第6篇 逻辑门电路.ppt

第6章 逻辑门电路 本章主要内容 （1）基本门电路的结构和逻辑功能 （2）集成门电路 （3）逻辑门电路的性能指标 （4）常用逻辑门的图形符号 6.1 基本逻辑门电路 基本逻辑门电路就是实现一些基本逻辑运算的电路。基本的逻辑运算可以归结成“与”、“或”、“非”三种。所以最基本的逻辑门电路就是“与”门、“或”门和“非”门。 对于数字电路的初学者来说，从分立元件的角度来认识门电路到底怎样实现“与”、“或”、“非”的逻辑功能和工作原理，是非常直观和易于理解的。所以，在下面的讨论中，分别给出相应的分立元件的电路原理图。 6.1.1 二极管“与”门 二极管“与”门电路原理图如图6.1所示。 图中A、B代表“与”门的输入，F代表输出。如果约定+5V电压代表逻辑值1，0V电压代表逻辑值0，并且假定二极管的正向导通电阻为0，反向截止电阻无限大，那么经过分析可得图6.1所示电路的输入、输出逻辑关系为： F=A·B “与”门的图形符号如图6.2所示。 图6.1 二极管“与”门电路 图6.2 “与”门图形符号 6.1.2 二极管“或”门 二极管“或”门电路原理图如图6.3所示。其图形符号如图6.4所示。 图6.3 二极管“或”门电路 图6.4“或”门图形符号 “或”门电路的输出F和输入A、B之间的逻辑关系表达式为： F=A+B 6.1.3 “非”门 “非”门也叫反门，或叫反相器。它的电路原理图如图6.5所示。非门的图形符号如图6.6所示。 图6.5 “非”门电路 图6.6 “非”门图形符号 假定三极管导通时其集电极输出电压为0V，三极管截止时其集电极输出电压为+5V，那么经过分析可得图6.6所示电路的输入、输出逻辑关系为： F=A* 6.1.4 “与非”门 把二极管“与”门的输出接至“非”门的输入，就组成一个“与非”门电路，如图6.7所示。“与非”门的图形符号如图6.8所示。 图6.7 “与非”门电路 图6.8 “与非”门图形符号 “与非”门的输入、输出逻辑关系表达式为： F=(A·B)* 6.2 集成门电路 如果把每种电路所需要的全部元件和连线都制造在同一块半导体芯片上，再把这一芯片封装在一个壳体中，就构成了集成门电路，一般称之为集成电路(Integrated Circuit,IC)，如图6.9所示。 集成电路比分立元件电路有许多显著的优点，如体积小、耗电省、重量轻、可靠性高等。所以集成电路一经出现，就受到人们的极大重视并迅速得到广泛应用。 图6.9 集成电路 根据在一块芯片上含有的门电路数量的多少(又称集成度)，集成电路可分为小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI。 构成集成电路的半导体器件主要有两大类：一类是利用半导体中两种载流子(电子和空穴)参与导电的双极型器件。另一类是只利用半导体中一种载流子(多数载流子)参与导电的单极型器件。 TTL集成电路是双极型集成电路的典型代表，TTL是晶体管-晶体管逻辑电路(Transistor -Transistor Logic)的缩写。 下面首先介绍几种常用的TTL集成门电路，然后简单介绍发射极耦合逻辑电路(ECL)和MOS电路的特点。 6.2.1 TTL“与非”门 图6.10是一个典型的TTL“与非”门电路原理图。 图6.10 TTL“与非”门电路 图6.10所示电路大体上由三部分组成。 第一部分，是由多发射极晶体管T1所构成的输入“与”逻辑； 第二部分，是由T2组成的分相放大器，T2的集电极上输出反相信号给T3，发射极上输出同相信号给T5； 第三部分，是由T3、T4、T5构成的推拉式输出电路，用以增加该“与非”门电路的输出负载能力和抗干扰能力。 通常，若用逻辑值1代表高电平，用逻辑值0代表低电平，称为正逻辑；反之，如果用逻辑值0代表高电平，用逻辑值1代表低电平，则为负逻辑。 分析该电路的输入输出逻辑特性可知: 在正逻辑和负逻辑的不同情况下，同一个图6.10 所示TTL电路的逻辑功能是不相同的。 正逻辑：为“与非”门，其逻辑表达式是F=(A·B·C)* 负