门电路的分类
逻辑门电路分类与特点
逻辑门电路分类与特点在数字电路设计中，逻辑门电路是基础而重要的组成部分。
通过不同类型的逻辑门电路，我们可以实现各种复杂的数字逻辑功能。
本文将介绍逻辑门电路的分类和各自的特点。
第一类：与门（AND Gate）与门是最基本的逻辑门之一，它需要所有输入信号同时为高电平时，输出才为高电平。
与门的符号通常为“∧”。
与门电路由两个或多个输入和一个输出组成，其真值表如下：| A | B | Y ||---|---|---|| 0 | 0 | 0 || 0 | 1 | 0 || 1 | 0 | 0 || 1 | 1 | 1 |第二类：或门（OR Gate）或门也是一种基本的逻辑门类型，它的输出在任何一个或多个输入信号为高电平时，就会为高电平。
或门的符号通常为“∨”。
或门电路同样由两个或多个输入和一个输出构成，其真值表如下：| A | B | Y ||---|---|---|| 0 | 1 | 1 || 1 | 0 | 1 || 1 | 1 | 1 |第三类：非门（NOT Gate）非门也被称为反相器，它只有一个输入和一个输出。
当输入为高电平时，输出为低电平；当输入为低电平时，输出为高电平。
非门的符号通常为“¬”。
非门的真值表如下：| A | Y ||---|---|| 0 | 1 || 1 | 0 |第四类：异或门（XOR Gate）异或门是一种特殊的逻辑门类型，当输入信号相同时，输出为低电平；当输入信号不同时，输出为高电平。
异或门的符号通常为“⊕”。
异或门电路由两个输入和一个输出构成，其真值表如下： | A | B | Y ||---|---|---|| 0 | 0 | 0 || 1 | 0 | 1 || 1 | 1 | 0 |第五类：与非门（NAND Gate）与非门是与门和非门的组合，当所有输入都为高电平时，输出为低电平，否则输出为高电平。
与非门的符号通常为“↑”。
与非门电路由两个或多个输入和一个输出构成，其真值表如下：| A | B | Y ||---|---|---|| 0 | 0 | 1 || 0 | 1 | 1 || 1 | 0 | 1 || 1 | 1 | 0 |第六类：或非门（NOR Gate）或非门是或门和非门的组合，只有当所有输入都为低电平时，输出才为高电平，否则输出为低电平。
第二章门电路
7
§2.2 半导体三极管的开关特性 一. 双极型三极管的结构 IC
IB
VBC – + + + VCE VBE – – IE
NPN Si管
8
二. 特性
1.电流：IE =IB +IC 2.工作状态： 工作状态分类 导通 截止
IC1
T2 • IE2 • Y ° T5
R3
•
IR3
IB5
N—表示N个发射极。
41
●T1的状态：
∵VB1=VBC1+VBE2+VBE5=2.1V ∴T1处于倒置状态。 I C1 I B1 N反 I B1
I B1 VCC VB1 R1
0.73mA
● T2、 T5的状态：
T2、 T5饱和VO=0.3V
45
二.TTL与非门 • R1 4K • Vcc =5V
°
R2 1.6K
•
R4 130
T4
A
B
T1
T2
• R3 1K • 倒相级
D3
• T5 Y °
输入级
输出级
46
三.负载能力分析 负载——指门电路输出端所接的其它 电路。 NO——扇出系数，表示能够驱动同类门的数目。 灌电流负载——负载电流从后级门注入前级门 负载
14
5）饱和条件及特点 条件：IB >IBS IB — 进入饱和以后的基流。 IBS—临界饱和基流。 求IB 、 IBS的步骤： Vi VBE a）I B Rb
b）I CS c）I BS VCC VCES VCC RC RC I CS
电路中的逻辑门电路及其应用
电路中的逻辑门电路及其应用随着科技的不断发展，电子产品的应用越来越广泛，而其中使用最广泛的电子元件之一就是逻辑门电路。
