基本门电路及复合门电路PPT课件

1. 逻辑函数的表达方式 逻辑电路的功能可用逻辑函数来表述。对于某一实际问题 的功能要求，如果以逻辑自变量（原因）作为输入，以逻辑 因变量（结果）作为输出，那么当输入量的取值确定后，输 出量便随之确定，这种输出与输入之间的函数关系就称为逻 辑函数。
逻辑函数除可以用逻辑函数表达式（逻辑表达式）表示以 外，还可以用相应的真值表以及逻辑电路图来表示。真值表 与前述基本逻辑关系的真值表类似，就是将各个变量取真值 （0 和 1）的各种可能组合列写出来，得到对应逻辑函数的真 值（0 或 1）。逻辑电路图（逻辑图）是指由基本逻辑门或复 合逻辑门等逻辑符号及它们之间的连线构成的图形。
TTL 集成“与非”门的外形和引脚排列 a）外形 bOS 集成门电路以绝缘栅场效应管为基本元件组成， MOS 场效应管有 PMOS 和NMOS 两类。CMOS 集成门电路 是由 PMOS 和 NMOS 组 成的互补对称型逻辑门电路。它具 有集成度更高、功耗更低、抗干扰能力更强、扇出系数更大 等优点。
三、其他类型集成门电路
1. 集电极开路与非门（OC 门） 在这种类型的电路内部，输出三极管的集电极是开路的， 故称集电极开路与非门，也称集电极开路门，简称 OC 门。
OC 门 a）逻辑符号 b）外接上拉电阻
74LS01 是一种常用的 OC 门，其外形和引脚排列如图所 示。
74LS01 的外形和引脚排列 a）外形 b）引脚排列
2. 主要参数 TTL 集成“与非”门的主要参数反映了电路的工作速度、抗 干扰能力和驱动能力等。
TTL 集成“与非”门的主要参数
TTL 集成“与非”门具有广泛的用途，利用它可以组成很多 不同逻辑功能的电路，其外形和引脚排列如图所示。如 TTL“ 异或”门就是在 TTL“与非”门的基础上适当地改动和组合而成 的；此外，后面讨论的编码器、译码器、触发器、计数器等 逻辑电路也都可以由它来组成。

二-十进制代码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进 制数中的 0 ~ 9 十个数码。简称BCD码。
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码， 因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421码。
2421码的权值依次为2、4、2、1；余3码由8421码加0011 得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字， 仅有一位代码不同，其它位相同。
即：(5555)10＝5×103 ＋5×102＋5×101＋5×100 又如：(209.04)10＝ 2×102 ＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4 ×10－2
（1）数制：二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
A
&
B
≥1 &
C
&
D
(a) 与或非门的构成
A
FB C
& ≥1 F
D
(b) 与或非门的符号
F AB CD
4、异或
异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时， 逻辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。
异或的逻辑表达式为： L A B
“异或”真值
表 输入
输出
A
B
L
A
=1
0
0
0
0
常用 BCD 码
十进制数 8421 码 余 3 码 格雷码 2421 码
0
0000 0011 0000 0000
1
0001 0100 0001 0001
2
0010 0101 0011 0010

第20章门电路和组合逻辑电路电工电 子课件第七版
1. “与”逻辑关系
•A •B
•+
•220V
•Y
•-
•逻辑表达式： Y = A • B
•状态表
•A •B •Y
•0 •0 •0 •0 •1 •0 •1 •0 •0 •1 •1 •1
• “与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全 部具备时，该事件才发生。 • 设：开关断开、灯不亮用逻辑 “0”表示，开 关闭合、灯亮用 逻辑“1”表示。
“1”，
• 全“0”出“0”
•逻辑符号：
•A •B •C
•> 1
•Y
•0 •0 •0 •0 •0 •1 •0 •1 •1 •0 •1 •0 •1 •1 •1 •1
•0 •0 •1 •1 •0 •1 •1 •1 •0 •1 •1 •1 •0 •1 •1 •1
第20章门电路和组合逻辑电路电工电 子课件第七版
20.3 TTL门电路
•(三极管—三极管逻辑门电路)
• TTL门电路是双极型集成电路，与分立 元件相比，具有速度快、可靠性高和微型 化等优点，目前分立元件电路已被集成电 路替代。下面介绍集成 “与非”门电路的 工作原理、特性和参数。
第20章门电路和组合逻辑电路电工电 子课件第七版
20.3.1 TTL“与非”门电路
•A •B
•&
•C
•1
•Y•“•A与非•B”
门逻辑状态表
•C •Y
•“与”门
•“非”门 •0 •0 •0 •0
•A •B •C
•&
•Y
•0 •1 •0 •1 •1 •0
•1 •0
•“与非”门
•1 •1
•逻辑表达式：•Y=A B C •1 •1

