邏輯門(課堂PPT)課件(PPT 33頁)

1、第二章 邏輯門內(nèi)容提要：（1）數(shù)字電路的基本邏輯單元門電路，及其對(duì)應(yīng)的邏輯運(yùn)算與圖形描述符號(hào) 。（2）三態(tài)邏輯門和集電極開路輸出門 。（3）TTL集成門的邏輯功能、外特性和性能參數(shù) 。（4）CMOS集成門的邏輯功能、外特性和性能參數(shù)。 1.第1頁，共33頁。2.1 基本邏輯門 主要內(nèi)容： 與、或、非三種基本邏輯運(yùn)算 與、或、非三種基本邏輯門的邏輯功能 邏輯門真值表的列法 畫各種邏輯門電路的輸出波形2.第2頁，共33頁。在邏輯代數(shù)中，最基本的邏輯運(yùn)算有與、或、非三種 。最基本的邏輯關(guān)系有三種：與邏輯關(guān)系、或邏輯關(guān)系、非邏輯關(guān)系。實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和常用復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路稱為邏輯門電路。 3.第

2、3頁，共33頁。2.1.1 與門實(shí)現(xiàn)“與”運(yùn)算的電路稱為與邏輯門，簡稱與門 。邏輯與運(yùn)算可用開關(guān)電路中兩個(gè)開關(guān)相串聯(lián)的例子來說明 4.第4頁，共33頁?！芭c”運(yùn)算的邏輯表達(dá)式為： F = A.B“與”運(yùn)算真值表 :“與”邏輯的運(yùn)算規(guī)律為：5.第5頁，共33頁。與門的邏輯符號(hào): 例2-2 : 向2輸入與門輸入圖示的波形，求其輸出波形F。 解： 6.第6頁，共33頁。2.1.2 或門實(shí)現(xiàn)“或”運(yùn)算的電路稱為或邏輯門，簡稱或門 。邏輯或運(yùn)算可用開關(guān)電路中兩個(gè)開關(guān)相并聯(lián)的例子來說明 7.第7頁，共33頁?！盎颉边\(yùn)算的邏輯表達(dá)式為： F = A+B“或”運(yùn)算真值表 :“或”邏輯的運(yùn)算規(guī)律為：8.第8頁，

3、共33頁?；蜷T的邏輯符號(hào): 例2-4 : 向2輸入或門輸入圖示的波形，求其輸出波形F。 解： 9.第9頁，共33頁。2.1.2 非門實(shí)現(xiàn)“非”運(yùn)算的電路稱為非邏輯門，簡稱非門 。邏輯“非”運(yùn)算可用圖（a）中的開關(guān)電路來說明。在圖（b）中，若令A(yù)表示開關(guān)處于常開位置，則表示開關(guān)處于常閉位置。 10.第10頁，共33頁?！胺恰边\(yùn)算的邏輯表達(dá)式為：“非”運(yùn)算真值表 :“非”邏輯的運(yùn)算規(guī)律為：11.第11頁，共33頁。非門的邏輯符號(hào): 例2-5 : 向非門輸入圖示的波形，求其輸出波形F。 解： 12.第12頁，共33頁。2.2 復(fù)合邏輯門 與非、或非、異或、同或的復(fù)合邏輯運(yùn)算與非門、或非門的邏輯功能異

4、或門、同或門的邏輯功能各種復(fù)合邏輯門的真值表描述及輸出波形主要內(nèi)容：13.第13頁，共33頁。基本邏輯運(yùn)算的復(fù)合叫做復(fù)合邏輯運(yùn)算。而實(shí)現(xiàn)復(fù)合邏輯運(yùn)算的電路叫復(fù)合邏輯門。最常用的復(fù)合邏輯門有與非門、或非門、與或非門和異或門等。14.第14頁，共33頁。2.2.1 與非門“與”運(yùn)算后再進(jìn)行“非”運(yùn)算的復(fù)合運(yùn)算稱為“與非”運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)“與非”運(yùn)算的邏輯電路稱為與非門。 與非門的邏輯關(guān)系表達(dá)式為：與非門的邏輯符號(hào) ：“與非”門真值表 ：15.第15頁，共33頁。2.2.2 或非門“或”運(yùn)算后再進(jìn)行“非”運(yùn)算的復(fù)合運(yùn)算稱為“或非”運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)“或非”運(yùn)算的邏輯電路稱為或非門。 或非門的邏輯關(guān)系表達(dá)式為：或非