逻辑门电路是由多个电子元件组成的电路，用来处理和转换电信号。
在这篇文章中，我们将探讨逻辑门电路的原理、分类以及应用。
逻辑门电路的原理是基于布尔逻辑运算。
布尔逻辑是一种用来处理逻辑关系的数学模型，由英国数学家乔治·布尔发明。
在电路中，逻辑门电路可以执行逻辑运算，如与门、或门、非门等。
根据输入信号的不同，逻辑门电路会产生不同的输出信号。
逻辑门电路分为几种主要类型：与门、或门、非门、异或门等。
与门是最简单的逻辑门之一，它只有当所有输入信号都为高电平时，输出信号才为高电平；或门是指只要有一个输入信号为高电平，输出信号即为高电平；非门则是将输入信号取反。
异或门是一种比较特殊的逻辑门，只有当输入信号中有一个为高电平时，输出信号才为高电平。
不同类型的逻辑门可以通过组合来实现更复杂的逻辑运算。
逻辑门电路在现代电子产品中应用广泛。
其中最常见的应用之一是计算机系统。
计算机系统中的处理器芯片由大量的逻辑门电路组成，用于执行各种复杂的运算和逻辑操作。
例如，与门用于判断两个二进制数的每一位是否都为1，从而决定是否执行某个操作；或门用于合并不同的条件，从而决定下一步的行动；非门常用于逻辑反转，用来执行条件的否定。
另外，逻辑门电路还被广泛应用于通信系统中。
例如，在数字通信中，逻辑门电路用于编码和解码数字信号，以及确定信号的传输路径。
此外，逻辑门电路也被应用于电子娱乐设备中，如电视、音响系统和游戏机。
通过不同类型的逻辑门电路，这些设备可以接收和处理各种复杂的信号，为用户提供更好的音视频体验。
尽管逻辑门电路的应用非常广泛，但它们并不是万能的。
逻辑门电路只能处理离散的输入和输出信号，无法处理连续的模拟信号。
此外，由于逻辑门电路中的电子元件有一定的开关速度，所以逻辑门电路的响应时间较慢，不适合用于一些对速度要求非常高的应用。
数字逻辑第3章 门电路
逻辑式：Y=A + B
逻辑符号： A 1
B
Y
电压关系表
uA uB uY
0V 0V 0V 0V 3V 2.3V 3V 0V 2.3V 3V 3V 2.3V
真值表
ABY
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
三、三极管非门
5V
利用二极管的压降为0.7V， 保证输入电压在1V以下时，
电路可靠地截止。
A(V) Y(V) <0.8 5 >2 0.2
II H &
II L &
… …
NOH
I OH (max) I IH
N MIN ( NOH , NOL )
NOL
IOL(max) I IL
六、CMOS漏极开路门（OD）门电路（Open Drain）
1 . 问题的提出
普通门电路
在工程实践中，往往需要将两个门的输出端 能否“线与”？
并联以实现“与”逻辑功能，称为“ 线与 。
输入 0 10% tr tf
tPHL
输出
tPLH
tr：上升时间
tf：下降时间 tw：脉冲宽度 tPHL：导通传输时间
tPLH：截止传输时间
平均传输延迟时间 （Propagation delay)
tpd= tpHL+ tpLH 2
5、功耗： 静态功耗：电路的输出没有状态转换时的功耗。 动态功耗：电路在输出发生状态转换时的功耗。
PMOS
NMOS
3、增强型MOSFET的开关特性
iD管可变子类型恒
VGS1 击开/关的条（件1）N沟道增强开型/M关O的S等FE效T电：路
电路-门电路和组合逻辑电路
03
门电路的特性
门电路具有输入和输出两个端子，输入信号通过内部逻辑运算得到输出
信号。门电路的特性包括逻辑功能、输入电阻、输出电阻和扇入扇出能
力等。
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路
组合逻辑电路由门电路组成，用于实现一组特定的逻辑功能。常见 的组合逻辑电路有编码器、译码器、多路选择器等。
组合逻辑电路设计步骤
波形图分析法
总结词
