门电路的基本概念及逻辑关系
一、门电路的基本概念
门电路一般是一种具有多个输入端和一个输出端的电子开关电路。当输入信号之间满足一定的逻辑关系时，门电路才有输出。
门电路的基本形式有三种，即与门、或门、非门。
1、与门
设门电路有A、B、C……n个输入端，只有当A、B、C……n都输入高（或低）电平信号时，输出端F才有高（或低）电平信号输出；否则只输出低（或高）电平信号（以上括号中为电路采用负逻辑关系时的电平，下同）。与门又称符合门。在逻辑电路中，常用公式F=A.B.C表示。
2、或门
只要该门电路中有任何一个或几个输入端输入高（或低）电平信号时，输出端F就有高（或低）电平信号输出。在逻辑电路中，常用公式F=A+B+C表示。
3、非门
该门电路的输出为输入的否定，即输入端A为高电平信号时，输出端F为低电平信号，输入端A为低电平信号时，输出端F为高电平信号。在逻辑电路中，常用公式F=A-表示。反相器即为常见的一种非门电路。
实验一 基本门电路的逻辑功能测试
一、实验目的
1、测试与门、或门、非门、与非门、或非门与异或门的逻辑功能。
2、了解测试的方法与测试的原理。
二、实验原理
实验中用到的基本门电路的符号为：
在要测试芯片的输入端用逻辑电平输出单元输入高低电平，然后使用逻辑电平显示单元显示其逻辑功能。
三、实验设备与器件
1、数字逻辑电路用PROTEUS
2、显示可用发光二极管。
3、相应74LS系列、CC4000系列或74HC系列芯片若干。
四、实验内容
1. 测试TTL门电路的逻辑功能：
a） 测试74LS08的逻辑功能。(与门)000 010 100 111
b） 测试74LS32的逻辑功能。（或门）000 011 101 111
c） 测试74LS04的逻辑功能。（非门）01 10
d） 测试74LS00的逻辑功能。（两个都弄得时候不亮，其他都亮）（与非门）（如果只接一个的话，就是非门）001 011 101 110
e） 测试74LS02（或非门）的逻辑功能。（两个都不弄得时候亮，其他不亮）001 010
100 110
f） 测试74LS86（异或门）的逻辑功能。
2. 测试CMOS门电路的逻辑功能：在CMOS 4000分类中查询
a） 测试CC4081(74HC08)的逻辑功能。（与门）
b） 测试CC4071(74HC32)的逻辑功能。（或门）
c） 测试CC4069(74HC04)的逻辑功能。（非门）
d） 测试CC4011(74HC00)的逻辑功能。（与非门）（如果只接一个的话，就是非门）
e） 测试CC4001(74HC02)（或非门）的逻辑功能。
f) 测试CC4030(74HC86)（异或门）的逻辑功能。
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。
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1 表2.1.1 与门真值表 图2.1.1 与逻辑举例
（a）常用符号
（b）国标符号
图2.1.2 与逻辑符号
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：
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 UR
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
一：与逻辑和与运算
只有当决定某一种结果的所有条件都具备时，这个结果才能发生，我们把这种因果关系称为与逻辑关系，简称与逻辑。
与逻辑真值表 与逻辑运算规则
与逻辑符号
二：或逻辑和或运算
当决定某一结果的多个条件中，只要有一个或一个以上的条件具备，结果就发生，这种逻辑关系，就称为或逻辑关系，简称或逻辑。
逻辑表达式： Ｙ=Ａ·Ｂ或 Ｙ=ＡＢ
或逻辑真值表
或逻辑关系 或逻辑运算规则
或逻辑符号
或运算又称逻辑加。用逻辑式表示为:
Ｙ＝Ａ＋Ｂ
三：非逻辑和非运算
如果条件与结果的状态总是相反，则这样的逻辑关系叫做非逻辑关系，简称非逻辑，或逻辑非。
非逻辑关系 非逻辑真值表
非运算的运算规则
1001非逻辑符号
逻辑表达式:
通常称A为原变量，A为反变量。 AY复合运算
四： 几种常用的复合逻辑运算
