.2 与门：逻辑表达式F＝A B即只有当输入端A和B均为1时,输出端Y才为1,不然Y为0.与门的常用芯片型号有:74LS08,74LS09等.11.3 或门：逻辑表达式F＝A+ B即当输入端A和B有一个为1时,输出端Y即为1,所以输入端A和B均为0时,Y才会为O.或门的常用芯片型号有:74LS32等.11.4．非门逻辑表达式F=A即输出端总是与输入端相反.非门的常用芯片型号有:74LS04,74LS05,74LS06,74LS14等.11.5．与非门 逻辑表达式 F=AB即只有当所有输入端A 和B 均为1时,输出端Y 才为0,不然Y 为1.与非门的常用芯片型号有:74LS00,74LS03,74S31,74LS132等.11.6．或非门： 逻辑表达式 F=A+B即只要输入端A 和B 中有一个为1时,输出端Y 即为0.所以输入端A 和B 均为0时,Y 才会为1.或非门常见的芯片型号有:74LS02等.11.7．同或门: 逻辑表达式F=A B+A BA F B11.8.异或门：逻辑表达式F=A B+A B=AF B11.9.与或非门：逻辑表逻辑表达式F=AB+CD AB C F D11.10.RS 触发器：电路结构把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS 触发器，其逻辑电路如图7.2.1.(a)所示。

它有两个输入端R 、S 和两个输出端Q 、Q 。

工作原理 :基本RS 触发器的逻辑方程为：根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:1.当R=1、S=0时，则Q=0,Q=1,触发器置1。

数字逻辑课件——门电路概述

数字逻辑课件——门电路概述

其中，i为流过二极管的电流；u为加到二极
管两端的电压；UT
kT q
k为玻耳兹曼常数，T为热力学温度，q为电子电荷， 在常温下（即结温为27℃，T = 300K），VT ≈26mV； IS为反相饱和电流。
它和二极管的材料、工艺和尺寸有关，但对每只二 极管而言，它是一个定值。
9
i
二极管的特性也可用图 2-1-4的伏安特性曲线描 述。
5
2.1.2 半导体器件的开关特性
▪ 1. 半导体二极管的开关特性
因为半导体二极管具有单向导
电性，即外加正电压时导通，
+VCC
外加反电压时截止，所以它相
当于一个受外加电压极性控制
D
R
的开关，
uI
uO
S
如果用它取代图2-1-1中的S， 图2-1-3 二极管开关电路 就得到了图2-1-3所示的二极
管开关电路。
•以图2-1-10为例，设图中MOS管为
N沟道增强型，它的开启电压为UTN ， 则当uI = uGS < UTN时，MOS管工作
在截止区，D-S之间没有形成导电 沟道，沟道间电阻为109～1010Ω， 呈高阻状态，因此D-S间的状态就
像开关断开一样。
图2-1-10 MOS管的 开关电路
20
当uI = uGS > UTN时，且uGD > UTN，则
当uI ≤ 0时，uBE ≤ 0，三极管工
作在截止区，其工作特点是基极电
流iB ≈ 0，集电极电流iC = ICE
≈ 0，因此三极管的集-射极之间 相当于一个断开的开关。
输出电压为uo = UOH ≈ VCC 。
图2-1-7 双极型三 极管开关电路
16

基本逻辑门电路

基本逻辑门电路

=2V。
D(1 .4V,0.3V)
2 .0
1 .5
E(3 .6V,0 .3V)
1 .0
（5）阈值电压Vth——电压传输V O L特（ m a性x ）0 .5的0过.4V 渡区D 所对应的E 输入电
压
，
即
决
定
电
路
截
止和
导
通
的分
界线 Vo (V ) 0 .5
，1 .0
也1 .5
是2 .0
决2 .5
定输出 3 .0 3 .5 4 .0
1 1
33
D
A
31
T1A
T22A T22 B
13
T1 B
B
L
3
1
2T3 R3
A ≥1 B
L=A+B
3．与或非门
R1 A
R2
R1B
1
+V CC R4
3
T2 4
1 1
33
D
A1 A2
31
T1A
T22A T22B
13
T1 B
B1 B2
3
L
1
2T3 R3
4．集电极开路门（ OC门）
在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与 逻辑，称为线与。普通的TTL门电路不能进行线与。 为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路——集电极开路门。
所以该电路满足与非逻辑关系，即： LABC
D1
A
D2
B
C
D3
R 3kΩ
P D4
D5 1
R1 4.7kΩ
+VCC（+5V）
Rc 1kΩ
3