通过观察信号波形的变化，分析电路的 输入输出关系和信号处理过程。
VS
详细描述
波形图分析法主要用于模拟电路的分析。 通过观察信号波形的形状、幅度、频率等 参数，分析电路对信号的处理过程，如放 大、滤波、调制等。同时，通过比较输入 输出信号的波形，可以理解电路的输入输 出关系和工作原理。
态图等描述电路功能的工具。
04
电路设计方法
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
门电路设计
01
门电路
门电路是数字电路的基本单元，用于实现逻辑运算。常见的门电路有与
门、或门、非门等。
02
门电路设计步骤
根据逻辑需求，选择合适的门电路类型，确定输入和输出信号，然后根
据逻辑关系连接门电路。
逻辑关系
每种类型的门电路都有特定的逻辑关系，例如与门在所有输入为 高电平时输出为高电平，否则输出为低电平。
门电路的应用
01
基本逻辑运算
门电路是实现基本逻辑运算的电 子元件，广泛应用于数字电路和 计算机中。
控制电路
02
03
信号转换
门电路可以用于控制其他电路的 工作状态，实现复杂的控制逻辑。
门电路可以将模拟信号转换为数 字信号，或者将数字信号转换为 模拟信号。
逻辑门电路
vDS线性增加， rds为受vGS控制可变
电阻。
rds
dvDS diD
vGS cost
1 2K n (vGS
VT )
iD (a)输出特性曲线
ห้องสมุดไป่ตู้
o 饱和区：vGS VT , vDS vGS VT
O VT
vGS
（b）转移特性曲线
3. 其他类型的MOS管
(1) P沟道增强型MOS管
o 结构与NMOS管相反。
3. 逻辑门电路
3.1 逻辑门电路简介
3.1.1 各种逻辑门电路系列简介 3.1.2 开关电路
3.1.1 各种逻辑门电路系列简介
1 、逻辑门:实现基本逻辑运算和常用逻辑运算的单元电路。
2、 逻辑门电路的分类 分立门电路
逻辑门电路 集成门电路
二极管门电路
三极管门电路
TTL门电路 MOS门电路 BiCMOS门电路
o vGS>0, 建立电场 反型层 vDS>0, iD 0。
o 沟道建立的最小 vGS 值称为开启电压 VT.
VDS
S
VGS G
D
N
N
P
n-沟道
B
1. N沟道增强型MOS管的结构和工作原理
(2) VGS 和VDS共同作用
o vGS> VT, vDS>0, 靠近漏极的电压减小。
o当VGS> VT, iD 随VDS增加几乎成线性增加 。
o 当vDS vGD=(vGSvDS)VT, 漏极 处出现夹断。
VDS
S
VGS G
D
o 继续增加VDS 夹断区域变 N 大， iD 饱和。
N P
n-沟道 B
2. N沟道增强型MOS管的输出特性和转移特性 输出特性分为
门电路的逻辑功能
门电路的逻辑功能门电路是一种基础的数字电路，用于实现逻辑功能。
在现代电子设备中，门电路被广泛应用于计算机、通讯、控制等领域。
本文将从门电路的定义、分类、逻辑功能等方面进行探讨。
一、门电路的定义门电路是指一种由电子元件组成的电路，用于实现逻辑功能。
门电路可以将输入信号转换成输出信号，从而实现逻辑运算。
常见的门电路有与门、或门、非门、异或门等。
二、门电路的分类1. 与门：与门是指两个或多个输入信号经过逻辑运算后，只有当所有输入信号都为1时，输出信号才为1。
与门的符号为“&”，其逻辑表达式为：Y=A&B。
2. 或门：或门是指两个或多个输入信号经过逻辑运算后，只要有一个输入信号为1，输出信号就为1。
或门的符号为“|”，其逻辑表达式为：Y=A|B。
3. 非门：非门是指一个输入信号经过逻辑运算后，输出信号与输入信号相反。
非门的符号为“~”，其逻辑表达式为：Y=~A。
4. 异或门：异或门是指两个输入信号经过逻辑运算后，只有当两个输入信号不同时，输出信号才为1。
异或门的符号为“^”，其逻辑表达式为：Y=A^B。
