《数字电子技术(第三版)》2. 基本逻辑运算及集成逻辑门.ppt

数字电子技术 * 第2章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.1 基本逻辑运算 2.2 常用复合逻辑 2.3 正负逻辑 2.4 集成逻辑门 退出 　　事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以抽象地表示为 0 和 1 ，称为逻辑0状态和逻辑1状态。 　　逻辑代数是按一定的逻辑关系进行运算的代数，是分析和设计数字电路的数学工具。在逻辑代数，只有０和１两种逻辑值，有与、或、非三种基本逻辑运算，还有与或、与非、与或非、异或几种导出逻辑运算。 　　逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。逻辑变量的取值只有两种，即逻辑0和逻辑1，0 和 1 称为逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的逻辑状态。 　　逻辑是指事物的因果关系，或者说条件和结果的关系，这些因果关系可以用逻辑运算来表示，也就是用逻辑代数来描述。 2.1 基本逻辑运算 2.1.1、与逻辑（与运算） 　　与逻辑的定义：仅当决定事件（Y）发生的所有条件（A，B，C，…）均满足时，事件（Y）才能发生。表达式为： 开关A，B串联控制灯泡Y Ｙ＝ＡＢＣ… 两个开关必须同时接通，灯才亮。逻辑表达式为： Ｙ＝ＡＢ A、B都断开，灯不亮。 A断开、B接通，灯不亮。 A接通、B断开，灯不亮。 A、B都接通，灯亮。 这种把所有可能的条件组合及其对应结果一一列出来的表格叫做真值表。 将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系： 功能表 实现与逻辑的电路称为与门。与门的逻辑符号： Ｙ＝ＡＢ 真值表 逻辑符号 2.1.2、或逻辑（或运算） 　　或逻辑的定义：当决定事件（Y）发生的各种条件（A，B，C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）就发生。表达式为： 　　开关A，B并联控制灯泡Y Ｙ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋… 两个开关只要有一个接通，灯就会亮。逻辑表达式为： Ｙ＝Ａ+Ｂ A、B都断开，灯不亮。 A断开、B接通，灯亮。 A接通、B断开，灯亮。 A、B都接通，灯亮。 实现或逻辑的电路称为或门。或门的逻辑符号： Y=A+B 真值表 功能表 逻辑符号 2.1.3、非逻辑（非运算） 　　非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（Y）发生的条件（A）满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。表达式为： Ｙ＝Ａ 开关A控制灯泡Y 实现非逻辑的电路称为非门。非门的逻辑符号： Y=A A断开，灯亮。 A接通，灯灭。 真值表 功能表 逻辑符号 2.2 常用复合逻辑 （1）与非运算：逻辑表达式为： （2）或非运算：逻辑表达式为： 一端接“1”可以实现“非门” 一端接“0”可以实现“非门” （3）异或运算：逻辑表达式为： （4） 与或非运算：逻辑表达式为： 2.3 正负逻辑 2.3.1 正负逻辑 数字系统中，逻辑值用逻辑电平表示。 用逻辑高电平UOH表示逻辑“真”，用逻辑低电平UOL表示逻辑“假”，称为正逻辑；反之为负逻辑。 2.3.2 逻辑运算的优先级 [长非号、括号] [乘] [异或、同或] [加] 高 低 2.3.3 逻辑运算的完备性 2.4 集成逻辑门 2.4.1 TTL与非门 2.4.2 OC门和三态门 2.4.3 MOS集成逻辑门 2.4.4 集成逻辑门的使用问题 退出 　　获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。 　　逻辑0和1： 电子电路中用高、低电平来表示。 　　逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。 　　基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。 集成逻辑门 双极性晶体管逻辑门 单极性绝缘栅场效应管逻辑门 TTL ECL I2L PMOS NMOS CMOS 2.4.1 TTL与非门 1、TTL与非门 ①输入信号不全为1：如UA=0.3V， UB=3.6V 3.6V 0.3V 1V 则UB1=UIL+UBE1=0.3+0.7=1V，V2、V5截止，V3、V4导通 忽略iB3，输出端的电位为： 输出F为高电平，关闭状态 UF≈UC2-UBE3-UBE4=5―0.7―0.7＝3.6V 3.6V 3.6V ②输入信号全为1：如UA=UB=3.6V 2.1V 则UB1=2.1V，V2、V5 、 V3导通，V4截止 输出端的电位为： UF=UCES5＝0.3V 输出F为低电平，开门状态 功能表 真值表 逻辑表达式 输入有低，输出为高；输入全高，输出为低。 74LS00内含4个2输入与非门，74LS20内含2个4输入与非门。