第二章逻辑门电路
2.1 二极管的开关特性及二极管门电路
2.3 TTL逻辑门电路
2.4 CMOS门电路
本章小结2.2 三极管的开关特性及反相器门电路
收集整理
门电路是构成数字电路的基本单元第二章逻辑门电路
实现各种基本逻辑关系的电子电路称为门电路
门电路中的二极管和三极管都工作在开关状态
在数字电路中，只要能明确区分高电平和低电平两
个状态就可以了，所以，高电平和低电平都允许有
一定的范围。因此，数字电路对元器件参数精度的
要求比模拟电路要低一些。
收集整理2.1 二极管的开关特性及二极管门电路
理想开关特性的静态特性：
先看一个简单的单向阀的开关特性闭合时电阻为0
实际上开关闭合时总是有一个很小的电阻，断开时电阻不
可能为∞，转换过程总要花一定的时间开关动作在瞬间完成断开时电阻为∞
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正
向反
向单向阀的开关特性
球体球体t
t压力
流量
00压力=0时压力为正时
球体在喇
叭口处球体在喇
叭以上压力为突变为负时
喇叭口球体在喇
叭以上
球体在喇
叭口处流量
0t理想特性开关动作不能瞬间完成
关闭时还有一定的泄露
只有正向压力足以顶起球体时才开启（图中没有画出）单向阀的工作并不理想有泄漏
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二极管具有单向导电性一、二极管的开关特性
（一）静态特性
二极管加正向电压时导通，伏安特性很陡，压降很小（硅管：
0.7V，锗管0.3V），可以近似看作是一个闭合的开关
二极管加反向电压时截止，截止后的伏安特性具有饱和特性
（反向电流几乎不随反向电压的增大而增大）且反向电流很
小（nA级），可以近似看作是一个断打开的开关伏安特性
0u
Di
D导通时的等效电路
截止时的等效电路+-
-+
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存储时间（二）动态特性
当u
D为一矩形电压时
电流波形的不够陡峭（不理想）t
t00
反向恢复时间
漏电流i
Du
D
u
Di
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. 第二章 逻辑门电路
第一节 重点与难点
一、重点：
1．TTL与非门外特性
（1）电压传输特性及输入噪声容限：由电压传输特性曲线可以得出与非门的输出信号随输入信号的变化情况，同时还可以得出反映与非门抗干扰能力的参数Uon、Uoff、UNH和UNL。开门电平UON是保证输出电平为最高低电平时输入高电平的最小值。关门电平UOFF是保证输出电平为最小高电平时，所允许的输入低电平的最大值。
（2）输入特性：描述与非门对信号源的负载效应。根据输入端电平的高低，与非门呈现出不同的负载效应，当输入端为低电平UIL时，与非门对信号源是灌电流负载，输入低电平电流IIL通常为1～1.4mA。当输入端为高电平UIH时，与非门对信号源呈现拉电流负载，输入高电平电流IIH通常小于50μA。
（3）输入负载特性：实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况，电阻的取值不同，将影响相应输入端的电平取值。当R≤关门电阻ROFF时，相应的输入端相当于输入低电平；当R≥开门电阻RON时，相应的输入端相当于输入高电平。
2．其它类型的TTL门电路
（1）集电极开路与非门（OC门）
多个TTL与非门输出端不能直接并联使用，实现线与功能。而集电极开路与非门（OC门）输出端可以直接相连，实现线与的功能，它与普通的TTL与非门的差别在于用外接电阻代替复合管。
（2）三态门TSL
三态门即保持推拉式输出级的优点，又能实现线与功能。它的输出除了具有一般与非门的两种状态外，还具有高输出阻抗的第三个状态，称为高阻态，又称禁止态。处于何种状态由使能端控制。
3．CMOS逻辑门电路
CMOS反相器和CMOS传输门是CMOS逻辑门电路的最基本单元电路，由此可以构成各种CMOS逻辑电路。当CMOS反相器处于稳态时，无论输出高电平还是低电平，两管中总有一管导通，一管截止，电源仅向反相器提供nA级电流，功耗非常小。CMOS器件门限电平UTH近似等于1/2UDD，可获得最大限度的输入端噪声容限UNH和UNL=1/2UDD。
