《数字电路》课程电子教案（PPT课件讲稿）第三章 集成逻辑门（3/5）

第二节逻辑门电路 基本的逻辑关系是与或非,一个复杂的逻辑函数是 由这些基本关系组合而成的。 基本的逻辑门是与或非门,一个复杂的逻辑电路是 由这些基本逻辑门连接成的。 门电路是逻辑关系的基本硬件单元。按制作工艺的 不同,可分为双极型逻辑门和MOs型逻辑门。 本章主要介绍两种工艺的代表类型:TTL集成逻辑 门和CMOS逻辑门

第二节 逻辑门电路 基本的逻辑关系是与或非，一个复杂的逻辑函数是 由这些基本关系组合而成的。 基本的逻辑门是与或非门，一个复杂的逻辑电路是 由这些基本逻辑门连接成的。 门电路是逻辑关系的基本硬件单元。按制作工艺的 不同，可分为双极型逻辑门和MOS型逻辑门。 本章主要介绍两种工艺的代表类型：TTL集成逻辑 门和CMOS逻辑门

分立元件门电路 (一)、二极管门电路 首先看由二极管构成的“与门”和“或门” 这种门电路串 ,同不 联使用时,高低电v(+12V 平会逐步提高。是1 大缺点。 A+3v A D t 0 P B 3VB 厂。H -L3V 工环 (b) 图4-1-1二极管与门及共工作波形

一、 分立元件门电路 （一）、二极管门电路 首先看由二极管构成的“与门”和“或门”： 这种门电路串 联使用时，高低电 平会逐步提高。是 一大缺点

下图是二极管或门,它的缺点是串联使用时,高低电 平将逐步降低。 +3v oopl 3 Dc B ooDt P R V(-12v) 图4-1-2二极管或门及其工作波形

下图是二极管或门，它的缺点是串联使用时，高低电 平将逐步降低

从逻辑功能上,二极管实现“与门”、“或门”是没 有问题的。但都有一个问题,不利于串联使用 书中讲了一下正负逻辑问题,其结论是: 如果我们对同一逻辑问题,采用完全相反的两种定义 方式,一种叫正逻辑,另一种叫负逻辑,则正逻辑的与 等于负逻辑的或,正逻辑的或等于负逻辑的与。 例如:通常我们将高电平定义为1,低电平定义为0, 此为正逻辑。如果将高电平定义为0,低电平定义为1, 则称为负逻辑。 有一实际逻辑电路,其特点是输入有低电平时,输出 为低电平。可描述为: 对正逻辑来说,输入有低0,则输出为低0。(与关系) 对负逻辑来说,输入有低1,则输出为低1。(或关系)

从逻辑功能上，二极管实现“与门”、“或门”是没 有问题的。但都有一个问题，不利于串联使用。 书中讲了一下正负逻辑问题，其结论是： 如果我们对同一逻辑问题，采用完全相反的两种定义 方式，一种叫正逻辑，另一种叫负逻辑，则正逻辑的与 等于负逻辑的或，正逻辑的或等于负逻辑的与。 例如：通常我们将高电平定义为1，低电平定义为0， 此为正逻辑。如果将高电平定义为0 ，低电平定义为1 ， 则称为负逻辑。 有一实际逻辑电路，其特点是输入有低电平时，输出 为低电平。可描述为： 对正逻辑来说，输入有低0，则输出为低0。（与关系） 对负逻辑来说，输入有低1，则输出为低1。（或关系）

二)、三极管门电路 下图就是前面讲过的具有基极加速电容和钳位二极管 的三极管反相器电路,它就是一个“非门”。 vc(h12v)%a(+3V) ah本a g+6 Re Va(-12V) 图4-1-3非门电路及兵波形

（二）、三极管门电路 下图就是前面讲过的具有基极加速电容和钳位二极管 的三极管反相器电路，它就是一个“非门

极管反相器电路常常作为门电路的输出级。下图是 将二极管与门和三极管反相器串联,构成“与非门”,由 于是二极管( Diode)串联三极管( Transistor)的结构, 称为DTL电路。L=( Logic 几 B Da P C 功能表、真值表见书P140 图4-1-4与串门电路及其波形

三极管反相器电路常常作为门电路的输出级。下图是 将二极管与门和三极管反相器串联，构成“与非门”，由 于是二极管（Diode）串联三极管（Transistor）的结构， 称为DTL 电路。 L= (Logic) 功能表、真值表见书P140

DTL或非门 IT PATB+C B 40本p C P B P RI R2 C 6-vax (b) 图4-1-5或非门电路及其波形

DTL 或非门

TTL集成逻辑 DTL电路的缺点是速度较慢,早已被晶体管一晶体 管逻辑TTL( Transistor- transistor- Logic)电路所取代。 目前,我们使用的TTL门电路和中、小规模集成电路 以74/54系列为主,包括做实验时所使用的芯片,都是这 系列产品。 74/54系列又根据功耗的大小,速度的快慢等分为几 个子系列,如74sXX、74LSXX、74 ALSXX、74HXX和 4FXX等等。 (一)、TTL门电路 我们以TTL与非门电路为例,分析一下TTL电路的特 点,特别是输出级的结构,因为大多数TTL门电路的输 出级都是这种结构

二、 TTL集成逻辑门 DTL电路的缺点是速度较慢，早已被晶体管—晶体 管逻辑TTL（Transistor-Transistor-Logic）电路所取代。 目前，我们使用的TTL门电路和中、小规模集成电路 以74 / 54系列为主，包括做实验时所使用的芯片，都是这 一系列产品。 74 / 54 系列又根据功耗的大小，速度的快慢等分为几 个子系列，如74SXX、 74LSXX、74ALSXX、74HXX和 74FXX等等。 （一）、TTL门电路 我们以TTL与非门电路为例，分析一下TTL电路的特 点，特别是输出级的结构，因为大多数TTL门电路的输 出级都是这种结构

1、与非门内部电路和原理 r[okE Rt. 6kQTu30o Vcc(t5v) T3 ABC任 1v21v lv 为0.3v 0.4v T T2 业D A 14v 3.6v B T 0.3v C Ov 本本本 R3ll1kQ ABC均 3.6 图4-2-2cT54/74系列与非门

 5v ABC任一 1v 2.1v 1v 为0.3v 0.4v 1.4v 3.6v 0.7v 0.3v 0v ABC均 3.6v 1、与非门内部电路和原理

2、推拉输出电路和多发射极输入 推拉输出电路: 推拉输出因T3和T4你通我止,你止我通而得名。它 也叫图腾柱( Totem pole)输出,有源上拉电路( Active pul-up)。 本推拉输出电路由T4、T3、D4及R4组成,它的特点 是无论输出电平是髙是低,输出阻抗始终较低,负载能 力强。同时,电路转换速度快。 此电路相当于反相器电路有一个阻值可变的集电极电 阻Rc,三极管饱和时变大,有利于加大饱和程度,降低 输出电压;三极管截止时变小,有利于三极管退出饱和, 降低高电平输出阻抗

2、推拉输出电路和多发射极输入 推拉输出电路： 推拉输出因T3和T4你通我止，你止我通而得名。它 也叫图腾柱（Totem pole）输出，有源上拉电路（Active pull-up）。 本推拉输出电路由T4、T3、D4及R4组成，它的特点 是无论输出电平是高是低，输出阻抗始终较低，负载能 力强。同时，电路转换速度快。 此电路相当于反相器电路有一个阻值可变的集电极电 阻RC，三极管饱和时变大，有利于加大饱和程度，降低 输出电压；三极管截止时变小，有利于三极管退出饱和， 降低高电平输出阻抗