第 3 章 逻辑门电路总结
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第三章 数字电路基础知识1、逻辑门电路(何为门)2、真值表3、卡诺图4、3线-8线译码器的应用5、555集成芯片的应用一. 逻辑门电路(何为门)在逻辑代数中,最基本的逻辑运算有与、或、非三种。
每种逻辑运算代表一种函数关系,这种函数关系可用逻辑符号写成逻辑表达式来描述,也可用文字来描述,还可用表格或图形的方式来描述。
最基本的逻辑关系有三种:与逻辑关系、或逻辑关系、非逻辑关系。
实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路。
例如:实现“与”运算的电路称为与逻辑门,简称与门;实现“与非”运算的电路称为与非门。
逻辑门电路是设计数字系统的最小单元。
1.1.1 与门“与”运算是一种二元运算,它定义了两个变量A 和B 的一种函数关系。
用语句来描述它,这就是:当且仅当变量A 和B 都为1时,函数F 为1;或者可用另一种方式来描述它,这就是:只要变量A 或B 中有一个为0,则函数F 为0。
“与”运算又称为逻辑乘运算,也叫逻辑积运算。
“与”运算的逻辑表达式为:F A B =⋅ 式中,乘号“.”表示与运算,在不至于引起混淆的前提下,乘号“.”经常被省略。
该式可读作:F 等于A 乘B ,也可读作:F 等于A 与B 。
由“与”运算关系的真值表可知“与”逻辑的运算规律为:00001100111⋅=⋅=⋅=⋅= 表2-1b “与”运算真值表简单地记为:有0出0,全1出1。
由此可推出其一般形式为:001A A AA A A⋅=⋅=⋅=实现“与”逻辑运算功能的的电路称为“与门”。
每个与门有两个或两个以上的输入端和一个输出端,图2-2是两输入端与门的逻辑符号。
在实际应用中,制造工艺限制了与门电路的输入变量数目,所以实际与门电路的输入个数是有限的。
其它门电路中同样如此。
1.1.2 或门“或”运算是另一种二元运算,它定义了变量A 、B 与函数F 的另一种关系。
用语句来描述它,这就是:只要变量A 和B 中任何一个为1,则函数F 为1;或者说:当且仅当变量A 和B 均为0时,函数F 才为0。
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。
3 逻辑门电路3.1 MOS 逻辑门电路3.1.2 求下列情况下TTL 逻辑门的扇出数:(1)74LS 门驱动同类门;(2)74LS 门驱动74ALS 系列TTL 门。
解:首先分别求出拉电流工作时的扇出数N OH 和灌电流工作时的扇出数N OL ,两者中的最小值即为扇出数。
从附录A 可查得74LS 系列电流参数的数值为I OH =0.4mA ,I OL =8mA ,I IH =0.02mA,I IL =0.4mA ;74ALS 系列输入电流参数的数值为I IH =0.02mA ,I IL =0.1mA ,其实省略了表示电流流向的符号。
(1) 根据(3.1.4)和式(3.1.5)计算扇出数74LS 系列驱动同类门时,输出为高电平的扇出数0.4200.02OH OH IH I mA N I mA=== 输出为低电平的扇出数 8200.4OL OL IL I mA N I mA ===所以,74LS 系列驱动同类门时的扇出数N O 为20。
(2) 同理可计算出74LS 系列驱动74ALS 系列时,有0.4200.02OH OH IH I mA N I mA=== 8800.1OL OL IL I mA N I mA === 所以,74LS 系列驱动74ALS 系列时的扇出数N O 为20。
3.1.4 已知图题3.1.4所示各MOSFET 管的T V =2V ,忽略电阻上的压降,试确定其工作状态(导通或截止)。
解:图题3.1.4(a )和(c )的N 沟道增强型MOS ,图题3.1.4(b )和(d )为P 沟道增强型MOS 。
N 沟道增强型MOS 管得开启电压V T 为正。
当GS V <V T 时,MOS 管处于截止状态;当GS V ≥V T ,且DS v ≥(GS V —V T )时,MOS 管处于饱和导通状态。
对于图题3.1.4(a ),GS V =5V ,DS v =5V ,可以判断该MOS 管处于饱和导通状态。
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。