第2章逻辑代数理论及电路实现[A].pptVIP

第2章 逻辑代数理论及电路实现;2.2 逻辑运算的电路实现 ;2.3 逻辑代数的公式 ;2.5 逻辑函数的表达式 ;2.6 逻辑函数的化简 ;; 知识点一：逻辑代数的基本概念、基本运算、 基本公式和规则 知识点二：逻辑函数的描述方式 知识点三：逻辑函数简化——公式法和卡诺图法 知识点四：MOSFET的开关特性 知识点五：常见CMOS门电路(6种); 教学基本要求： 1.掌握逻辑代数的基本概念、基本公式、基本规则; 2.掌握逻辑函数的描述方式(真值表、表达式、电路 图、卡诺图)及其相互转换方法; 3.了解逻辑函数最简与或式的公式化简法; 4.掌握逻辑 函数(4变量及以下)最简与或式的卡诺 图化简法。 5.掌握MOS场效应管的开关特性和有关参数； 6.掌握CMOS反相器的功能和主要外部电气特性； 7.了解CMOS与非门、CMOS或非门、 CMOS三态 门、以及OD门的工作原理。;2.1 逻辑代数中的运算 ;二、逻辑变量、逻辑函数及其表示方法 ;例1: 如下图所示，用两个“单刀双掷”开关控制楼道灯，试列出该电路的真值表。;三、三种基本逻辑运算 ;2.或运算(OR) ;3.非运算(NOT) ;4.实现电路 ;① 二极管或门电路 ;① 三极管非门电路 ;四、复合逻辑运算 ;4.异或(XOR) ;【注意】在反相器、与非门和或非门这三种基本电路结构的基础上, 可以组成一些复杂的逻辑电路。例如, 在与非门输出端再接入一级反相器可得到与门, 在或非门输出端再接入一级反相器就可得到或门。 再如, 在反相器的输出端再接入一级反相器, 构成同相缓冲器。同相缓冲器不作任何逻辑运算——用于集成电路芯片内部电路与引出端之间的隔离。;2.2 运算逻辑的电路实现;从制造工艺来看，门电路分为双极型晶体管逻辑和单极型晶体管逻辑。双极型晶体管是多数载流子和少数载流子同时参加导电的半导体器件。场效应晶体管在工作时只有一种载流子（多数载流子）起着运载电流的作用，所以场效应晶体管又称为单极型晶体管。场效应管与双极型晶体管相比有很多优点：它的输入偏流仅为 10?10～10?12A，且与工作电流大小无关，所以它的输入电阻高达 1010? 以上；制造工艺简单，集成密度高，特别适用于大规模集成；热稳定性好，抗辐射能力强等。因此，场效应管已经成为集成电路的主流器件。 按照其结构，场效应管又可以分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（JGFET）两种。绝缘栅场效应管比起结型场效应管的反偏 PN结来说，其输入阻抗更大（一般大于 1012?），而且功耗更低，集成度高，在大规模集成电路中得到了更为广泛的应用。;MOS 管可分为 N 沟道和 P 沟道两类——NMOS管和 PMOS 管。每一类又分为增强型和耗尽型两种。 因此, MOS 管有四种类型：增强型NMOS管、耗尽型NMOS管、增强型PMOS管和耗尽型PMOS管。数字电路中普遍采用增强型MOS 管。;uo;MOS管的开关特性(以N沟道增强型MOS管为例);【注意】理想的开关特性中，MOS 管在导通与截止两种状态之间瞬间完成转换，即转换时间为零。但事实上，两者之间发生转换时是需要时间的，这一动态特性主要取决于与电路有关的杂散电容的充电、放电时间。;二、CMOS反相器 ;负载管;2. CMOS反相器 —— 电压传输特性、电流转移特性 ;【注意】加电后，CMOS器件输入端不能悬空!;3. CMOS反向器 的输出特性、 传输延迟时间;场效应管的导通和截止过程的转换需要一定的时间。 CMOS反相器的输入信号发生变化时，输出信号的变化滞后于输入信号, tPHL和 tPLH的平均值称为CMOS反相器的平均传输延迟时间。它是衡量门电路开关速度的一个重要指标。;①输出阻抗变化大；;例: 写出下图CMOS电路的逻辑表达式。;CMOS 传输门也是 CMOS 集成电路的基本单元, 其功能 是对待传送信号起允许通过或者禁止通过的作用。 双向传输门的用途很广泛——可以构成各种复杂的逻辑电路，如数据选择器、计数器、寄存器。;例: 写出下图CMOS电路的逻辑表达式。;3. CMOS漏极开路门(OD 门)——可实现“线与”;4. CMOS三态输出门;序号;序号;三、常用公式 ;左 = (A?B)?C;2.4 逻辑代数的基本规则 ;二、反演规则 ;(1)与运算优先或运算,若有括号，先算括号内。 ;原函数;不变;例6: 已知 A?0 = A，则其对偶公式为：;（A+AB=A）;思考题;【作业1】;2.5 逻辑函数的表达式 ;二、标准表达式 ;例3.已知三变量函数 F(A,B,C) ，则 ABC就是一个最小项。若用m 表示最小项，5 表示最小项的编号，则