当某一输入端接高电平，其余输入端接低电 平 时，流入该输入端的电流，称为高电平输入电流 IIH（A）。
当某一输入端接低电平，其余输入端接高电平 时，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流 IIL（mA）。
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例：估算图示电路扇出系数NO GP
已知门电路的参数如下：
&
00 11 01 11 01 11 01 11
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4. 三极管“非” 门电路
1. 电路
+UCC RC 截饱止和
“非” 门逻辑状态表
A
Y
““10”” A RK
T Y ““01””
0
1
1
0
RB -UBB
逻辑表达式：Y=A
逻辑符号
A
1
Y
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(d)平均传输延迟时间 tpd 50%
tp
d
tp
t
1tp
2
t
2
输入波形ui
50%
输出波形uO
tpd1
tpd2
TTL的 tpd 约在 10ns ~ 40ns，此值愈小愈好。
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20.3.3 三态输出“与非”
门
1. 电路
当控制端 为高电平
R2 1V
A
T2
B
E
“0” R3
+5V R4
截止 T3
D3 Y
T4 截止
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20.3.3 三态输出“与非”门
A
&

（1）常量之间旳关系
与运算：0 0 0
或运算： 0 0 0
非运算： 1 0
0 1
0 1 0 0 11
1 0 0 1 0 1
第7 页
04 各种风险规避
11 1 1 11
（2）基本公式
0-1
律：
A A
0 A 1 A
互补律： A A 1
等幂律： A A A
A 1 1
A
0
0
A A 0
三L、O集GO成TTL门电路
1、一般集成TTL门电路
定位 标志
第 14 页
注意：每个集成电 路内部旳各个逻辑 单元相互独立能够 单独使用，但电源 和接地线是公共旳
三L、O集GO成TTL门电路
2、其他常用集成TTL门电路
与门
非门
或非门
第 15 页
三L、O集GO成TTL门电路
3、OC门
问题：一般TTL与非门为何不能实现线与 OC门旳主要功能 （1）实现与非功能：如图所示。
三、逻辑函数旳公式 化简法
四、逻辑函数旳表达 措施
3
一L、O基GO本概念
第四节 基本逻辑运第算4 页
1、逻辑代数：又称布尔代数，是数字电路旳分析工具 2、逻辑关系：原因和成果之间旳关系 3、逻辑变量：原因——自变量；由原因产生旳成果——因变量
5、逻辑代数与一般代数旳区别 1. 一般代数，数值任取； 2. 逻辑代数，只有0、1两个值可取，且0、1只是代表两种对立状态
第 16 页
三L、O集GO成TTL门电路
第 17 页
（2）实现线非功能：如图所示。 G1、G2任一导通，Y=0；G1、 G2全截止，Y=1。
三L、O集GO成TTL门电路

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。

二极管的结构： PN结 + 引线 + 封装构成
P
N
5
3.2.1二极管的开关特性： 高电平：VIH=VCC 低电平：VIL=0
VI=VIH VI=VIL
D截止，VO=VOH=VCC D导通，VO=VOL=0.7V
6
二极管的开关等效电路：
7
二极管的动态电流波形： (tre)
8
3.2.2 二极管与门
17
漏极特性曲线（分三个区域）
恒流区： iD 基本上由VGS决定，与VDS 关系不 大 iD IDS(VVGGS(Sth) 1)2
当VGS VGS(th)下，iD VGS2
18
漏极特性曲线（分三个区域）
可变电阻区：当VDS 较低（近似为0）， VGS 一定时， VDS iD 常数（电阻） 这个电阻受VGS 控制、可变。
iN
可得平均功耗
PC
CL
fV
2 DD
3.总的动态功耗 PD PT PC
33
3.3.5 其他类型的CMOS门电路
一、其他逻辑功能的门电路
1. 与非门
2.或非门
34
带缓冲极的CMOS门
1、与非门
存在的缺点： (1 ) : 输出电阻
R O 受输入状态影响
A 1 , B 1则 R O R ON 2 R ON 4 2 R ON
14
二、输入特性和输出特性
① 输入特性：直流电流为0，看进去有一个输入电容CI，对动态有影响。 ② 输出特性：
③
iD = f (VDS) 对应不同的VGS下得一族曲线 。
15
漏极特性曲线（分三个区域）
① 截止区 ② 恒流区 ③ 可变电阻区
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(2) 逻辑函数式 YABC ABD
(3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 逻辑电路图
Y
1
&
&
ABC ABD 19
6.16 某同学参加四门课程考试，规定如下： (1) 课程A及格得1分，不及格得0分； (2) 课程B及格得2分，不及格得0分； (3) 课程C及格得3分，不及格得0分； (4) 课程D及格得5分，不及格得0分。 若总分大于等于8分，就可以结业。 试用与非门画出实现上述要求的电路图。
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20
ABCD Y 0000 0 5分 0 0 0 1 0 3分 0 0 1 0 0 8分 0 0 1 1 1 2分 0 1 0 0 0 7分 0 1 0 1 0 5分 0 1 1 0 0 10分 0 1 1 1 1 1分 1 0 0 0 0 620分20/10/128 0 0 1 0
第6章 基本门电路及组合逻辑电路-
6.1 分析图所示门电路中, Y 0 是图（ C ）
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1
6.2 图中哪些电路能实现 Y A ？
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答案： (a)、 (b)、 (d)、 (e)
注意：
管脚悬空时 代表逻辑 “1”。
2
精品资料
6.3 判断下列等式是否成立？ (1) ABCABC （×） (2) ABCA•B•C （×） (3) ABC AD •B•C•D （×）
解： A、B、C取值组合为： ①A=1、B=0、C=1 ②A=1、B=1、C=1 ③A=1、B=0、C=0
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6.7 在图示的门电路中，当控制端 C0和 C1两种情况 时，试求输出的波形，说明该电路的功能。输入的波形如图所示。

