用与非门实现与门或门或非门的逻辑关系 ppt课件

17.03.2021
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2. 逻辑状态赋值 在数字电路中，用逻辑0和逻辑1分别表示输入、
输出高电平和低电平的过程称为逻辑赋值。 经过逻辑赋值之后可以得到逻辑电路的真值表，
便于进行逻辑分析。
17.03.2021
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4. 非门（反相器）
1. 电路
非门 (a) 电路 （b）逻辑符号
17.03.2021
2. 工作原理
9 循环移位指令执行后结果（注意左/右、是否带 CF及移位次数）；
10 CMP指令执行后，结果及状态如何？
二、填空题（每空1分，共20分）
1 CPU内部结构（EU与BIU）；
2 基本总线周期长度（T1、T2、T3、TW*、T4）； 3 M分类，M存储单元最大数；
4 CPU与I/O接口之间交换信息种类，它们进入 CPU是通过AB/DB/CB中哪种总线？数据信号 分类，I/O端口最大数；
集成门电路：把构成门电路的元器件和连线都
制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了
集成门电路。现在使用最多的是CMOS和TTL集成门
电路。 17.03.2021
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1. 二极管与门电路
1. 电路
2. 工作原理
A、B为输入信号 （+3V或0V）
F 为输出信号 VCC＝+12V
表2-1 电路输入与输出电压的关系
若在内存缓冲区中有一个数据块,起始地址为BLOCK,数据块中 的数据有正负,要求把其中的正负数分开,分别送至同一段的两个缓 冲区,存放正、负数的起始地址分别为PLUS、MINUS.
START： MOV SI， OFFSET BLOCK MOV DI， OFFSET PLUS MOV BX，OFFSET MINUS MOV CX，COUNT

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门电路
• 门电路中的开关不能使用机械开 关，因为机械开关不仅体积大、 寿命短、 操作不方便，而且开关 的速度低。在现代高速电子控制 系统中，开关每秒可能要开合上 亿次，机械开关是绝对无法胜任 的，必须使用电子开关，即用晶 体管或MOS管做成的开关。例如， 用晶体三极管代替上图中开关得 到的电路，如图3 -51所示。
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数字集成电路
• 数字集成电路有多种类型，最常用的有 TTL和CMOS两种。
• TTL (晶体管-晶体管逻辑)电路是用普 通晶体三极管构成的集成电路，与 CMOS相比，其运行速度较快，允许负 载流过的电流较大，但消耗功率较大。
• CMOS (互补MOS电路)电路是用MOS 管构成的集成电路，在工作时消耗的功 率最低，但工作速度较TTL的低，允许 负载流过的电流较TTL的小。CMOS器 件与TTL器件的逻辑电平和电路的输出 能力不-一样，因此两种类型的集成电 路通常不能在同一- 个电路中使用，如 需同时使用，要在它们之间加上电平转 换电路。CMOS器件比较容易损坏，使 用时要注意保护，如电源的极性不能接 反，并做好防静电处理等。
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触发器
• 数字电路中能将二港制数据记住的基本单元电路称为_触发器_。其中最简单的一种称为基本触发器,通常是 由2只或非门连接构成。基本触发器有2个输入端S和R。若S端加触发信号(高电平),R端不加触发信号,即 S=1,R=0,基本触发器被置于1状态,此过程称为__置1_;若R端加触发信号(高电平),S端不加触发信号,即 S=0,R=1,基本触发器被置于0状态,此过程称为_置0 _。
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马上行动
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Annual Work Summary Report
#02
或非门
或门和非门的组合

