海南大学：《电子技术基础》课程教学课件（数字电子技术基础）03 逻辑门电路（Logic gate Circuits）

3逻辑门电路 (Logic gate Circuits) 3.0概述 3.1晶体管的开关特性 3.2TTL逻辑门电路 3.3MOS逻辑门电路 3.4逻辑门电路使用中的几个实际问题 3.5正负逻辑及逻辑符号的变换

3 逻辑门电路 (Logic gate Circuits) 3.1 晶体管的开关特性 3.2 TTL逻辑门电路 3.3 MOS逻辑门电路 3.0 概述 3.4 逻辑门电路使用中的几个实际问题 3.5 正负逻辑及逻辑符号的变换

3逻辑门电路 (Logic gate Circuits) 3.0概述 3.1MOS逻辑门电路 3.2TTL逻辑门电路 3.3正负逻辑及逻辑符号的变换 34逻辑门电路使用中的几个实际问题 3.5用VHDL描述逻辑门电路

3 逻辑门电路 (Logic gate Circuits) 3.1 MOS逻辑门电路 3.2 TTL逻辑门电路 3.3 正负逻辑及逻辑符号的变换 3.0 概述 3.4 逻辑门电路使用中的几个实际问题 3.5 用VHDL描述逻辑门电路

3.0概述 1、逻辑门电路(L0 gic gate Circuits 实现各种逻辑运算的单元电路。 基本逻辑门 基本逻辑运算 AND gate → AND Operation OR gate → OR Operation NOT gate ∂ NOT Operation NANd gate → NAND Operation NOR gate NOR Operation XOR gate XOR Operation NXOR gate NXOR Operation

3.0 概述 1、逻辑门电路（Logic gate Circuits ） 实现各种逻辑运算的单元电路。 基本逻辑门 AND gate OR gate NOT gate NAND gate NOR gate XOR gate NXOR gate 基本逻辑运算  AND Operation  OR Operation  NOT Operation  NAND Operation  NOR Operation  XOR Operation  NXOR Operation

2、逻辑门的输入输出电平(nput/Output) ◆电信号：高电平(High Voltage Level-H) 低电平(Low Voltage Level-L) ◆高电平V:大于给定电平值的电压范围 输入高电平一VⅢ 输出高电平-VoH ◆低电平V:小于给定电平值的电压范围 输入低电平Vm 输出低电平VoL

2、逻辑门的输入输出电平 (Input /Output ) ◆电信号：高电平(High Voltage Level － H) 低电平(Low Voltage Level － L) ◆高电平 VH ：大于给定电平值的电压范围 输入高电平－ VIH 输出高电平－ VOH ◆低电平 VL ：小于给定电平值的电压范围 输入低电平 VIL 输出低电平 VOL

3、正逻辑与负逻辑 正逻辑Positive Logic):1-高电平；0-低电平 负逻辑Negative Logic):0-高电平；1-低电平 Vo电平 逻 高电平 电平示意图 上限最小值 Vn(mim) 低电平 0 正逻辑 负逻辑

VL (max) VH (min) 逻 辑 电 平 示 意 图 高电平 低电平 正逻辑(Positive Logic )：1-高电平;0-低电平 负逻辑(Negative Logic )：0-高电平;1-低电平 3、正逻辑与负逻辑

采用正逻辑，数字 逻辑1 逻辑1 信号就成为右图所 示的逻辑信号。 逻辑0 逻辑0 逻辑0 数字信号的主要参数 Vm:信号幅度。 T:信号周期。 w:脉冲宽度。 t(ms) t w q:占空比。 占空比定义为：9(%)=×100%

采用正逻辑，数字 信号就成为右图所 示的逻辑信号。 逻辑0 逻辑1 逻辑0 逻辑1 逻辑0 V 0 t (ms) Vm t w T 数字信号的主要参数 Vm :信号幅度。 T :信号周期。 tW :脉冲宽度。 q :占空比。 (%) % 100 W  T t 占空比定义为： q

3、集成逻辑门(Integerated logic circuit) ◆当代门电路（所有数字电路）均已集成化。 ◆按器件类型分 双极型集成逻辑门-TTL MOS集成逻辑门-NMOS S CMOS PMOS ◆按集成度分 Smal-scale integration-SSI(<l00个等效门) Medium-scale integration-MSI(<l03个等效门) Large-scale integration-LSI(<l04个等效门) Very Large-scale integration-VLSI◇l04个) ◆本章内容：基本逻辑门的基本结构、工作原理 以及外部特性

3、集成逻辑门(Integerated logic circuit) ◆当代门电路（所有数字电路）均已集成化。 双极型集成逻辑门-TTL MOS集成逻辑门-NMOS CMOS PMOS ◆按器件类型分 ◆按集成度分 Small-scale integration－SSI(104个) ◆本章内容:基本逻辑门的基本结构、工作原理 以及外部特性

3.1晶体管的开关特性 (Switching characteristics) 门电路中晶体管均工作在开关状态。 一、二极管(Diode)的开关特性 1.二极管的静态特性(Static characteristics) (1)加正向电压V时，二极管导通，管压降V,可 忽略。二极管相当于一个闭合的开关。 K (a) (b)

一、二极管(Diode)的开关特性 D VF IF (a) RL (1)加正向电压VF 时，二极管导通，管压降VD 可 忽略。二极管相当于一个闭合的开关。 1．二极管的静态特性(Static characteristics) F K VF L R I (b) 门电路中晶体管均工作在开关状态。 3.1 晶体管的开关特性 (Switching characteristics)

(2)加反向电压V.时，二极管截止，反向电流Is 可忽略。二极管相当于一个断开的开关。 (a) (b) 结论：二极管在电路中表现为一个受外加电压 控制的开关.当外加电压y为一脉冲信号时，二极 管将随着脉冲电压的变化在“开”态与“关”态之 间转换。该转换过程为二极管开关的动态特性

(2)加反向电压VR 时，二极管截止，反向电流IS 可忽略。二极管相当于一个断开的开关。 D VR IS RL (a) K RL VR (b) 结论：二极管在电路中表现为一个受外加电压vi 控制的开关.当外加电压vi为一脉冲信号时,二极 管将随着脉冲电压的变化在“开” 态与“关”态之 间转换。该转换过程为二极管开关的动态特性

2.二极管的动态特性(Dynamic characteristics) (b) (a) ◆y,为输入方波信号。D通 过的电流波形：理想情况 -图(c),实际情况-图(d) 0.1/R ◆t,-存储时间(storge time) 0 t-渡越时间(transition) tre=t,十t,-为反向恢复时间(reverse recover)

2．二极管的动态特性 (Dynamic characteristics ) ◆ v i为输入方波信号。D通 过的电流波形：理想情况 －图(c),实际情况－图(d) ◆ ts -存储时间 (storge time ) tt -渡越时间 (transition ) tre ＝ ts 十 tt -为反向恢复时间 (reverse recover ) + － D vi R L i (a) 产生反向恢复过程的 原因：反向恢复时间 tre 就是存储电荷消散 所需要的时间