分立元件逻辑门(精选)

逻辑门电路1.1 晶体管的开关特性及应用在数字电路中，晶体管大多工作在开关状态，所以是一种无触点的电子开关。

通常的电子开关按其用途，可分为模拟开关和数字开关（又称逻辑开关）两大类。

对它们的要求也有所不同：模拟开关应具备断开和接通时，流过的电流或两端的电压为零，两种状态转换的时间为零；而对数字开关则要求器件有两种可以区分的工作状态，同时输出能明确地用逻辑0或1来表示。

1.1.1 晶体二极管的开关特性及应用1. 晶体二极管的开关特性图1－1是硅二极管的符号和伏安特性曲线。

由伏安特性可知：(1) 二极管端电压小于0.5V作为二极管的截止条件。

一旦截止，即可近似认为电流等于0，相当于开关断开，这就是二极管截止时的特点。

(2）二极管正向电压大于0.5V作为二极管的导通条件。

一旦导通，即可将二极管认为是具有0.7V压降的闭合开关，这就是二极管导通时的特点。

2. 二极管开关特性的应用利用二极管开关特性可以构成限幅器和钳位器。

(1) 二极管限幅器。

限幅器是一种波形变换或整形电路。

当输入信号在一定范围内变化时，输出电压跟随输入电压相应变化，完成信号的传输；而当输入电压超过这一范围时，其超过的部分被削去，输出电压保持不变，实现限幅作用，由于限幅器能将一定范围以外的输入波形削去，所以限幅器又称削波器。

