数字电子技术第二章 门电路
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第二章逻辑门电路第一节重点与难点一、重点:1.TTL与非门外特性(1)电压传输特性及输入噪声容限:由电压传输特性曲线可以得出与非门的输出信号随输入信号的变化情况,同时还可以得出反映与非门抗干扰能力的参数U on、U off、U NH和U NL。
开门电平U ON是保证输出电平为最高低电平时输入高电平的最小值。
关门电平U OFF 是保证输出电平为最小高电平时,所允许的输入低电平的最大值。
(2)输入特性:描述与非门对信号源的负载效应。
根据输入端电平的高低,与非门呈现出不同的负载效应,当输入端为低电平U IL时,与非门对信号源是灌电流负载,输入低电平电流I IL通常为1~1.4mA。
当输入端为高电平U IH时,与非门对信号源呈现拉电流负载,输入高电平电流I IH通常小于50μA。
(3)输入负载特性:实际应用中,往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况,电阻的取值不同,将影响相应输入端的电平取值。
当R≤关门电阻R OFF时,相应的输入端相当于输入低电平;当R≥ 开门电阻R ON时,相应的输入端相当于输入高电平。
2.其它类型的TTL门电路(1)集电极开路与非门(OC门)多个TTL与非门输出端不能直接并联使用,实现线与功能。
而集电极开路与非门(OC 门)输出端可以直接相连,实现线与的功能,它与普通的TTL与非门的差别在于用外接电阻代替复合管。
(2)三态门TSL三态门即保持推拉式输出级的优点,又能实现线与功能。
它的输出除了具有一般与非门的两种状态外,还具有高输出阻抗的第三个状态,称为高阻态,又称禁止态。
处于何种状态由使能端控制。
3.CMOS逻辑门电路CMOS反相器和CMOS传输门是CMOS逻辑门电路的最基本单元电路,由此可以构成各种CMOS逻辑电路。
当CMOS反相器处于稳态时,无论输出高电平还是低电平,两管中总有一管导通,一管截止,电源仅向反相器提供nA级电流,功耗非常小。
CMOS器件门限电平U TH近似等于1/2U DD,可获得最大限度的输入端噪声容限U NH和U NL=1/2U DD。
第2章逻辑门内容提要:本章系统地介绍数字电路的基本逻辑单元—门电路,及其对应的逻辑运算与图形描述符号,并针对实际应用介绍了三态逻辑门和集电极开路输出门,最后简要介绍TTL集成门和CMOS集成门的逻辑功能、外特性和性能参数。
2.1 基本逻辑门导读:在这一节中,你将学习:⏹与、或、非三种基本逻辑运算⏹与、或、非三种基本逻辑门的逻辑功能⏹逻辑门真值表的列法⏹画各种逻辑门电路的输出波形在逻辑代数中,最基本的逻辑运算有与、或、非三种。
每种逻辑运算代表一种函数关系,这种函数关系可用逻辑符号写成逻辑表达式来描述,也可用文字来描述,还可用表格或图形的方式来描述。
最基本的逻辑关系有三种:与逻辑关系、或逻辑关系、非逻辑关系。
实现基本逻辑运算和常用复合逻辑运算的单元电路称为逻辑门电路。
例如:实现“与”运算的电路称为与逻辑门,简称与门;实现“与非”运算的电路称为与非门。
逻辑门电路是设计数字系统的最小单元。
2.1.1 与门“与”运算是一种二元运算,它定义了两个变量A和B的一种函数关系。
用语句来描述它,这就是:当且仅当变量A和B都为1时,函数F为1;或者可用另一种方式来描述数字电子技术2它,这就是:只要变量A 或B 中有一个为0,则函数F 为0。
“与”运算又称为逻辑乘运算,也叫逻辑积运算。
“与”运算的逻辑表达式为: F A B =⋅ 式中,乘号“.”表示与运算,在不至于引起混淆的前提下,乘号“.”经常被省略。
该式可读作:F 等于A 乘B ,也可读作:F 等于A 与B 。
逻辑与运算可用开关电路中两个开关相串联的例子来说明,如图2-1所示。
开关A 、B 所有可能的动作方式如表2-1a 所示,此表称为功能表。
如果用1表示开关闭合,0表示开关断开,灯亮时F =1,灯灭时F =0。
则上述功能表可表示为表2-1b 。
这种表格叫做真值表。
它将输入变量所有可能的取值组合与其对应的输出变量的值逐个列举出来。
它是描述逻辑功能的一种重要方法。
表2-1a 功能表由“与”运算关系的真值表可知“与”逻辑的运算规律为:00001100111⋅=⋅=⋅=⋅= 表2-1b “与”运算真值表图2-1 与运算电路第二章 逻辑门 3简单地记为:有0出0,全1出1。