基本门电路

基本门电路

基本门电路是由一组晶体管（或其他驱动电路）组成的简单电路，用
于处理逻辑信号。

用来实现电路中的逻辑功能，即两个输入控制一个
输出，是电子设计中最基本的电路单元，其中包括与门，非门，或和
电路，非电路等。

基本门电路通常由一个或多个晶体管和一些支持元件组成，用来将一
种电路信号（如时钟）转换为另一种（如控制信号）。

基本门电路结
构由两种晶体管组成：NPN 和 PNP 晶体管。

两种类型的晶体管都有特定的采用特定的特性，这种特性确定了驱动所需的信号电平类型，并
使栅极或集电极可用于信号输出。

基本门电路可以实现对输入信号的控制，并产生出相应的输出。

它的
基本结构可以在任何电路中使用，以控制或变换各个信号，如果要求
更大规模的逻辑电路，可以将多个门接入一个电路。

基本门电路又称为“二进制逻辑门”，因为它仅接受二进制信号。

它可
以处理简单的数字信号，或者结合其他元件来处理更复杂的数字信号。

一些基本门电路还用来处理控制信号和脉冲，这样可以控制复杂的电路，调整信号，增强信号和进行转换。

总之，基本门电路是电子设备中最主要的部分，它的大部分工作有时
不能直接见到，但却在很多高级电子系统中发挥着重要作用，并有助
于解决电子系统对控制和变换信号的问题。