(2) 二极管钳位器。

二极管钳位器是利用二极管的开关特性，将输入波形的顶部或底部钳定在某一选定的电平上的电路。

这种错位作用又称为波形钳位，在脉冲技术中经常用到。

1.1.2 晶体三级管的开关特性及应用 1. 晶体三极管的开关特性如图1－6所示为NPN 型三极管的电路和特性曲线。

图中直流负载线和三极管输出特性曲线的交点称为静态工作点，用Q 表示。

工作点的位置由基极电流iB 决定。

由于工作点的位置不同，三极管有3种不同的工作状态，或称为3个工作区域。

（1）0,0≈≈i i C B 的区域称为截止区，如图中的Q1点。

在截止区，三极管的集电极C 和发射极e 之间近似为开路，相当于开关断开一样，故有u u CCCE≈。

分立元件门电路和集成电路的逻辑符号什么是分立元件门电路和集成电路分立元件门电路和集成电路是电子电路中常用的两种逻辑门实现技术。

逻辑门是数字电路的基本构建模块，用于处理二进制数字，实现逻辑运算等功能。

分立元件门电路是通过使用离散的电子元件来构建逻辑门，而集成电路则是将逻辑门的元件集成在一个芯片中。

分立元件门电路的逻辑符号分立元件门电路使用不同的逻辑符号来表示不同的逻辑门，常见的逻辑门包括与门、非门、或门、与非门、或非门、异或门等。

1.与门（AND Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。

输入端上通常连接输入信号，而输出端上则输出根据输入信号进行逻辑与运算的结果。

与门的逻辑符号通常用字母”AND”表示。

2.非门（NOT Gate）的逻辑符号是一个带有一个输入端和一个输出端的图形。

非门将输入信号取反后输出，用于实现逻辑非运算。

非门的逻辑符号通常用字母”NOT”或”!“表示。

3.或门（OR Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。

或门将输入信号进行逻辑或运算后输出结果。

或门的逻辑符号通常用字母”OR”表示。

4.与非门（NAND Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。

与非门将输入信号进行逻辑与运算后取反输出，实现逻辑与非运算。

与非门的逻辑符号通常用字母”NAND”表示。

5.或非门（NOR Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。

或非门将输入信号进行逻辑或运算后取反输出，实现逻辑或非运算。

或非门的逻辑符号通常用字母”NOR”表示。

6.异或门（XOR Gate）的逻辑符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形。

异或门实现异或运算，当输入信号相同时输出为低电平，当输入信号不同时输出为高电平。

异或门的逻辑符号通常用字母”XOR”表示。

集成电路的逻辑符号集成电路通过将逻辑门的元件集成在一个芯片中实现，它可以以一个整体的形式提供逻辑门的功能，简化了电路的布局和设计。

实验一分立元件（由二极管三极管组成的）逻辑门电路一、实验目的1．熟悉并掌握由二极管、三极管组成的逻辑门电路。

2．掌握数字电路实验装置及示波器的使用方法。

二、实验仪器与器材1．数字电路实验装置2．双踪示波器三、预习要求1．复习二极管、三极管的开关特性。

2．了解双踪示波器的使用方法。

四、实验内容与步骤（一）二极管与门电路实验步骤：1、按图-1所示连接电路2、检查无误后，按表-1所列的真值表设置开关K、2K的状态，1开关闭合表示为“0”，开关断开或发光二极管亮表示为“1”，然后检测每次的输出端的状态填入表-1中，应符合逻辑关系式Y=AB。

（注：K=A，2K=B，Y代表发光二极管。

下同）13、根据真值表和逻辑关系式Y=AB，总结二极管与门电路的功能为“全高则高，有低则低”。

图-1 二极管与门电路表-1 真值表（二）二极管或门电路 实验步骤：1、按图-2所示连接电路。

2、检查无误后，按表-2所列的真值表设置开关1K 、2K 的状态，开关闭合表示为“1”，开关断开表示为“0”，发光二极管亮表示为“1”，然后检测每次的输出端的状态填入表-1中，应符合逻辑关系式Y=A+B 。

图-2 二极管或门电路 表-2 真值表3、根据真值表和逻辑关系式Y=A+B ，总结二极管或门电路的功能为“全低则低，有高则高”。

（三）三极管非门电路实验步骤：1、按图-3所示连接电路2、检查无误后，按表-3所列的真值表设置开关K 的状态，开关闭合表示为“1”， 开关断开表示为“0”，发光二极管亮表示为“1”，然后检测每次的输出端的状态填入表-3中，应符合逻辑关系式Y=A 。

3、根据真值表和逻辑关系式Y=A ，总结三极管非门电路的功能相当于反相器“是低则高，是高则低”。

（注：K=A ）图-3 三极管非门电路 表-3 真值表（四）三极管与非门电路实验步骤：1、按图-4所示连接电路2、检查无误后，按表-4所列的真值表设置开关1K 、2K 的状态，开关闭合表示为“0”，开关断开或发光二极管亮表示为“1”，然后检测每次的输出端的状态填入表-1中，应符合逻辑关系式Y=AB 。

分立元件逻辑门的级联在数字电路设计中，分立元件逻辑门的级联是一种常见的组合逻辑方法。

分立元件逻辑门包括与门、或门、非门等基本逻辑门，通过合理地连接这些逻辑门，可以实现复杂的数字逻辑电路。

级联是将多个逻辑门按照一定的方式相互连接，以实现更丰富的功能。

首先，我们来了解一下分立元件逻辑门的原理及应用：1. 与门：与门（AND gate）接收两个或多个输入信号，当所有输入信号都为高电平（通常表示为1）时，输出为高电平；否则，输出为低电平（通常表示为0）。

与门广泛应用于组合逻辑电路的设计中。

2. 或门：或门（OR gate）接收两个或多个输入信号，当任意一个输入信号为高电平时，输出为高电平；只有当所有输入信号都为低电平时，输出才为低电平。

或门常用于构建多路选择器、编码器等电路。

3.非门：非门（NOT gate）只接收一个输入信号，输出信号与输入信号相反。

非门常用于信号反相、时序控制等场合。

在了解了基本逻辑门的工作原理后，我们可以将它们级联以实现更复杂的逻辑功能。

以下是一个分立元件逻辑门级联的例子：假设我们有一个输入信号A和两个输出信号Y和Z。

我们可以通过以下逻辑电路实现输出Z与输入A的反相（即Z= NOT A）：1. 将输入信号A接入非门（NOT gate）的输入端，得到输出信号B（B= NOT A）。