三、门电路的逻辑功能门电路的逻辑功能主要包括逻辑与、逻辑或、逻辑非、逻辑异或等。
下面分别进行介绍。
1. 逻辑与逻辑与是指两个或多个输入信号经过逻辑运算后，只有当所有输入信号都为1时，输出信号才为1。
逻辑与可以用与门来实现，其逻辑表达式为：Y=A&B。
逻辑与在实际应用中经常用于判断条件是否成立。
例如，在计算机程序中，可以使用逻辑与来判断多个条件是否同时满足，从而决定程序的执行。
2. 逻辑或逻辑或是指两个或多个输入信号经过逻辑运算后，只要有一个输入信号为1，输出信号就为1。
逻辑或可以用或门来实现，其逻辑表达式为：Y=A|B。
逻辑或在实际应用中经常用于选择性控制。
例如，在自动化控制系统中，可以使用逻辑或来选择不同的控制方案，从而实现对系统的灵活控制。
3. 逻辑非逻辑非是指一个输入信号经过逻辑运算后，输出信号与输入信号相反。
基本逻辑门电路实验原理
基本逻辑门电路实验原理基本逻辑门电路是数字电子电路中的核心组成部分，用于处理和控制数字信号。
它由逻辑门，即与门、或门和非门组成，通过这些门的组合和连接，可以实现诸如加法器、缓冲器、触发器、计数器等功能。
在这篇文章中，我们将介绍基本逻辑门电路的实验原理与相关知识。
一、基本逻辑门的分类1.与门（AND gate）：具有两个或多个输入端和一个输出端。
当所有输入端同时为高电平时，输出为高电平；否则输出为低电平。
2.或门（OR gate）：具有两个或多个输入端和一个输出端。
当任意一个或多个输入端为高电平时，输出为高电平；只有当所有输入端都为低电平时，输出才为低电平。
3.非门（NOT gate）：具有一个输入端和一个输出端。
当输入为高电平时，输出为低电平；当输入为低电平时，输出为高电平。
二、基本逻辑门电路的实验原理在基本逻辑门电路实验中，最常见的就是使用集成电路来实现逻辑门。
集成电路是在单个芯片上集成了多个逻辑门电路的一种电子器件。
在实验中，我们可以使用逻辑门集成电路来实现基本逻辑门电路。
1.与门电路实验原理与门电路有多种实现方式，其中一个常见的实现方式是使用与门集成电路，如74LS08。
74LS08集成电路具有四个2输入与门，每个与门有两个输入端和一个输出端。
在与门电路中，当所有输入端都为高电平时，与门的输出才为高电平；否则输出为低电平。
因此，我们可以使用与门电路来实现与运算。
例如，通过连接两个开关到与门的两个输入端，我们可以控制该与门的输出。
2.或门电路实验原理或门电路的实验原理与与门类似。
使用或门集成电路，如74LS32，可以实现或门电路。
74LS32集成电路具有四个2输入或门。
在或门电路中，当任意一个或多个输入端为高电平时，或门的输出为高电平；只有当所有输入端都为低电平时，输出为低电平。
因此，我们可以使用或门电路来实现或运算。
例如，通过连接两个开关到或门的两个输入端，我们可以控制该或门的输出。
3.非门电路实验原理非门电路的实验原理比较简单。
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2.5.3 OD 门的应用：实现“线与”逻 辑
只有OD门或 TTL逻辑中的 OC门允许并联 使用，其它门 没有次逻辑功 能
V dd
A B C D
Rup
f
F AB CD
= AB+CD
Rup 的计算
Rup LED
一般上拉等效电阻Rup的计算公式为
VOLmax=0.37 A
ILED=10ma
V cc V OL V LED Rup I LED
按门电路的逻辑功能分类
• • • • • • • • ＡＮＤ门 ＯＲ门 ＮＡＮＤ门 ＮＯＲ门 ＡＮＤ－ＯＲ－ＮＯＴ门 ＯD门 ＥＸ－ＯＲ门 三态门
Sec2.1
CMOS 反向器
• 1.CMOS逻辑电路的逻辑电平 • 2.CMOS 反向器
CMOS逻辑电路的逻辑电平
5.0v 3.5v 1.5v 0v
F 0 1 1 0
C(A) 0 0 1 1
B 0 1 0 1
F 0 1 1 0
