第二章逻辑门电路

分析电路，（围绕导通与否，先看输入，再分析输出） 3）确定逻辑关系，L=AB
2.1.3 或门
或门电路：
逻辑符号： 或门波形图：
1）两个输入，一个输出 2）分析电路，（围绕导通与否，先看输入，再分析输出） 3）确定逻辑关系，L=A+B
2.1.4 其他常见门电路
与门
或门
非门
2.1.1 非门
定义：输入与输出信号状态满足“非”逻辑关系。
非门电路：
A=1（+5V）时，T导通，L 输出0.2V～0.3V,即：L=0； A=0（0V）时，T截止，L输 出近似+5V,即：L=1； 逻辑符号： 波形图：
逻辑表达式：L A
2.1.2 与门
与门电路：
逻辑符号： 逻辑表达式：
3 .6V 3 .6V 3 .6V
2.1V
0 .3V
TTL与非门工作原理
T1：倒置放大状态 T2：饱和状态 T3：导通状态 T4：截止状态 T5：深饱和状态 T2：截止状态 T3：微饱和状态 T4：放大状态 T5：截止状态
输入端全为高电平， 输出为低电平
输入至少有一个为 低电平时，输出为高 电平 由此可见电路的输 出和输入之间满足 与非逻辑关系
改进型TTL与非门
增加有源泄放电路
1、提高工作速度 减少了电路的开启时间 缩短了电路关闭时间 2、提高抗干扰能力 T2、T5同时导通，因此 电压传输特性曲线过渡 区变窄，曲线变陡，输 入低电平噪声容限 VNL 提高了0.7V左右
由T6、R6和R3构成 的有源泄放电路来 代替T2射极电阻R3
TTL“与非”门的外特性及主要参数
项目二
2.1 2.2 2.3 2.4
逻辑门电路的应用
逻辑门电路 TTL门电路 MOS集成逻辑门 接口问题
2.5
门电路综合应用
本章小结
主要内容
逻辑门电路的概念、类别等;
逻辑门电路的应用; 常用TTL、COMS集成逻辑门电路 。
主要技能
熟练的掌握集成逻辑门电路的正确使用技能和功能检测技能； 能应用集成逻辑门电路实现特定的逻辑控制； 能完成电路的安装与功能调试。
2.2 TTL门电路
输入级由多发射极晶体 管T1和基极电组R1组成， 它实现了输入变量 A 、 B、C的与运算
中间级是放大级，由 T2、R2 TTL与非门电路 和R3组成，T2的集电极C2和 发射极E2可以分提供两个相 位相反的电压信号
输出级：由T3、T4、T5和R4、R5组成 其中T3、T4构成复合管，与T5组成推 拉式输出结构。具有较强的负载能力
或非门电路： 逻辑符号：
或非门波形图： 如图蓝色线 条时刻,L输出 为……
3. 异或门
L AB A B A B 能够实现 “异或”逻辑关系 的电路均称为“异或门”。异或门可由非门、与门和或门组 合而成，如下图所示。 异或门电路： 逻辑符号：
提
双输入端异或门波形图：
示
当输入端A、B 的电平 状态互为相反时，输出端L 一定为高电平；当输入端A、 B的电平状态相同时输出L 一定为低电平。
电压传输特性
线性区0.6V≤V ≤1.3V， I≤ TTL“与非”门输入电压VI与输出电压 VO之间的关系曲线， 截 止 区 当 VI 0.6V ， 0.7V≤V ＜1.4V 时， T2 导 b2 即 VO = f（VI ） V ≤ 1.3V 时， T 、 T 截止， b1 2 5 通， T 仍截止， V 随 Vb2升 5 C2 输出高电平 VOH = 3.6V 高而下降，经T3、T4两级 射随器使VO下降
3 .6V
VOH VC2 Vbe3 Vbe4
5-0.7-0.7=3.6V
TTL与非门工作原理
输入端全为高电平 T1:Vb1=Vbc1+Vbe2+Vbe5 = 0.7V×3 = 2.1V 发射结反偏而集电极 正偏.处于倒置放大状态 T2：饱和状态 T3 ： Vc2 = Vces2 + Vbe5≈1V ，使 T3 导通， Ve3 = Vc2-Vbe3 = 10.7≈0.3V ， 使 T4 截 止 。 T5：深饱和状态，因此 输出为逻辑低电平 VOL = 0.3V
F ABC
TTL与非门工作速度
存在问题：TTL门电路工作速度相对于MOS较快，
但由于当输出为低电平时 T5 工作在深度饱和状态，当 输出由低转为高电平，由于在基区和集电区有存储电
荷不能马上消散，而影响工作速度。
改进型TTL与非门
可能工作在饱和状 态下的晶体管 T1 、 T2 、 T3 、 T5 都用带有肖特 基势垒二极管（ SBD ） 的三极管代替，以限 制其饱和深度，提高 工作速度
TTL与非门工作原理
输入端至少有一个接低电平 T1 管 :A 端发射结导通， Vb1 = VA + Vbe1 = 1V ，其它发 射结均因反偏而截止. Vb1 =1V, 所以 T2 、 T5 截止 , VC2≈Vcc=5V, T3：微饱和状态。 T4：放大状态。 电路输出高电平为：
0 .3V 3 .6V 3 .6V
基本概念
TTL、COMS、拉电流、灌电流、阀值电压
设计项目：
简单抢答器 功能要求：
用基本门电路构成简易的4人抢答器。A、B、C、D为 抢答器操作开关。任何一个人先将某一开关按下且保持闭合 状态，则与其对应的发光二极管被点亮，表示此人抢答成功； 而紧随其后的其他开关再被按下，与其对应的发光二极管则 不亮。
4. 同或门
能够实现 L A B A B A⊙B “同或”逻辑关系的 电路均称为“同或门”。由非门、与门和或门组合而成的同 或门及逻辑符号如下图所示。
同或门电路： 逻辑符号：
提 双输入端同或门波形图：
示
当输入端A、B 的电平 状态互为相反时，输出端L 一定为低电平；而当输入端 A、B 的电平状态相同时， 输出端 L 一定为高电平。
电路组成：
内容概述
集
成 逻 按器件类型分
辑
门
按集成度分
TTL、ECL I2L、HTL PMOS 双极型集成逻辑门 NMOS CMOS MOS集成逻辑门 SSI（100以下个等效门） MSI（〈103个等效门） LSI （〈104个等效门） VLSI（>104个以上等效门）
2.1 逻辑门电路
基本门电路:与门、或门、非门（又称反相器）。
1. 与非门 与非门电路：
逻辑符号：
逻辑关系式：
L A B
与非门波形图：
提 示
常用门电路也可以由基本门电路“非门”、“与门”、 “或门”间接构成。例如：
常我们将由逻辑符号表示的逻辑电路称为“逻辑图”。
2. 或非门
能够实现 L A B “或非”逻辑关系的电路均称为 “或非门”。在一个或门的输出端连接一个非门就构成了“或 非门”，如下图所示。