2. 将输出信号B与输入信号A接入与门（AND gate），得到输出信号C（C= A·B）。

3. 将输出信号C接入非门（NOT gate），得到输出信号Z（Z= NOT C = NOT(A·B)）。

通过这个级联电路，我们实现了输出信号Z与输入信号A的反相。

此外，我们还可以通过调整逻辑门的连接方式，实现其他复杂的逻辑功能。

分立元件逻辑门的级联在数字电路设计中具有重要意义。

掌握这种方法，有助于我们更好地理解数字逻辑电路的工作原理，并灵活地设计出满足实际需求的数字电路系统。

同时，分立元件逻辑门的级联也是学习现代数字电子技术的基础，对于深入理解计算机原理、嵌入式系统等领域具有重要意义。

基本的逻辑运算-基本逻辑门电路符号基本的逻辑运算表⽰式-基本逻辑门电路符号1、与逻辑(AND Logic)与逻辑⼜叫做逻辑乘，通过开关的⼯作加以说明与逻辑的运算。

从上图看出，当开关有⼀个断开时，灯泡处于灭的，仅当两个开关合上时，灯泡才会亮。

于是将与逻辑的关系速记为：“有0出0,全1出1”。

图(b)列出了两个开关的组合，以及与灯泡的，⽤0表⽰开关处于断开，1表⽰开关处于合上的；灯泡的⽤0表⽰灭，⽤1表⽰亮。

图(c)给出了与逻辑门电路符号,该符号表⽰了两个输⼊的逻辑关系，&在英⽂中是AND的速写，开关有三个则符号的左边再加上⼀道线就⾏了。

逻辑与的关系还⽤表达式的形式表⽰为:F=A·B上式在不造成误解的下可简写为：F=AB。

2、或逻辑(OR Logic)上图(a)为⼀并联直流电路，当两只开关都处于断开时，其灯泡不会亮；当A,B两个开关中有⼀个或两个⼀起合上时，其灯泡就会亮。

如开关合上的⽤1表⽰，开关断开的⽤0表⽰；灯泡的亮时⽤1表⽰，不亮时⽤0表⽰，则可列出图(b)的真值表。

这种逻辑关系通常讲的“或逻辑”，从表中可看出，只要输⼊A,B两个中有⼀个为1，则输出为1，否则为0。

或逻辑可速记为：“有1出1，全0出0”。

上图(c)为或逻辑门电路符号，通常⽤该符号来表⽰或逻辑，其⽅块中的“≥1”表⽰输⼊中有⼀个及⼀个的1，输出就为1。

逻辑或的表⽰式为：F=A+B3、⾮逻辑(NOT Logic)⾮逻辑⼜常称为反相运算(Inverters)。

下图(a)的电路实现的逻辑功能⾮运算的功能，从图上看出当开关A合上时，灯泡反⽽灭；当开关断开时，灯泡才会亮，故其输出F的与输⼊A的相反。

⾮运算的逻辑表达式为图(c)给出了⾮逻辑门电路符号。

复合逻辑运算在数字系统中，除了与运算、或运算、⾮运算之外，使⽤的逻辑运算还有是通过这三种运算派⽣出来的运算，这种运算通常称为复合运算，的复合运算有：与⾮、或⾮、与或⾮、同或及异或等。

第6次课三种基本逻辑关系、分立元件门电路、复合逻辑门电路●本次重点内容：1、与、或、非三种基本逻辑关系及真值表、逻辑表达式、门电路逻辑符号。

2、分立元件门电路的工作原理。

3、复合逻辑关系：与非、或非、与或非、异或、同或的真值表、逻辑表达式、门电路逻辑符号。

●教学过程6.1三种基本逻辑关系一、与逻辑关系所谓与逻辑关系：就是指决定某事件结果的所有条件全部具备，结果才能发生，而只要其中一个条件不具备，结果就不能发生，这种逻辑关系称为与逻辑关系。

