基本逻辑门电路课件

b
电子，形成电流ICN R b
P N I E N I E P
VC C
➢另外，集电结区的少 V B B
数载流子形成漂移电流
e IE
ICBO
两种载流子参与导电——双极性晶体管Bipolar Junction Transistor
2021－09－22
中国科学技术大学 快电子 刘树彬
17
BJT的开关工作状态
《逻辑门电路》PPT课件
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第三章 逻辑门电路
3.1 MOS逻辑门电路 3.2 TTL逻辑门电路 3.3 射极耦合门电路 3.5 逻辑描述中的几个问题 3.6 逻辑门电路使用中的几个实际问题
7
N型半导体
在本征半导体中掺入五价杂质元素，如磷、砷等
硅原子 + 4
多余电子
+4
磷原子
+4
+4
+4
电子空穴对 自由电子
N型半导体
+5 +4
++ + + ++ + +
+3;
2021－09－22
多数载流子——自由电子 少数载流子—— 空穴
中国科学技术大学 快电子 刘树彬
施主离子
8
PN结
2021－09－22
中国科学技术大学 快电子 刘树彬
t1
t
IFVFR LVDV RF L
0.1IR t

结束！
用来判断几个条件是否完全具备
例：厕所里的声光控开关。
条件：
结果：
课堂请作写业出如下门电路的真值表， •并提分示析: 其逻辑功能。
•的1、，该有电什路么是逻BCA那辑一功&种能逻？Y辑门电路中
•2、该逻辑门电路有几个输入端， 列举出对应的各个输入状态下的 输出状态。
输 课 堂入作 业 效 对 输 出
基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
•教学目标： •知识点：熟练掌握与门基本逻辑 门电路的基本概念、逻辑符号、 真值表、逻辑函数表达式，理解 各门电路的逻辑功能。 •能力点：能够正确应用基本逻辑
数字信号:
通常把脉冲的出现或消失用 1 和 0来表示，这样一串脉冲就变 成由一串1和0组成的代码，这种 信号称为数字信号。
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0

1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
课堂小结： •1、与门逻辑电路的符号，注意与 的写法。 •2、与逻辑电路的真值表。 •3、分析真值表，描述逻辑功能。 •4、根据真值表些逻辑函数表达式， 其实质就是逻辑乘。
•课后作业： •1、P237 第2题 •2、用对比学习法，预习或逻辑
1．与逻辑门
A、B开关串联构成与逻辑
逻辑门电路
符号：
输入与输出存在一定的逻辑关系,能 实现一定逻辑功能的电路称为逻辑门
电路。
（1）输入与输出的关系（真值表）

7
1
教材分析
——重点与难点
教学重点：理解基本逻辑概念，熟记逻辑 符号、真值表、逻辑表达式、运算规则 教学难点：逻辑表达式与运算
8
1
教材分析
——教学目标
知识目标：通过理论学习，让学生熟练掌握逻辑表达式、逻辑符
号、运算规则及真值表。
能力目标：通过学习，学生能记住并写出表达式和相应的真值表，
并能进行简单的逻辑运算。
情感目标：学生通过学习逻辑门电路，可以在掌握后收获成就感，
这对于每一个学生的自信心将是极大的提升；同时，学习必须一丝
不苟，这样可以培养学生的细心和耐心，端正学习态度才能最终学
到知识。
9
2
教法设计--教学理念
86%
中职教育的根本就是为学生就业服务。所以，我们在
教学中必须通过理论学习，加强实践，突出专86业%训练，
4
教学过程 --过程设计
2 新课探讨 （2）巩固练习 学生通过课堂练习加深对所学内容的理解， 通过练习得到提高。
添加标题
（添3）加归标纳题小结 结合教学重难点，归纳课堂小结并用添表加格标进题
行对比。
16
5
教学反思
本课通过讲授法及演示法进行理论学习，让学生掌握了较重要的理论 知识，为学生后面章节的学习打下来坚实的基础。在授课中能让学生 了解到逻辑运算的丰富内涵，激发学生的兴趣，为后面的复合门电路 实训奠定基础。这对于动手能力强的他们来说，能初步入门到一个新 领域将是无比美妙的事，也能带领他们进入逻辑电路设计创造的新世 界，促使他们不断开阔进取。同时，作为教师应当给予更多的鼓励和 支持，激发学生的创作热情。
（添1）加三标种题基本逻辑运算和逻辑门的学习（教学重点和添难加点标） 题