三个基本门电路代数式,图符号及真值表

三个基本门电路代数式,图符号及真值表

逻辑门电路的逻辑关系、符号以及真值表一、与门电路1.1与逻辑关系图1.1中只有当2个开关都闭合时，灯泡才亮；只要有1个开关断开，灯泡就不亮。

这就是说，“当一件事情（灯亮）的几个条件（两个开关都闭合）全部具备之后，这件事情（灯亮）才能发生，否则不发生”。

这样的因果关系称为与逻辑关系。

图1.1 与逻辑关系电路图1.2与门电路能实现与逻辑功能的电路称为与门电路。

图7-5是具有2个输入端的二极管与门电路。

A，B为输入端，假定它们的低电平为0V，高电平为3V，Y为信号输出端。

图1.2与门电路(1) 当A，B都处于低电平0V时，二极管VD1，VD2同时导通，Y=0V，输出低电平。

（忽略二极管的正向压降，下同）。

(2) 当A=0V，B=3V时，VD1优先导通，Y被箝位在0V，VD2反偏而截止。

(3) 当A=3V，B=0V时，VD2优先导通，Y被箝位在0V，VD1反偏而截止。

(4) 当A，B都处在高电平3V时，VD1与VD2均截止，Y 端输出高电平（即3V）。

与逻辑关系的逻辑函数表达式为Y=A*B。

表1.1是与门真值表，从真值表可以看出，与门电路的逻辑功能是“有0出0，全1出1”。

与门的逻辑符号如图1.3所示。

表1.1 与门真值表图1.3与门的逻辑符二、或门电路2.1或逻辑关系图2.1中电路由2个开关和灯泡组成。

由图可知，在决定一件事情的各种条件中，至少具备一个条件，这件事情就会发生，这种因果关系称为或逻辑关系。

图2.1 或逻辑关系电路图2.2或门电路能实现或逻辑关系的电路称为或门电路。

图2.2所示为具有2个输入端的二极管或门电路。

图2.2 或门电路真值表见表2.1，从真值表可以看出，或门的逻辑功能为“有1出1，全0出0”。

或门的逻辑符号如图2.3所示。

表2.1 或门真值表图2.3 或门逻辑符号三、非门电路（反相器）3.1非逻辑关系如图3.1开关与灯泡并联，当开关断开时，灯亮；开关闭合时，灯不亮。

这就是说，“事情（灯亮）和条件（开关）总是呈相反状态”，这种关系称为非逻辑关系。

基本门电路逻辑符号

基本门电路逻辑符号

1、基本门电路逻辑符号：1与门（And）或门（OR）非门（not）与非门（nand）或非门（nor）与或非（xor）2、Quartus II是Altera公司新一代的EDA设计工具，由该公司早先的MAXPLUSII演变而来，3、Quartus II集成开发环境的设计流程设计输入约束输入综合布局布线时序分析仿真器件编程与配置4、可编程逻辑器件PLD：低密度可编程逻辑器件（LDPLD）高密度可编程逻辑器件（HDPLD）5、EDA中文意思：电子设计自动化，由Electronic、Design、Automation。

6、HDL中文意思：硬件描述语言，由Hardware、Description、Language。

7、一个电路的HDL模块定义由：关键字module+名字开始，以endmodule结束8、一个电路的HDL模块声明由：模块名字和模块输入输出端口列表。

9、模块的端口类型有：输入端口（input）、输出端口（output）、输入/输出双向端口（inout）。

10、变量类型：wire线网型、 reg寄存器型、 memory寄存器型。

11、由持续赋值语气Assign赋值的变量必须定义：Wire类型12、在Always过程语句中被赋值变量必须定义为：reg类型13、在模块的端口声明部分如何说明总线型多位信号的位宽。

Wire[7:0] data；//说明一个8位数据总线data为wire型；Wire[31:0]adder；//说明一个32位地址总线adder为wire型。

14、wire类型变量和reg类型变量差别是什么？除了表示组合逻辑电路中的连接线，reg型变量还可以在时序电路中对应具有状态保持作用电路元件，根本区别就在于：reg型变量在定义时默认的初始值为不定值x，在设计时要求放在always过程语句内部通过过程赋值语句赋予明确的值。

如果寄存器变量没有得到新的赋值，它将一直保持原有的值不变。

15、LED数码管中分为：共阴极和共阳极。

3-1 基本门电路


• 真值表
AB 00 01 10 11
逻辑表达式
F=A⊙B= AB+AB
F 1
多变量同或的逻辑特性：
0 偶数个0相同或，结果
0 为1；奇数个0相同或， 1 结果为0。
正逻辑与负逻辑
• 正逻辑:用“1”表示高电平，“0”表示低 电平。
• 负逻辑:用“1”表示低电平，“0”表示高 电平的。
• 同一个电路，采用不同的逻辑体制，会获 得不同的门电路。如：
1
1
0
与非运算F=A B
或非门
• 将或功能的结果取反得到或非逻辑关系。
• 实现或非逻辑关系的电路称为或非门。
• 真值表
逻辑表达式
A
B
F
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
或非运算 F=A+B
异或门
• 当输入变量的值不同时，输出为1；输入变
量的值相同时，输出为0，得到异或运算。
• 实现异或逻辑关系的电路称为异或门。
• 真值表
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
逻辑表达式
F
F=AB=AB=AB
0
多变量时
0 0
F=ABC…=ABC…=AB
1C与门源自• Flash两个开关串联控制一盏灯 • 两个条件都成立，结果才成立
AB C
两个开关A、B 控制一盏灯C
或门
• 在逻辑问题中，如果决定某一事件发生的多个条 件中，只要有一个或一个以上条件成立，事件便 可发生，则称这种因果关系为或逻辑。
– 正与门负或门 – 同理，正或门负与门

