工科大学电工课程下册dz-chap21

逻辑加法 逻辑或 逻辑符号： A 1 B C
或逻辑运算规则: 0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=1
F
（3）“非”逻辑
决定事件发生的条件只有一个，条件不具备时 事件发生（成立），条件具备时事件不发生。
R
规定: 开关合为逻辑“1” 开关断为逻辑“0” 灯亮为逻辑“1”
E
A
F
灯灭为逻辑“0”
TTL与非门的内部结构

R1 3k b1 A B C

+5V
R4
R2

c1
T1
T2
T3
T4 R5

F
T5

F A BC
R3

1. 任一输入为低电平（0.3V）时
不足以让 T2、T5导通 A B C “0”

R1 3k 1V b1

+5V
R4
R2

c1
T1
三个PN结
T2
T3
T4 R5
A B C
E
规定: 开关合为逻辑“1”
F
开关断为逻辑“0”
灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0”
A B C E
真值表特点： 任1 则1, 全0则0。 F 逻辑式：F=A+B+C
真值表 A B 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1
C 0 1 0 1 0 1 0 1
F 0 1 1 1 1 1 1 1
uA 0V
uB 0V 3V 0V 3V
uF 0.3V 0.3V 0.3V 3.3V
B
0V 3V
二极管与门
3V
A
B
D1
D2
F
uA 0V 0V 3V
-12V
uB 0V 3V 0V 3V
uF -0.3V 2.7V 2.7V 2.7V
3V
二极管或门
嵌位二极管
+12V +3V R1 D
（三极管的饱和压降 假设为0.3伏） F
基本逻辑关系：
基本逻辑关系：与( and )、或(or )、非( not )。
（1）“与”逻辑
决定事件发生的各条件中，所有条件都 具备，事件才会发生（成立）。 规定: A B C F 开关合为逻辑“1”
E
开关断为逻辑“0”
灯亮为逻辑“1” 灯灭为逻辑“0”
A E 真值表 A B 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1
F A B C
A B C
& F
或非：条件
A、B、C任一 具备，则F不 发生。
F A B C
A B C
1
F
异或：条件
A、B有一个具 备，另一个不 具备则F 发生。
F AB AB A B
A B
=1
F
分立元件门电路：
+12V
设二极管的饱和压降 为0.3伏。
F
A
D1 D2
2. 噪声容限电压
低电平噪声容限电压UNL:在保证输出高电平电压 不低于额定值90%的条件下所容许叠加在输入低 电平电压上的最大噪声（或干扰）电压。 UNL=UOFF -UIL
高电平噪声容限电压UNH:在保证输出低电平电压 的条件下所容许叠加在输入高电平电压上（极性 和输入信号相反）的最大噪声（或干扰）电压。 UNH=UIH -UON
4. 扇出系数 由于IOL、IOH的限制，每个门电路输出 端所带门电路的个数，称为扇出系数。
一般与非门的扇出系数为10。
• •
悬空的输入端相当于接高电平。 为了防止干扰，可将悬空的输入 端接高电平。
5. 平均传输延迟时间 ui 50% o uo t 50% o tpd1 tpd2 t
t pd
平均传输延迟时间

F
T5

R3

导通需2.1V
1. 任一输入为低电平（0.3V）时

R1 3k 1V b1 A B C “0”
+5V
R4
R2

c1
R5
T3
T1
T4

F uo
uo=5-uR2-ube3-ube43.4V 高电平！
2. 输入全为高电平（3.4V）时 电位被嵌 在2.1V 全反偏


R1 3k b1
B
C F
真值表特点: 任0 则0, 全1则1
逻辑式：F=A•B•C 逻辑符号：
逻辑乘法 逻辑与
& F
C 0 1 0 1 0 1 0 1
F 0 0 0 0 0 0 0 1
A B C
0 • 0=0 1 • 0=0
与逻辑运算规则： 0 • 1=0 1 • 1=1
（2）“或”逻辑
决定事件发生的各条件中，有一个或一个 以上的条件具备，事件就会发生（成立）。
uo
实际结构
等效结构
二、 CMOS反相器
UCC S
PMOS管 T2 F CMOS电路
A
D
T1 NMOS管
工作原理：
ugs2=UCC UCC S
导通
u０=“１”
ui=0 ui
T2
D
uo
T1 截止
工作原理：
UCC S
截止
u０=“０”
ui=１ ui
T2
D
uo
T1 导通
三、 CMOS电路的优点 １. 静态功耗小。