各数位的权是16的幂
结论:
①一般地，N进制需要用到N个数码，基数是N；运算规律 为逢N进一。 ②如果一个N进制数M包含ｎ位整数和ｍ位小数，即 (an-1 an-2 … a1 a0 ·a－1 a－2 … a－m)N
则该数的权展开式为：
(M)N ＝ an-1×Nn-1 ＋ an-2 ×Nn-2 ＋ … ＋a1×N1＋ a0 ×N0＋ a－1 ×N-1＋a－2 ×N-2＋… ＋a－m×N-m
用来实现逻辑运算的电路叫逻辑门电路 ，简称门电路。
2、数字电路的优点
（1）便于高度集成化。 （2）工作可靠性高、抗干扰能力强。 （3）数字信息便于长期保存。 （4）数字集成电路产品系列多、通用性强、成本 低。 基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、 与非门、或非门、与或非门和异或门等。
二、数制与编码
不够3位补零，1 0. 0 1
（2）八进制数转换为二进制数：
0 ＝ (152.2)8
将每位八进制数用3位二进制数表示。
0.375 × 2 整数 0.750 „„„ 0=K－1 0.750 × 2 1.500 „„„ 1=K－2 0.500 × 2 1.000 „„„ 1=K－3
高位
低位
所以：(44.375)10＝(101100.011)2 采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的N进制数。
2、二进制数与八进制数的相互转换 （1）二进制数---八进制数： 由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，
数 字 电 路
第一节 基本逻辑门电路
本节课内容：
概 述
数字信号与数字电路 数字电路的优点
数 制
基本逻辑门电路
不同数制间的转换
二进制代码

实现时序逻辑电路：通过将逻辑门 电路与存储元件（如触发器）组合 起来，可以实现时序逻辑电路，如 计数器、寄存器等。
03 康华光对逻辑门电路的贡 献
康华光在逻辑门电路领域的成就
提出多种逻辑门电路设计方法
康华光教授在逻辑门电路领域做出了重要贡献，他提出了一系列 具有影响力的设计方法，为现代逻辑门电路的发展奠定了基础。
推动逻辑门电路的优化
康华光教授致力于优化逻辑门电路的性能，通过改进电路 结构和降低功耗，提高了逻辑门电路的效率和可靠性。
促进逻辑门电路的实际应用
康华光教授的研究成果在实际应用中得到了广泛应用，推 动了逻辑门电路在计算机、通信和自动化等领域的发展。
康华光的学术思想
01
强调理论与实践相结合
康华光教授认为，理论研究必须与实践相结合，才能真正发挥其价值。
02
逻辑门电路是数字电路的基本单 元，用于实现各种逻辑运算和组 合逻辑电路。
逻辑门电路的分类
按照功能分类
包括与门、或门、非门、与非门、或 非门等。
按照结构分类
包括晶体管-晶体管逻辑门（TTL）、 场效应管-晶体管逻辑门（FTL）等。
逻辑门电路的作用
实现基本的逻辑运算：如与、或、非等 。
实现组合逻辑电路：通过将多个逻辑门电路 组合起来，可以实现各种组合逻辑电路，如 编码器、译码器、多路选择器等。
康华光对逻辑门电路发展的影响
引领逻辑门电路研究方向
康华光教授的研究成果为逻辑门电路的发展指明了方向，引领了该领域的研究潮流。他的工作激发了众多科研人员的 兴趣和热情，推动了逻辑门电路领域的快速发展。
培养了一批优秀人才
康华光教授不仅在学术上取得了卓越成就，还培养了一大批优秀的人才。他的学生遍布国内外，成为各个领域的领军 人物，为逻辑门电路领域的发展做出了重要贡献。

输入全为高电平时， 输出为低电平。
第10页，共52页。
（2）输入有低电平0.3V 时。
该发射结导通，VB1=1V。T2、T3都截止。 忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V 。
实现了与非门的逻辑
功能的另一方面： 输入有低电平时， 输出为高电平。
综合上述两种情况， 该电路满足与非的 逻辑功能，即：
（b）组成双向总线， 实现信号的分时双向传送。
第32页，共52页。
七、TTL集成逻辑门电路系列简介
1．74系列——为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。 2．74L系列——为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。 3．74H系列——为高速TTL系列。 4．74S系列——为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。
L ABC
由于T4和D导通，所以： VO≈VCC-VBE4-VD =5-0.7-0.7=3.6（V）
第11页，共52页。
二、TTL与非门的开关速度
1．TTL与非门提高工作速度的原理
（1）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
第12页，共52页。
（2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容 充放电。
2.48V) 0.3V) 0.3V)
Vth又常被形象化地称为门槛电压1.0 。Vth的值为1.3V～1.４V。
VOL（max）0.5 0.4V
D
E
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Vi (V)
VOFF VON
第17页，共52页。
3．抗干扰能力
TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。
2．或非门
第25页，共52页。
3．与或非门
第26页，共52页。