《基本门电路》课件


04
基本门电路的实例分析
与门的实例分析
总结词
实现逻辑与运算
详细描述
与门是一种基本的逻辑门电路，它实现逻辑与运算。当 输入信号同时为高电平时，输出信号为高电平；当输入 信号中至少有一个为低电平时，输出信号为低电平。
或门的实例分析
总结词
实现逻辑或运算
详细描述
或门是一种基本的逻辑门电路，它实现逻辑或运算。当输入信号中至少有一个为高电平时，输出信号为高电平； 当输入信号同时为低电平时，输出信号为低电平。
总结词
与非门是一种逻辑门电路，其输出信号在任一输入信号为高电平时为低电平，在所有输 入信号都为低电平时为高电平。
详细描述
与非门的符号通常是一个方框，其中有两个输入端和一个输出端。当两个输入端中至少 有一个输入高电平时，输出端输出低电平；当两个输入端都输入低电平时，输出端输出
高电平。与非门具有与非逻辑功能，可以实现信号的逻辑组合、控制和互锁等功能。
门电路的分类
总结词：分类标准
详细描述：根据其功能和结构，门电路可以分为多种类型，如与门、或门、非门 等。这些不同类型的门电路具有不同的输入和输出逻辑关系。
门电路的应用
总结词：实际应用
详细描述：门电路在计算机、通信、控制等领域有广泛的应用。例如，计算机的CPU内部就大量使用了门电路来实现各种逻 辑运算和数据处理功能。
或非门的符号与特性
总结词
或非门是一种逻辑门电路，其输出信号仅在所有输入信 号都为低电平时才为低电平。
详细描述
或非门的符号通常是一个方框，其中有两个输入端和一 个输出端。当两个输入端中至少有一个输入低电平时， 输出端输出低电平；当两个输入端都输入高电平时，输 出端输出高电平。或非门具有或非逻辑功能，可以实现 信号的逻辑组合、控制和互锁等功能。

基本门电路和中规模集成电路的基本内容

基本门电路和中规模集成电路的基本内容一、基本门电路基本门电路是数字电路中最基本的逻辑电路，由逻辑门组成。

逻辑门是由晶体管或其他电子元件构成的电路，根据输入信号的逻辑关系产生输出信号。

常见的基本门电路有与门、或门、非门等。

1. 与门（AND Gate）与门是一种逻辑门电路，具有两个或多个输入端和一个输出端。

当所有输入端同时为高电平时，输出端才为高电平；反之，只要有一个输入端为低电平，输出端就为低电平。

与门常用符号是一个带有圆点的加号“•”，也可以用带有圆圈的字母“AND”表示。

2. 或门（OR Gate）或门是一种逻辑门电路，具有两个或多个输入端和一个输出端。

当任意一个输入端为高电平时，输出端就为高电平；只有所有输入端都为低电平时，输出端才为低电平。

或门常用符号是一个加号“+”，也可以用字母“OR”表示。

3. 非门（NOT Gate）非门是一种逻辑门电路，只有一个输入端和一个输出端。

当输入端为高电平时，输出端为低电平；当输入端为低电平时，输出端为高电平。

非门常用符号是一个小圈圈，也可以用字母“NOT”表示。

以上是最基本的三种逻辑门电路，它们可以通过组合和连接来构成更复杂的逻辑电路，实现更复杂的逻辑功能。

二、中规模集成电路中规模集成电路（Medium Scale Integrated Circuit，简称MSI）是介于小规模集成电路（SSI）和大规模集成电路（LSI）之间的一种集成电路。