能：输入全为1时输出 为0，其他情况输出为1
符号表示：通常用"NAND"表 示
真值表：列出所有输入和输出 组合的真值表
应用：常用于实现逻辑运算， 如与、或、非等
逻辑功能：输入全为1时输出为0，其他情况输出为1 符号表示：输入端A、B，输出端Y 真值表：列出所有输入输出组合及其对应的输出值 应用：用于实现逻辑运算、控制电路等
实现逻辑运算：与、或、非等 基本逻辑运算
控制信号：控制电路的通断、 开关等
数据处理：处理二进制数据， 实现数据传输、存储等
构建复杂电路：通过组合逻辑 门电路，构建更复杂的电路系 统
PART THREE
功能：实现逻辑与 运算
输入：两个输入信 号
输出：一个输出信 号
真值表：当两个输 入信号均为1时， 输出为1；否则输 出为0。
低功耗技术的挑 战与机遇
低功耗技术的未 来展望
人工智能：逻辑门电路是实现人工智能的关键技术之一，未来将在智能机器人、智能语音识别等领域发挥重要作 用。
物联网：逻辑门电路是实现物联网的关键技术之一，未来将在智能家居、智能交通等领域发挥重要作用。
量子计算：逻辑门电路是实现量子计算的关键技术之一，未来将在量子通信、量子加密等领域发挥重要作用。
生物科技：逻辑门电路是实现生物科技的关键技术之一，未来将在基因编辑、生物制药等领域发挥重要作用。
汇报人：
小型化趋势：随着半导 体技术的发展，逻辑门 电路的尺寸越来越小， 提高了集成度和性能
技术挑战：如何实现 更高集成度和更小尺 寸的逻辑门电路，同 时保证性能和可靠性
应用前景：随着物联 网、人工智能等新兴 技术的发展，逻辑门 电路的集成化和小型 化将更加重要。
低功耗技术在逻 辑门电路中的应 用

依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。
提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车， 近代的小火轮、火车同时使用)。 原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发 展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；
政府及各阶层人士的提倡与推动。
[串点成面· 握全局]
发展的动脉。 2．出现 1881年，中国自建的第一条铁路——唐山 路建成通车。 1888年，宫廷专用铁路落成。 至胥各庄铁 开平
3．发展
(1)原因：
①甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的 ②修路成为中国人 (2)成果：1909年 权收归国有。 4．制约因素 政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入 修筑权 。
T5截止，T6导通。 结果电源经T6传到输 出端，F为高电平 。
F F F
A 0
F 1
FA
A
1
A A
1
0
非门的逻辑表达式
非门的真值表
非门的逻辑符号
任务二 认识常用复合逻辑门 的功能及符号
2.1 常用逻辑门电路
将常用的复合运算制成集成门电路，称为复合逻辑门电路。 1. 与非门电路
F F F
A 0 0
制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D
三项表述都有错误。 答案：A
二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影 响
(1)交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交
流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人们的视野，加快 生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。 (2)通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得 快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社

图2.17 OC门电路及逻辑符号
为了使门电路的输出
端能够直接并联使用， 可以把TTL与非门电路 的推拉式输出级改为三 极管集电极开路输出， 称为集电极开路 （Open Collector）与 非门，简称OC门，其 电路结构和逻辑符号如 图2.17所示。OC门工 作时期输出端需要外接 负载电阻和电源。
FA
图2.36 CMOS三态门
5．CMOS传输门
CMOS传输门电路及逻辑符号分别如图2.37(a)和图2.37(b)所 示。CMOS传输门电路由NMOS管TN和PMOS管TP并接而成， C、为倒相的控制端，其功能表见表2.16。从功能表可得：C = 1， = 0时，A→F，即F = A；C = 0， = 1时，F悬空，A不能传 输给F。
3．TTL与或非门
若将图2.13或非门电路中 的每个输入端改成多发射 极三极管，就得到了图2.14 的与或非门电路。
由图可知，当输入A、B 同时为高电平时，输出F为 低电平；
图2.14 TTL与或非门电路图
当输入C、D同时为高电平时，输出F为低电平；只有A、B 和C、D每组输入都不同时为高电平时，输出F为高电平。因 此F和A、B及C、D之间是与或非关系 。
PN结导通，结果Vb1 = Vbc1 + Vbe2 + Vbe5 = 2.1 V，于是T1管 的发射结反偏，T1实际工作
在倒置放大状态。
ui A
R1 4k
T1
D1
Ec
R2
R4
5V
1.6k 130
T4
T2 R3
D3
T5
uo F
10 k
图2.12 TTL非门电路图
由于T1集电结、T2和T5发射结导通，T5工作在深饱和状 态，故Vc5 = Vces5 = 0.1 V。

4、与非门电路应用——声光双控开关电路图
（3）声音消失后
C3通过R8放电，当低于低电平时， 输出又变为低电平，灯熄灭。 C3和R8的参数决定灯亮的时间。
课堂小结：
电子技术课程
符 号：
与 非 门
表达式： 功 能： “有0出1、全1出0”
应 用
声光开关
巩固练习：
电子技术课程
1、分析当A、B为各种输入时的输出状态。
4、与非门电路应用：
电子技术课程
（1）、声光双控开关功能演示
优点： 可以给路人提供方便，同时又能达到节电和延长灯
寿命的目的。