TP1 A B
TN1 TP1 TN2 TP2
L
TP2
L
00 01
截止 导通 截止 导通 1 截止 导通 导通 截止 0
TN1
TN2
10
导通 截止 截止 导通 0
11
导通 截止 导通 截止 0
N输入的或非门的电路的结构? 输入端增加有什么问题?
或非门
A ≥1
B
L A B
3. 异或门电路
A B
=A⊙B
3、学会门电路逻辑功能分析方法。 4、掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题。
3.1 MOS逻辑门
3.1.1 数字集成电路简介 3.1.2 逻辑门的一般特性 3.1.3 MOS开关及其等效电路 3.1.4 CMOS反相器 3.1.5 CMOS逻辑门电路 3.1.6 CMOS漏极开路门和三态输出门电路 3.1.7 CMOS传输门 3.1.8 CMOS逻辑门电路的技术参数
L A B A B
3.1.6 CMOS漏极开路（OD）门和三态输出门电路
1.CMOS漏极开路门
（1）CMOS漏极开路门的提出 A
输出短接，在一定情况下会产 B 生低阻通路，大电流有可能导
+VDD
+VDD
A
线
与
B
1
0
致器件的损毁，并且无法确定
TN1 TN2
输出是高电平还是低电平。
（2）漏极开路门的结构与逻辑符号
74系列
74LS系列
74AS系列
74ALS
3.射极耦合逻辑门 （ECL）
3.1.2 逻辑门电路的一般特性
1. 输入和输出的高、低电平
1 vO
vI 1
驱动门 G1

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。

2.2 TTL逻辑门电路
2.2.1 ＴＴＬ与非门电路 2.2.2 其它形式的ＴＴＬ门电路
2.2.1 ＴＴＬ与非门电路
１.ＴＴＬ与非门的基本电路 ２.ＴＴＬ与非门电路工作原理 ３.ＴＴＬ与非门的主要参数
１.ＴＴＬ与非门的基本电路
２.ＴＴＬ与非门电路工作原理
• 输入全高，输出为低 • 输入有低，输出为高 • 实现了与非的逻辑关系
L A B C
３.ＴＴＬ与非门的传输特性
4 .ＴＴＬ与非门电路的改进
5. ＴＴＬ与非门的主要参数
（1）输出高电平UOH （2）输出低电平UOL （3）高电平输入电流ＩＩH （4）输入短路电流ＩIS （5）扇出系数N （6）开门电平UON （7）关门电平U0FF （8）空载功耗 （9）平均传输延迟时间
扇出系数N
2.2.2 其它形式的ＴＴＬ门电路
• 集电极开路门(ＯＣ门)
三态门(ＴＳＬ)
OC门用于总线传输
2.3 CMOS门电路
2.3.1 ＣＭＯＳ反相器 2.3.2 其它形式的ＣＭＯＳ逻辑门 2.3.3 ＣＭＯＳ三态门及传输门
2.3.1 ＣＭＯＳ反相器
CMOS反向器的传输特性
2.3.2 其它形式的ＣＭＯＳ逻辑门
1.ＣＭＯＳ与非门
2. COMOS或非门
2.3.3 ＣＭＯＳ三态门及传输门
1. ＣＭＯＳ三态门
2.ＣＭＯＳ传输门ＴＧ
2.1 基本逻辑门电路
2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 基本逻辑运算 二极管与门及或门电路 非门电路 ＤＴＬ与非门
2.1.1 基本逻辑运算
基本的逻辑运算分为与、或、非三种 1.与运算 L=A· B
只有当一件事的几个条件全部具备时，这件事才会发生

信号处理：对输入信号进行加工
02
处理，如放大、滤波等 控制功能：实现对电路的控制，
03
如开关、定时等 存储功能：实现对信号的存储，
04
如寄存器、存储器等
逻辑门电路的工作原 理
基本逻辑运算
1 与运算：当所有输入都为1时，输出为1，否则为0 2 或运算：当所有输入都为0时，输出为0，否则为1 3 非运算：输入为1时，输出为0；输入为0时，输出为1 4 异或运算：当输入相同时，输出为0；当输入不同时，输出为1 5 同或运算：当输入相同时，输出为1；当输入不同时，输出为0
5
逻辑门电路的 应用：数字电 路、计算机、
通信等领域
逻辑门电路的应用
数字电路的设计
逻辑门电路是数字
电路的基础 1
4 逻辑门电路在数字电
路设计中的应用广泛， 如计算机、手机、家 电等电子产品中都有
逻辑门电路的身影
逻辑门电路可以实
现基本的逻辑运算，
2
如与、或、非等
3
逻辑门电路可以组
合成更复杂的电路，
04
逻辑门电路的 控制端用于控 制逻辑运算的 类型。
逻辑门电路的分类
01
基本逻辑门： 与门、或门、 非门
02
复合逻辑门： 与非门、或非 门、异或门
03
扩展逻辑门： 三态门、多路 复用器、解码 器
04
特殊逻辑门： TTL、CMOS、 ECL等不同类 型逻辑门的分 类
逻辑门电路的功能
逻辑运算：实现基本的逻辑运算， 01 如与、或、非等
逻辑门电路介绍课 件
演讲人
பைடு நூலகம்录
01. 逻辑门电路的基本概念 02. 逻辑门电路的工作原理 03. 逻辑门电路的应用