同 向 驱 动 门 反 向 门
异或门的性质
异或门的可编程性
应用实例1：奇校验功能
A⊕B
A⊕B⊕C
真值表
A B C A⊕B F2=A⊕B⊕C 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 当三个变量输入为奇数个‘1’时， F2输出为‘1’
2
两个普通NAND门不能并列使用
2.5.2 漏极开路（OD)门电路及符号
f A ◇ B F VDD Rup
A
B
电路符号
内部电路图
2.5.2
OD 的特性
A
Open drain
B
Rup
F
T1 A T2
B
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
F 1 1 0 0
F=AB
其它形式的OD门
Rup
Y
A B
CC40107 漏极开路输出的 NAND 门
∑odd L H
应用实例5: 判断两个二进制数是否相等的比较电路
当Ai=Bi,即每对 A、B都相等时 B3 A 3 B2 A 2 B1 A 1 B0 A 0 当Ai≠ Bi,即每对 A、B都不相等时
≥1 f=0 f=1 Y
应用实例 6
设计一个电路，将4位格雷码 G1G2G3G4 转换成 二进制码D1D2D3D4.
En A F En f
A
CMOS 三态门
•用反相门和 传输门组成的三态门
三态门的几种符号
En
En Y A B Y
高电平使能， 输出与输入同相
A B
低电平使能， 输出与输入同相
En L
En Y A B
低电平使能， 输出与输入同相
A B
低电平使能， 输出与出入反相
Data1
VOH VOL BUS
一般取扇入系数=扇出系数=n CMOS系列最大负载能力n=10
3. CMOS (HC)系列的电路性能
输出为低电平时，各个门输 入端对电源的等效负载电阻。 负载电流为灌负载 VDD RUP Sp VOLmax Rp Sn VDD
IOHmax RUP
VOHmin
Rdown
Rn
Rdown IOLmax
最小输出电平Vdd-0.5V VOHmin （受负载影响）
VDD
噪声容限
Vo
抗噪声能力
最小输入高电平 VIHmin
噪声容限
0.7VDD
最大输入低电平 VILmax
0.3VDD
噪声容限
低电平抗干扰能力 0
最大输出低电平 VOLmax 0.3V(受落电流影响）
Vin
0v
2.门电路负载特性
以“与非”门为例，说明门电路的负载 特性。 当输出高电平时， V0H向每个门的输入 端提供拉电流。 IOH=扇出系数*IIH 当输出为低电平是： VOL从每个门的输 入端吸收电流。 IOC=扇入系数*IIL
---------------------------------------
解：
B A
X
右图中如果A和B输 入信号分别为同向或 反向时，问电路的输 出是什么
Y
2.CMOS 传输门
En
A
TG
B
使能端En=‘1’时，两个场效应 晶体管（P沟道和N沟道）全 导通，信号从A-B或B-A传送。 PS：由于场效应晶体管沟道内阻很小，也常用于传输模拟信号
1. 晶体管结构
C集电极 C N b基极 P N
2. 晶体管符号
B
E NPN型晶体管
e发射极
晶体管开关
IB=0时，开关断开，晶体管不导通
Uo=Vcc（开路电压）Ic=0
VCC IC
Rc IB Rb EB
第二章 门电路
概述
• • • • • • • • • • 门电路的分类： １．按门电路的结构分类: CMOS：CMOS逻辑门电路 TTL: TTL逻辑门电路 ECL: 射极耦合逻辑门电路 ２．按门电路的规模分类: SSI：小规模集成电路 MSI：中规模集成电路 LSI：大规模集成电路 VLSI：超大规模集成电路（ＣＰＬＤ-复杂可编程逻辑器 件／ＦＰＧＡ-现场可编程逻辑器件） • ☆ASIC：专用集成电路
应用实例2：可编程异或/同或门