1 基本逻辑门电路 1．基本概念 在数字电路中，门电路是最基本的逻辑元件，它的应用极为广泛。所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制数字 信号通过或不通过。门电路的输入信号和输出信号之间存在一定的逻辑关系，所以门电路又称为逻辑门电路。 基本逻辑门电路有与门、或门和非门，逻辑门电路可以用二极管、三极管等分立元件组成，更常用的是集成门电路。 2. 基本逻辑关系 逻辑电路的基本逻辑关系有“与逻辑”、“或逻辑”和“非逻辑”。 (1) 与逻辑 “与”逻辑是指当决定某件事的几个条件全部具备时，该件事才会发生，这种因果关系称为“与”逻辑关系，实现“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路。例如在图1所示的照明电路中，开关A和B串联，只有当A“与”B同时接通时（条件），电灯才亮（结果），电路具有“与”逻辑功能。“与”逻辑可用下式表示 BAF 图1 “与”门电路举例 式中小圆点“.”表示A、B的“与”运算，又称逻辑乘，应用时往往省略“.”。 (2)“或”逻辑 “或”逻辑是指当决定某件事的几个条件中，只要有一个条件具备，该件事就会发生，这种因果关系称为“或”逻辑关系，实现“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路。例如在图2所示的照明电路中，开关A和B关联，只要开关A“或”B有一闭合，灯就会亮，所以图2电路具有“或”逻辑功能。“或”逻辑可用下式表示 BAF 图2 “或”门电路举例 2 式中符号“+”表示A、B“或”运算，又称逻辑加。 3．“非”逻辑 在逻辑关系中，“非”就是否定或相反的意思。实现“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路。 图3所示照明电路中，当开关A断开（“0”）时，灯亮（“1”）；开关A合上（“1”）时，灯不亮（“0”）。这表示条件和结果是相反的逻辑关系，这种关系称为“非”逻辑关系，所以图3电路具有“非”逻辑功能。可写为 AF 图3 “非”门电路 式中A上的短横线表示“非”的意思，读作“A非”或“非A”。 能够实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路。在用电路实现逻辑运算时，用输入端的电压或电平表示自变量，用输出端的电压或电平表示因变量 1．基本逻辑门电路 (1) 二极管与门电路 图4 二极管与门 （a）电路； （b）逻辑符号； （c）工作波形 图4(a)是由二级管组成的“与”门电路，A、B为输入端，Y为输出端，图1(b)是“与”门电路逻辑符号。 当输入变量A“与”B全为高电点平时（如3V），输出为高电平，即输出变量Y为1。 当输入端有一个为低电平（例如V3,0BAuu），输出亦为低电平，即即输出变量Y为0。因此该电路能够实现“与”逻辑运算。 逻辑表达式：BAY
第二章 逻辑代数与逻辑门电路
基本要求：
理解“与”逻辑及“与”门、“或”逻辑及“或”门、“非”逻辑及“非”门；理解正、负逻辑的概念，掌握逻辑代数的基本定律、基本规则和常用公式；理解复合逻辑的概念；了解集成门电路的分类；理解TTL、MOS门电路；理解逻辑函数的表示方法；掌握逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。
本章主要内容：
介绍逻辑代数、集成逻辑门电路和逻辑函数化简。逻辑代数
是数字电路的理论基础，是组合逻辑和时序逻辑电路分析、设
计中要用到的基本工具；集成逻辑门电路是组成数字逻辑电路
的基本单元电路；逻辑函数化简是逻辑电路分析的基础。
本章重点：
基本逻辑门电路和功能
逻辑代数的基本定律及常用公式
逻辑函数的代数化简法
本章难点：
基本定律、公式及化简法的正确与准确
一、逻辑变量与逻辑函数：
在逻辑代数中的变量称逻辑变量，用字母Ａ、Ｂ、Ｃ……来表示。逻辑变量只能有两种取值：真和假。常把真记作“1”，假记作“0”。这里的“1”和“0”并不表示数量的大小，而是表示完全对立的两种状态。
在逻辑问题的研究中，涉及到问题产生的条件和结果。表示条件的逻辑变量称输入变量，表示结果的逻辑变量称输出变量。将输入变量和输出变量通过逻辑运算符连接起来的式子称逻辑函数，常用Ｆ、Ｌ表示。
基本的逻辑运算有“与”运算、“或”运算、“非”运算。
二、逻辑运算：
逻辑运算的值要通过对逻辑变量进行逻辑运算来确定。
1.与运算及与门
逻辑运算Ｆ与逻辑变量Ａ、Ｂ的逻辑与运算表达式是：Ｆ＝Ａ·Ｂ, 式中“·”为与运算符。
在逻辑电路中，把能实现与运算的基本单元叫与门，它是逻辑电路中最基本的一种门电路。二极管构成的与门电路及逻辑符号如下：
2.或运算及或门
逻辑函数Ｆ与逻辑变量Ａ、Ｂ的逻辑运算表达式是：Ｆ＝Ａ＋Ｂ，式中“＋”为或运算符。
在逻辑电路中，把能实现或运算的基本单元叫或门。二极管构成的或门电路及逻辑符号如下：