5、門的邏輯符號(hào) ：“或非”門真值表 ：16.第16頁，共33頁。2.2.3 異或門實(shí)現(xiàn)“異或”邏輯運(yùn)算的邏輯電路稱為異或門。 異或門的邏輯關(guān)系表達(dá)式為：異或門的邏輯符號(hào) ：“異或”門真值表 ：17.第17頁，共33頁。2.2.3 同或門“異或”運(yùn)算之后再進(jìn)行“非”運(yùn)算，則稱為“同或”運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)“同或”邏輯運(yùn)算的邏輯電路稱為同或門。 同或門的邏輯關(guān)系表達(dá)式為：同或門的邏輯符號(hào) ：“同或”門真值表 ：18.第18頁，共33頁。2.3 其它邏輯門三態(tài)邏輯門的邏輯功能含有三態(tài)邏輯門電路的分析集電極開路輸出邏輯門的邏輯功能集電極開路輸出邏輯門的應(yīng)用主要內(nèi)容：19.第19頁，共33頁。2.3.1 三態(tài)邏輯門

6、三態(tài)輸出門（簡稱TS門）有三種邏輯狀態(tài)，即0、1、Z。第三種狀態(tài)為高阻狀態(tài)(Z)，或禁止?fàn)顟B(tài)。三態(tài)邏輯門符號(hào)：高電平有效的三態(tài)門真值表 ：控制端EN高電平有效 控制端EN高電平有效 20.第20頁，共33頁。三態(tài)門的應(yīng)用：三態(tài)門用于總線傳輸 ：用三態(tài)門實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸 ：21.第21頁，共33頁。2.3.2 集電極開路邏輯門集電極開路門，簡稱OC門。其特點(diǎn)是門電路內(nèi)部輸出三極管的集電極開路。在使用時(shí)，必須外接“上拉電阻RP” 。OC與非門的邏輯符號(hào) ：兩個(gè)OC門輸出端可以直接相連，實(shí)現(xiàn)“線與”功能。 22.第22頁，共33頁。OC門用來實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換：OC門用做驅(qū)動(dòng)器：23.第23頁，共33頁。

7、2.4 集成電路邏輯門 TTL集成邏輯門的概念比較各種TTL系列的特性CMOS集成邏輯門的概念集成電路邏輯門的性能參數(shù)計(jì)算具體邏輯器件的扇出系數(shù)TTL與CMOS兩種集成電路在混合應(yīng)用時(shí)的接口主要內(nèi)容：24.第24頁，共33頁。2.4.1 概述 把若干個(gè)有源器件和無源器件及其連線，按照一定的功能要求，制作在一塊半導(dǎo)體基片上，這樣的產(chǎn)品叫集成電路。最簡單的數(shù)字集成電路是集成邏輯門。 集成電路的優(yōu)點(diǎn)：如體積小、耗電省、重量輕、可靠性高 數(shù)字集成電路的規(guī)模一般是根據(jù)門的數(shù)目來劃分的 ：有SSI ，MSI ，LSI ，VLSI 等。集成電路邏輯門按照組成的有源器件可分為兩大類： TTL門 ，MOS門，后

8、者主要是CMOS門。 25.第25頁，共33頁。2.4.2 TTL集成電路邏輯門TTL門電路由雙極型三極管構(gòu)成，其特點(diǎn)是速度快、抗靜電能力強(qiáng)，但其功耗較大，不適宜做成大規(guī)模集成電路。 TTL門電路有74（民用）和54（軍用）兩大系列，每個(gè)系列中又有若干子系列。 26.第26頁，共33頁。54系列與74系列的比較：TTL系列速度及功耗的比較: 27.第27頁，共33頁。2.4.3 CMOS集成電路邏輯門CMOS集成門電路由場效應(yīng)管構(gòu)成，它的特點(diǎn)是集成度高、功耗低，但速度較慢、抗靜電能力差。 同TTL門電路一樣，CMOS門電路也有74和54兩大系列。 74系列5V CMOS門電路的基本子系列如下：

9、74HC和74HCT：高速CMOS（High-speed CMOS），T表示和TTL直接兼容。74AC和74ACT：先進(jìn)CMOS（Advanced CMOS），它們提供了比TTL系列更高的速度和更低的功耗。74AHC和AHCT：先進(jìn)高速CMOS（Advanced High-speed CMOS）。74系列3.3V CMOS門電路的基本子系列如下：74LVC：低壓CMOS（Lower-voltage CMOS）。74ALVC：先進(jìn)低壓CMOS（Advanced Lower-voltage CMOS）。28.第28頁，共33頁。2.4.4 集成電路門的性能參數(shù)數(shù)字集成電路的性能參數(shù)主要包括： 直流電源電壓輸入 / 輸出邏輯電平扇出系數(shù)傳輸延時(shí)功耗 29.第29頁，共33頁。標(biāo)準(zhǔn)TTL門的輸入 / 輸出邏輯電平 :30.第30頁，共33頁。傳輸延遲時(shí)間tpd