f=A⊕B⊕C=C(A⊕B)+C(A⊕B)
当C=‘0’时 当C=‘1’时 f= A⊕B f= A⊕B
由逻辑函数可以看出
3输入逻辑变量具有可编程性质
应用实例3： 使用偶校验发生电路，产生偶校验位
把1011101加到A0-A6 1 使 ‘01’ 码串成 偶数个 （6个） ‘1’ 1 0 1 1 1 0 1 奇数（5）个‘1’
Logic 1(high)
Undefined state
Logic 0(Low)
MOS 晶体管作为压控电阻
D
D D G + D +G S G S S + G (U in) S -D P-MOS R
-G
-S N-MOS
CMOS 反向器
VDD=+5v Vout
Vin 5.0v
3.5V 1.5V
Ip Q2 p-Channel
Sec 2.2 CMOS 逻辑门
CMOS 与非门 CMOS 或非门 CMOS 同向缓冲逻辑门 与-或-非门 异或门 三态门
三输入“与非” 二输入“与” 门 门
CMOS 与非门
A B 工作状态 LL T1T2通 T3T4止 F H
LH
=1 =0
T2T3通 T1T4止
H
H L
与-或-非门逻辑电路及符号
p p
p N N N
p
N
Sec2.3.异或门和其他逻辑门
• • • • • 1. 2. 3. 4. 5. 异或门及其应用 传输门及其应用 三态门 漏极开路门 “线与”逻辑
1.异或逻辑门电路及符号
F=AB’+A’B
=1 p
控 制
异或 逻辑 关系
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
B
2.6 TTL 逻辑门
• 2.6.1 二极管和二极管逻辑门 • 2.6.2 晶体管开关和反相门
• 2.6.3 TTL “与非”门和“或非”门
2.6.1 二极管和二极管逻辑门
PN结二极管的正向导通特性
R PN 结 E N E P - Rw Id + URw R
▼ Ud
半导体二极管
当URw >UD≈ 0.7V时，二极管导 通，Id从0逐渐加大
（
0.1 － 0.02 4.4
0.33 －4.0 3.84
V）
•输出高电平状态，输出电流为“-”值. •输出低电平状态，负载电流流入晶体管取 “+”
2.5 漏极开路门及应用
• 1.驱动发光二极管电路 • 2.实现“线与”逻辑 • 3.驱动（信号）多信号源总线
2.5.1
概述
为什么要使用OD门﹖
1
当1为高2为低时 会发生什么现象
将 输 出 补 充 到 最 高 位
1
应用实例4: 可编程偶/奇校验发生器
输出为0则为偶校验电路 C=0时 输出为1则为奇校验电路
C=1时
输出为0则为奇校验电路 输出为1则为偶校验电路
奇偶校验电路
74LS280 9位
No. of outputs inputs (A-I) that are ∑even high 0,2,4,6,8, 1,3,5,7,9, H L
二极管的伏—安特性
二极管伏安特性的几种近似方法
二极管开关电路
获得高、低电平的基本原理
当开关断开时，输出为高电平
当开关闭合时，输出为低电平
最简单的与、或门电路
• 1 二极管与门 • 2 二极管或门
二极管与门及电路符号
二极管与门电路工作原理： 1.当A=B=0 ，D1、D2导通， U0=UD=0.7V，Y=0 2.当A=B=1， D1、D2截止 U0=Vcc，Y=1 3.当A=0,B=1，D1导通，D2截止， U0=UD=0.7V,Y=0 (D2承受反偏压 =Vcc-UD) 4.当A=1,B=0, D2导通，D1截止， U0=UD=0.7V,Y=0(D1承受反偏压 =Vcc-UD)
HL
&
T1T4通 T2T3止 H H T3T4通 T1T2止
CMOS 或非门
=1
=0
A B 工作状态 LL LH HL T1T2通 T3T4止 T1T4通 T2T3止
F H L L
≥1
T2T3通 T1T4止 H H T3T4通 T1T2止