MSI通常包含10到100个逻辑门电路，用于实现中等复杂的逻辑功能。

MSI的主要特点是集成度相对较高，占用空间小，功耗低，成本相对较低。

它可以实现常见的逻辑功能，如加法器、译码器、多路选择器等。

1. 加法器加法器是一种常见的中规模集成电路。

它可以实现二进制数的加法运算。

常见的加法器有半加器、全加器和并行加法器。

半加器可以对两个二进制位进行加法运算，但不考虑进位问题；全加器可以对两个二进制位和一个进位位进行加法运算；而并行加法器可以同时对多个二进制数进行加法运算。

8个基本门电路国际标

8个基本门电路国际标
1、与门：实现逻辑“乘”运算的电路，有两个以上输入端，一个输出端(一般电路都只有一个输出端,ECL电路则有二个输出端)。

只有当所有输入端都是高电平（逻辑“1”）时，该电路输出才是高电平（逻辑“1”），否则输出为低电平（逻辑“0”）。

2、或门：实现逻辑加的电路,又称逻辑和电路,简称或门。

此电路有两个以上输入端,一个输出端。

只要有一个或几个输入端是“1”,或门的输出即为“1”。

而只有所有输入端为“0”时,输出才为“0”。

3、非门：实现逻辑代数非的功能，即输出始终和输入保持相反。

4、与非门：若当输入均为高电平1，则输出为低电平0；若输入中至少有一个为低电平0，则输出为高电平1。

与非门可以看作是与门和非门的叠加。

5、或非门：具有多端输入和单端输出的门电路。

当任一输入端(或多端)为高电平（逻辑“1”）时，输出就是低电平（逻辑“0”）；只有当所有输入端都是低电平（逻辑“0”）时，输出才是高电平（逻辑“1”）。

5、EDA中文意思：电子设计自动化，由Electronic、Design、Automation。

6、HDL中文意思：硬件描述语言，由Hardware、Description、Language。

7、一个电路的HDL模块定义由：关键字module+名字开始，以endmodule结束
8、一个电路的HDL模块声明由：模块名字和模块输入输出端口。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

