第16章 逻辑门电路.pptVIP

第16章 逻辑门电路 16.1 基本逻辑门电路 16.2 组合逻辑门 16.3 TTL集成门和CMOS集成门 习题16 16.1 基本逻辑门电路 具有逻辑功能的电路称为逻辑电路或逻辑门电路，它是构成数字电路的基本单元。逻辑门电路按照结构组成的不同可分为两类。? (1) 分立元件门：它是由单个半导体器件组成的，目前较少使用。 (2) 集成门：将各种半导体元器件集成在一个芯片上。 无论哪一种门电路，都是用高、低电平分别表示逻辑1和0两种逻辑状态的，如图16.1所示。 1. 与门电路 能实现与逻辑关系的电路称为与门电路。二极管与门电路如图16.2(a)所示，其逻辑符号和波形图如图16.2(b)和图16.2(c)所示，其中A、B为输入变量，Y为输出变量。 设VCC=5 V，A、B输入端的高、低电平分别为UIH=3 V，UIL=0.3V，UO=0.7 V。输出Y的高、低电平为UOH=3V，UOL=0.3V。输入、输出的逻辑电平及真值表如表16.1和表16.2所示。其逻辑表达式为 Y=A·B ; 2. 或门电路 能实现或逻辑关系的电路称为或门电路。二极管或门电路、符号和波形图如图16.3所示，其中，A、B为输入变量，Y为输出变量。 设UCC=5 V，A、B端输入高电平为UIH=3 V，输入低电平为UIL=0.3 V；输出高电平为UOH=3 V，输出低电平UOL=0.3 V。输入、输出的逻辑电平和真值表如表16.3和表16.4所示。其逻辑表达式为 Y=A+B ; 3. 非门电路（反相器） 能实现非逻辑关系的电路称为非门电路。非门电路、符号和波形图如图16.4所示，其中A为输入变量，Y为输出变量。 ? 由图16.4可知，当输入端A为低电平时，输出端Y为高电平；当输入端A为高电平时，输出端Y为低电平。输入、输出的逻辑电平和真值表如表16.5和表16.6所示。其逻辑表达式为 16.2 组合逻辑门 1. 与非门 图16.5所示为与非门的组成及符号。表16.7是与非门的真值表。其逻辑表达式为 2. 或非门 图16.6所示为或非门的组成及符号。表16.8为或非门的逻辑真值表。其逻辑表达式为 3. 与或非门 图16.7所示是与或非门的组成及符号。表16.9是与或非门的逻辑真值表。其逻辑表达式为 Y=A·B+C·D 16.3 TTL集成门和CMOS集成门 16.3.1 TTL集成门电路 1. TTL与非门电路 1） 电路结构 TTL与非门的典型电路如图16.9所示 。 2） TTL与非门的工作原理 当输入信号中任意一个为低电平，即UIA=UIL或UIB=UIL时，T1的发射结正偏，UB1=UIL+0.7=0.3+0.7=1V，使T1管饱和导通，此时UB2=1 V（要使T2导通，UB2=2×0.7 V=1.4 V）。T2管截止，T4也处于截止状态，而T3导通，则 UO=VCC=UOH 当输入信号都为高电平时，UIA=UIB=UIH=3.6 V，UB1=UIH+UBE1=3.6+0.7=4.3V，UBC≈0.1 V，则UC1≈4.3 V，此时UB21.4V，则T2、T4饱和导通，T3截止输出，有UO=UT4CHS≈0.3 V=UOL 综上所述，电路实现的逻辑关系为与非关系： Y=A·B 2. TTL与非门的电气特性 1） 电压传输特性 将与非门电路的输出电压随输入电压的变化用曲线描绘出来，可得到如图16.10所示的电压传输特性，它反映了TTL与非门电路的输出电压UO随输入电压UI的变化规律。 电压传输特性曲线可分为四段: AB、BC、CD、DE。 2） 输入伏安特性 输入伏安特性是指输入电压和输入电流之间的关系。图16.11(a)所示为输入电路，改变输入电压UI，测出对应的输入电流iI值，即可画出输入伏安特性曲线，如图16.11(b)所示。 设R1=4 kΩ，VCC=5 V，当UI=0 V时，T1导通，T2截止，可求得输入端对地短路时的输入电流，用IIS表示，称为输入短路电流， 即 上式中负号表示与iI的参考方向相反。 3） 输入负载特性 由于在UI=0 V时有输入电流存在，因而在输入端与地之间接入电阻Rp，就会影响输入电压。TTL与非门输入端串电阻接地时的等效电路如图16.12(a)所示。输入负载特性如图16.12(b) 所示。 4） 高电平输入特性(带拉电流负载) 与非门电路的输出等效电路及输出特性如图16.13所示。 5） 低电平输出特性(带灌电流负载) 当输入低电平时