应用：广泛应用于楼道、卫生间、路灯等公共场所。
（2）、声光双控开关电路分析
4、与非门电路应用——声光双控开关电路图
原理：光控是通过光敏电阻RG来实现；
声控是通过话筒BM来实现。
4、与非门电路应用——声光双控开关电路图
（1）当白天光线较强时 光敏电阻RG阻值较小，集成电路1脚为 低电平（0态），不论2脚为什么状态，最后 11脚为低电平，灯不亮。
4、与非门电路应用——声光双控开关电路图
（2）在光线暗时
光敏电阻RG阻值较大，集成块1脚为高电平，这时 有人走过时，有声音信号触发，集成电路2脚变为高电 平，最后11脚为高电平，可控硅触发导通，灯点亮。
思考：三种门电路是逻辑电路中
最基本的形式，在应用中可否由 其中的两个或几个组合成新的形 式，形成新功能器件？
答：可以——称为复合逻辑门 如与非门、或非门、与或非门、
同或门、异或门等
学习目标：
电子技术课程
１、记住与非门的逻辑关系及符号； ２、知道常用的与非门集成电路； ３、会分析与非门的应用电路； ４、通过演示操作、总结规律及实际 应用器件的介绍，培养同学们的学习 方法，激发同学们的学习兴趣。

最坏情况下只有一个NMOS管导通 KN1 KN2 KNeff 6.90104 ( A V2 )
则有 LN LP 0.6μm
WP1 WP2 28.56 29(μm)
WN1 WN2 6.9 7(μm)
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与非门、或 非门版图实例
VDD
A
B
MN1
VDD M P1
MP2
Y =A+B MN2
VDD
VOUT
VOU
T
GND
VA
VB
多晶硅 铝线
有源区
n阱
GND
VA
VB
多晶硅 铝线
有源区
n阱
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四输入与非门
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r f
在 VTN V条TP件下就要求
KNeff KPeff Kr KN / KP n
KPeff 2KP
KNeff
KN 2
KKNePffeffKKNP 2
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VDD Vin
传输延迟时间：阶跃输入 t =0 CL
输入信号变化到输出信号变化50％的时间
t1
r P 1 P
u1 2
Y
B
2. 两个输入信号不同步
A
VDD M P1
1
Y =A . B MN2
M N1
AB Y 00 1 01 1 10 1
11 0
注意： 对不同输入状态， 等效反相器参数不同。VDD
5
M P1
直流电压传输特性－两个输入信号同步
如果两个输入信号同步
KP1 KP2 KN1 KN2
K Neff
KN1 • KN2 KN1 KN2
Iav,LH
1
1P
2
tp

集成电路
IC（Integrated Circuits）：将元、器件制作在同一硅片上， 以实现电路的某些功能。 SSI（Small-Scale Integration）： 10个门电路。 MSI（Medium-Scale Integration）：10~100个门电路。 LSI（Large-Scale Integration）：1000~10000个门电路。 VLSI（Very Large-Scale Integration）： 10000个门电路。
VT5
集成门电路——TTL与非门电路
可以线与的TTL门电路
TSL门电路除正常输入端A、B，输出端F外，增加了控制端口C，
C=1，电路完成正常与非功能；C=0时，输出端对地呈现高阻状态。
将C称为控制端或使能端。三态门的基本用途是在数字系统中构成
总线(Bus)。
a.单向总线。
b.双向总线。
G1
G1
总线
单极型集成逻辑门电路：集成逻辑门是以单极型晶体管（只有一 种极性的载流子：电子或空穴）为基础的。目前应用得最广泛的 是金属—氧化物—半导体场效应管逻辑电路（Metal Oxide Semiconductor, MOS）。
集成门电路——概 述
衡量门电路的性能指标
1.传输延迟时间（Transmission Delay Time） 2.功耗（Power Dissipation） 3.逻辑电平（Logic Level） 4.阈值电压（Threshold Voltage） 5.噪声容限（Noise Margin） 6.扇入（Fan—In），扇出(Fan—Out) 7.工作温度范围（Operating Temperature Range）
集成门电路——TTL与非门电路
半导体器件开关特性及分立元器件门电路