（一）十进位计数制
第一节 数字电路概述
数码：0 ∼ 9十个数码 运算规律：逢十进一，即：9＋1＝10
表达方式：(×××)十
任一个十进制数都可用其幂的形式表示，例如：
(5555)十＝5×103 ＋5×102＋5×101 ＋5×100
又如：(1874)十＝ 1×103＋8×102 ＋7×101＋ 4×100
数字信号：在时间上和数值上不连续的（即
离散的）信号。
u
u
t
t
5
第一节 数字电路概述
对某一机械零件生产线的产品进行自动计数。
当一个零件从电光源与光电管之间穿过时,被
遮挡一次,相应产生一个电信号。
6
第一节 数字电路概述
2.数字电路 模拟电路：处理模拟信号的电子电路。 数字电路：处理数字信号的电子电路。
逻辑符号
方法：利用半导体开关元件 A &
的导通、截止（即开、关） 两种工作状态。
B
F
30
二极管的开关特性 i(mA)
第二节 基本逻辑门电路
复习
死区 O
u(V)
死区电压: 硅0.5V 锗0.1V
符号
+
-
正极
负极
uI<0.5V时，二极管截止 iD=0
uI>0.5V时，二极管导通
31
D
第二节 基本逻辑门电路
逻辑函数表达式
F = A ·B 26
(二)或运算
AB F 断断灭 合 断亮 断合 亮 合 合亮
第二节 基本逻辑门电路
A+B=F
讨论
0 + 0= 0 1 + 0= 1 0 + 1= 1 1 + 1= 1

间歇故障
由元器件老化、温度变化等引起的时好时坏的故障。
瞬态故障
由电磁干扰、静电放电等引起的短暂性故障。
故障诊断方法和技术
直观检查法
通过直接观察电路元器 件、连接线等是否异常
来判断故障。
逻辑笔测试法
利用逻辑笔测试电路各 点的逻辑状态，通过对
比分析找出故障。
替换法
用好的元器件替换怀疑 有问题的元器件，观察
寄存器传输控制电路设计
寄存器选择电路设计
根据控制信号选择相应的寄存器进行数据传输。
数据传输控制电路设计
控制数据的输入、输出以及寄存器之间的数据 传输。
时序控制电路设计
产生时序信号，控制寄存器传输操作的时序关系。
06 故障诊断与可靠性考虑
常见故障类型及原因
永久故障
由元器件损坏、电路连接错误等引起的不可恢复的故障。
门电路及组合逻辑电路
contents
目录
• 门电路基本概念与原理 • 基本门电路分析与设计 • 组合逻辑电路分析方法 • 常见组合逻辑功能模块介绍 • 组合逻辑电路设计实例分析 • 故障诊断与可靠性考虑
01 门电路基本概念与原理
门电路定义及作用
门电路定义
门电路是数字逻辑电路的基本单元，用于实现基本的逻辑运算功能。
定期维护和检测
对电路进行定期维护和检测，及时发现并处 理潜在故障。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
通过求补码的方式实现二进制数的减法运算，同 样需要使用基本逻辑门电路。
乘法器设计
将乘法运算转换为加法和移位操作，通过组合逻 辑电路实现乘法功能。
比较器设计
等于比较器
比较两个输入信号是否相等，输出相应的电平信号。