基本的逻辑电路——门电路清晰版
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第三节基本逻辑门电路基本逻辑运算有与、或、非运算,对应的基本逻辑门有与、或、非门。
本节介绍简单的二极管门电路和BJT反相器(非门),作为逻辑门电路的基础。
用电子电路来实现逻辑运算时,它的输入、输出量均为电压(以V为单位)或电平(用1或0表示)。
通常将门电路的输入量作为条件,输出量作为结果。
一、二极管与门及或门电路1.与门电路当门电路的输入与输出量之间能满足与逻辑关系时,则称这样的门电路为与门电路。
下图表示由半导体二极管组成的与门电路,右边为它的代表符号。
图中A、B、C为输入端,L为输出端。
输入信号为+5V或0V。
下面分析当电路的输入信号不同时的情况:(1)若输入端中有任意一个为0时,例如V A=0V,而V A=V B=+5V时,D1导通,从而导致L点的电压V L被钳制在0V。
此时不管D2、D3的状态如何都会有V L≈0V (事实上D2、D3受反向电压作用而截止)。
由此可见,与门几个输入端中,只有加低电压输入的二极管才导通,并把L钳制在低电压(接近0V),而加高电压输入的二极管都截止。
(2)输入端A、B、C都处于高电压+5V ,这时,D1、D2、D3都截止,所以输出端L点电压V L=+V CC,即V L=+5V。
如果考虑输入端的各种取值情况,可以得到下表输入(V)输出(V)V A V B V C V L0 0 +5 +5 +5 +5+5+5+5+5+5+5+5+5+5将表中的+5V用1代替,则可得到真值表:A B C L0 0 1 1 1 10111111111由表中可见该门电路满足与逻辑关系,所以这是一种与门。
输入变量A、B、C与输出变量L只间的关系满足逻辑表达式。
2.或门电路对上图所示电路可做如下分析:(1)输入端A、B、C都为0V时,D1、D2、D3两端的电压值均为0V,因此都处于截止状态,从而V L=0V;(2)若A、B、C中有任意一个为+5V,则D1、D2、D3中有一个必定导通。
我们注意到电路中L点与接地点之间有一个电阻,正是该电阻的分压作用,使得V L处于接近+5V的高电压(扣除掉二极管的导通电压),D2、D3受反向电压作用而截止,这时 V L≈+5V。
逻辑门电路完整教程第二章逻辑门电路引言通过上一章的学习,我们已经对数字电路及其分析方法、数制和码有了基本的概念。
并且学习了从与、或、非三种基本逻辑运算引出逻辑变量与逻辑函数的关系。
第一章中逻辑符号是以黑匣的方式来表示相应的逻辑门,这种黑匣法帮助我们建立初步的概念。
为了正确而有效地使用集成逻辑门电路,还必须对组件内部电路特别是对它的外部特性有所了解。
本章将揭开黑匣的奥秘,讲述几种通用的集成逻辑门电路,如BJT-BJT逻辑门电路(TTL)、射极耦合逻辑门电路(ECL)和金属-氧化物-半导体互补对称逻辑门电路(CMOS)。
在学习上述各种电路的逻辑功能和特性前首先必须熟悉开关器件的开关特性,这是门电路的工作基础。
但在分析门电路时,将着重它们的逻辑功能和外特性,对其内部电路,只作一般介绍。
第一节二极管的开关特性一般而言,开关器件具有两种工作状态:第一种状态被称为接通,此时器件的阻抗很小,相当于短路;第二种状态是断开,此时器件的阻抗很大,相当于开路。
在数字系统中,晶体管基本上工作于开关状态。
对开关特性的研究,就是具体分析晶体管在导通和截止之间的转换问题。
晶体管的开关速度可以很快,可达每秒百万次数量级,即开关转换在微秒甚至纳秒级的时间内完成。
二极管的开关特性表现在正向导通与反向截止这样两种不同状态之间的转换过程。
二极管从反向截止到正向导通与从正向导通到反向截止相比所需的时间很短,一般可以忽略不计,因此下面着重讨论二极管从正向导通到反向截止的转换过程。
一、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。
在0―t1时间内,输入为+V F,二极管导通,电路中有电流流通。
设V D为二极管正向压降(硅管为0.7V左右),当V F远大于V D时,V D可略去不计,则在t1时,V1突然从+V F变为-V R。
在理想情况下,二极管将立刻转为截止,电路中应只有很小的反向电流。
但实际情况是,二极管并不立刻截止,而是先由正向的I F变到一个很大的反向电流I R=V R/R L,这个电流维持一段时间t S后才开始逐渐下降,再经过t t后,下降到一个很小的数值0.1I R,这时二极管才进人反向截止状态,如下图所示。