+5V
R4
R2
1V

“1”
A B C
c1
T1
全导通
T2
R5

T3 T4

截止
F
T5
R3

2. 输入全为高电平（3.4V）时

R1
+5V
R2
全反偏
3k b1
“1”
A B C
c1
T1
T2
uF=0.3V
F

T5
R3
F ABC
饱和
二、 TTL与非门的特性和技术参数 1. 电压传输特性
+5V
&
ui u0
分配律
A(B+C)=A • B+A • C
A+B • C=(A+B)(A+C)
普通代 数不适 用!
4. 吸收规则 a.原变量的吸收： A+AB=A
证明：A+AB=A(1+B)=A•1=A
利用运算规则可以对逻辑式进行化简。 例如： AB CD AB D( E F ) AB CD
被吸收
E C 开关接通 C 开关断开
截止区： 开关断开 B
E
Vcc R
K开------VO输出高电平，对应“1” 。
VO K
K合------VO输出低电平，对应“0” 。
Vcc
V
可用三极 管代替 V 0V
1
0
在数字电路中，电压值为多少并不重要，只 要能判断高低电平即可。
三极管的开关特性：
+Vcc R1
A
R2
uA 3V 0V
uF 0.3 3.3
三极管非门
+12V +3V +12V R1 R2 D
A B
D1 D2
F
二极管与门
三极管非门
与非门
分立元件门电路的缺点
1. 体积大、工作不可靠。 2. 需要不同电源。
3. 各种门的输入、输出电平不匹配。
§ 21.4 TTL门电路
与分立元件电路相比，集成电路具 有体积小、可靠性高、速度快的特点， 而且输入、输出电平匹配，所以早已广 泛采用。根据电路内部的结构，可分为 DTL、TTL、HTL、MOS管集成门电 路等。 一、 TTL与非门的基本原理
R E
真值表
A 0 1 F 1 0
逻辑式： F A
A
F
逻辑非 逻辑反 逻辑符号： A
1
F
真值表特点: 1则0, 0则1。
运算规则：
1 0 , 0 1
（4）几种常用的逻辑关系逻辑
“与”、“或”、“非”是三种基本的 逻辑关系，任何其它的逻辑关系都可以 以它们为基础表示。
与非：条件
A、B、C都具 备，则F 不发 生。
噪声容限电压是用来描述门电路抗干扰能力的参数。 其值越大，抗干扰能力越强。
3. 关于电流的技术参数
名称及符号 输入低电平电流 IiL 输入高电平电流 IiH IOL 及其极限 IOL（max） IOH 及其极限 IOH (max) 含义 输入为低电平时流入输 入端的电流-1 .4mA。 输入为高电平时流入输 入端的电流几十μ A。 当 IOL> IOL(max) 时，输 出不再是低电平。 当 IOH >IOH(max) 时，输 出不再是高电平。
b.反变量的吸收：
A AB A B
证明：A AB A AB AB
A B( A A) A B
例如：A ABC DC A BC DC 被吸收
c.混合变量的吸收：
AB AC BC AB AC
1 证明： AB AC BC AB AC ( A A) BC
uA t
A
F
R2
uF t
+Vcc
0.3V
§ 21.3 分立元件门电路
在数字电路中，我们要研究的是电路的输 入输出之间的逻辑关系，所以数字电路又称逻 辑电路。分析逻辑电路时只用两种相反的工作 状态，即高电平和低电平。一般用1代表高电 平、 0代表低电平，即所谓的正逻辑系统。