与逻辑示意如图6-1所示：用A，B表示条件，即开关的状态；用Y表示结果，即表示灯的亮、灭状态。

图6-1 与逻辑示意图开关：“1”表示开关闭合，“0”表示开关断开。

灯：“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。

根据所有可能的开关组合状态与灯亮、灭的对应关系，可以列出真值表。

如表6-1所示。

表6-1 与逻辑真值表由表6-1可以得出“与”逻辑关系为“有0出0，全1出1”。

与门是实现与逻辑关系的电路，其逻辑符号如图6-2所示：图6-2 与逻辑符号二、或逻辑—在A，B等多个条件中，只要具备其中一个条件，事件就会发生；只有所有条件均不具备时，事件才不会发生，这种因果关系称为或逻辑关系。

或逻辑示意如图6-3所示：图6-3 或逻辑示意图经分析开关A，B的闭合情况，可以列出或逻辑真值表如表6-2所示：表6-2 或逻辑真值表由上表6-2可以得知或逻辑功能为“有1出1，全0出0”。

或门是实现或逻辑关系的电路，其逻辑符号如图6-4所示。

图6-4或逻辑符号三、非逻辑：决定事件结果只有一个条件，当条件具备时，结果就不发生；当条件不具备时，结果就发生。

这种因果关系称为非逻辑关系。

非逻辑示意如图6-5所示。

当开关A闭合时，灯Y灭；当开关A断开时，灯Y亮。

可见，对灯亮来说，开关A闭合是非逻辑关系。

图6-5非逻辑示意如图经分析可以列出或逻辑真值表6-3。

表6-3 非逻辑真值表由上表可以得知非逻辑功能为“是0出1，是1出0”。

分立元件基本逻辑门电路1、二极管与门电路图1(a)所示是二极管与门电路，它有两个输入端A和B，一个输出端Y。

也可以认为A和B是它的两个输入信号或称输入变量，Y是输出信号或称输出变量。

图1(b)和(c)所示分别为与门电路的规律符号和波形图。

(a)电路(b)规律符号(c)波形图图1 二极管与门电路当输入变量A和B全为1时(设两个输入端的电位均为3V)，电源+5V 的正端经电阻R向两个输入端流通电流(电源的负端接“地”，图中未标出)，和两管都导通，输出端Y的电位略高于3V(因二极管的正向电压降有零点几伏)，因此输出变量Y为1。

当输入变量不全为1，而有一个或两个全为0时，即该输入端的电位在0V四周。

例如A为0，B为1，则优先导通。

这时输入端Y的电位也在0V四周，因此Y为0。

因承受反向电压而截止。

只有当输入变量全为1时，输出变量Y才为1，这合乎与门的要求。

与规律关系式为(1)图1(a)有两个输入端，输入信号有1和0两种状态，共有四种组合，因此可用表1完整地列出四种输入、输出规律状态。

它可和图12.2(c)的波形图相对比。

表1 与门规律状态表ABY000010100111 2、二极管或门电路图2(a)所示是二极管或门电路。

比较一下图1(a)和图2(a)就可看出，后者二极管的极性与前者接得相反，其阴极相连经电阻R接“地”。

(a)电路(b)规律符号(c)波形图图2 二极管或门电路当输入变量只要有一个为1时，输出就为1。

例如A为1，B为0，则优先导通，输出变量Y也为1。

因承受反向电压而截止。

只有当输入变量全为0时，输出变量Y才为0，此时两只二极管都截止。

或规律关系式为(2)表2是或门的输入、输出规律状态表，它可和图2(c)的波形图相对比。

图2(b)是或门电路的规律符号。

表2 或门规律状态表ABY000011101111 3、晶体管非门电路图3(a)所示是晶体管非门电路。

晶体管非门电路不同于放大电路，管子的工作状态或从截止转为饱和，或从饱和转为截止。