5.2 电路的主要性能
2．功耗 所有的电路都需要有直流电源供电，从电源中获得的能量 在电路中将以热的形式耗散掉。由于硅材料的性质决定了 晶体管的性能会随温度有明显的变化，因而通常电路的 PN结温度不能超过200℃、(一般商用电路，其最高工作 温度规定为65℃或75℃)，这样就对电路的总功耗有一限 制。 电路的功耗有两种成分，一种是静态功耗，另一种是动 态功耗。静态功耗取决于电路处于稳定的逻辑状态时的电 流，动态功耗则取决于在逻辑状态发生变化的过程中额外 的那部分交流电流。 由于电路中器件数目增加时。电路的功耗会随着加大路 中每一器件的功耗必须设法设计得越小越好。
但实际上，在数字电路中的波形都存在一个正升过程和下 降过程，而且对于所有的电路，当输人电压发生变化时， 输出电压总是需要一段时间后才会响应。图5-2表示了反 相器的逻辑符号、输入电压和输出电压的波形。从图中可 以看出，当输入电压从高电平变化到低电平时，输出电平 要经过一个上升时间才能达到稳定的高电平；同样，当输 入从低电平变化到高电平时，输出电乎要经过一个下降时 间才能达到稳定的低电平。我们把电平从稳定状态高电平 的10％转变到高电平90％时所需的时间定义为上升时间 tLH；反之把电平从高电平的90％转变到高电平的10％时 所需的时间定义为下降时间tHL。
C
5.4饱和型与非饱和型双极型数字集成电路
双极型的数字集成电路可以分成两类：饱和型与 非饱和型。典型的饱和型双极集成电路为晶体管 一晶体管逻辑(TTL)，非饱和型的是发射极耦合逻 辑(ECL)。它们的区别在于电路工作时双极型晶体 管是否饱和。 当晶体管饱和时(处在图5-6的Q点时)，基极发 射极电压VBE变得比收集极—发射极电压VCE还 大。对于NPN结构晶体管来说，两个PN结都成为 正向偏置，且基极端变为最正端。由于发射结和 收集结都向基区注入电子，正常的晶体管效应消 失，收集极电流被限制在对应的Q点，而不再受 基极电流或电压的控制。
5.1 数字信号的特征
在数字电路中常有一时钟信号来控制各个门电路 的工作。一般希望电路的上作频率越高越好，但 是当工作频率增大到一定时，必须考虑各个门电 路是否有足够的时间完成响应。如果来不及响应， 就会导致信息传播过程中发生错误。 如图5-4所示，当时钟频率较低时，电路能安全可 靠地运行。当时钟频率接近于最大工作频率时， 信号仍能正常地作出响应，即信号仍能达到规定 的高电平和低电平。但当时钟频率超过最大工作 频率时，响应信号就发生畸变，即响应信号在未 达到规定的高电平时就开始下降，而下降时也不 能达到规定的低电平。
5.1 数字包括很多方面，但最重要的是速度、功耗和所 占硅片的面积。 1．速度 速度是指电路能够可靠工作时的最大频率。一个反相器的 最大工作频率可近似表达 1
f max 0.8 tHL tLH
电路的速度越高，则电路在每秒内可以处理的数据量就越 大。 一个数字电路中会有成千上万个电路单元，面每个电路 单元由于其功能和设计的不同，它们的响应时间会有差异， 因此最高时钟频率取决于响应最慢的电路单元或者最慢的 通路(path)。 在电路设计中，最重要的任务之一是找出哪一个单元或 者哪一条通路的响应时间最长，并且设法缩短它的响应时 间以提高整个电路的工作速度。
5.1 数字信号的特征
在讨论各种基本的门电路之前，先介绍一下数字 集成电路中数字信号的特性。 数字电路所耍处理的信息是逻辑变量，它有0和 1两种状态。当输人或输出电平为低即为VL时， 对应于0逻辑状态，当电平为高即为VH时，则对 应于1逻辑状态。理想的数字信号波形示于图5.1
5.1 数字信号的特征
5.3 双极晶体管的开关特性
共发射极双极型晶体管可作为开关，它的电路如图5-5(a)， 其近似的大信号模型如图5-5(b)，传输特性(即输入与输山 的关系)见图5-5(c)。
5.3 双极晶体管的开关特性
当输入电压VIN小于300 mV时，晶体管处于关断状态，收 集极电流可以忽略，RL上没有电压降，因而输出电压 VOUT=VCC。而当输入电压VIN升到0.6 V时，收集极电 流快速上升，这时晶体管处于导通状态，输出电压迅速下 降。在这一电压范围内，基极电流 (为 I )也同样快速增 大。为了防止基极电流过大，最大的直流电压必须限制在 0.7V左右。 可以用图5-6来分析晶体管的开关特性，图中把负载线(其 斜率为1/RL)同时画在晶体管的 IC VCE 曲线上，它比图55(b)的简单模型有受精确的传输特性，而且可以看出晶体 管只有饱和特性。即当VIN增加时，工作点从P点移到Q点， Q点的VCE值就固定在收集极饱和电压Vsat上，如再增加 VIN，Vsat也不再变化。Vsat的典型值约为200 mV。
5.1 数字信号的特征
另外一个重要参数称为传播延迟tp它被定义为当输入电平 和输出电平各达到总电平的50％时两者之间的时间差。对 于输出电平的上升阶段，传播延迟tp记为tp,LH，对于输出 电平的下降阶段tp记为tp,HL通常上升边的参数与下降边的 不相等。 另一个影响电路响应时间的重要因素是电路的负载情况。 通常一个门电路的输出连接下一级门电路的输入，如图53所示。我们把连接有多少个下一级的输入端数目称为期 出数F(fan-out)。当F增加时，门电路的负载就加重，因而 造成响应时间加长。
5.2 电路的主要性能
3．芯片面积 电路的物理版图尺寸将决定芯片面积的大小。 芯片尺寸不仅影响成本，还会受到管壳容积的限 制、出此尽可能采用最小的工艺尺寸来减小芯片 而积。但是我们从下面的讨论中可以看到，电路 单元的物理尺寸还取决于电路设计方法。 一般来讲，要同时做到速度快、功耗低和面积 小是很困难的，通常要做一些折衷，例如为了达 到更快的速度，电路的功耗就只能大一些。