基本逻辑门电路汇总

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八种逻辑门电路真值表

八种逻辑门电路真值表

以下是八种逻辑门电路的真值表:1. 与门(AND):所有输入为高时,才会有输出高。

真值表如下:* 输入A
* 输入B
* 输出Y
* 0
* 0
* 0
* 0
* 1
* 0
* 0
* 1
* 1
* 1
2. 或门(OR):所有输入为低时,才会有输出低。

真值表如下:
* 输入A
* 输入B
* 输出Y
* 0
* 0
* 0
* 0
* 1
* 1
* 1
* 0
3. 非门(NOT):逆转输入的高低状态。

真值表如下:
* 输入A
* 输出Y
* 0
* 1
4. 与非门(NAND):所有输入为高时,才会有输出低。

真值表如下:
* 输入A
* 输入B
* 输出Y
* 0
* 0
* 1
* 0
* 1
* 1
5. 或非门(NOR):所有输入为低时,才会有输出高。

真值表如下:
* 输入A
* 输入B
* 输出Y
* 0
* 0
* 0
6. 异或门(XOR):输入相同时输出为低,否则为高。

真值表如下:
* 输入A
* 输入B
* 输出Y
* 0
* 0
7. 同或门(XNOR):与异或门相反。

输入相同时输出为高,否则为低。

真值表如下:
8. 与门的逻辑符号为AND,或门的逻辑符号为OR,非门的逻辑符号为NOT,与非门的逻辑符号为NAND,或非门的逻辑符号为NOR,异或门的逻辑符号为XOR,同或门的逻辑符号为XNOR。

与或非门电路

与或非门电路

工作原理 请自行分析
2.3 门电路综合应用
例1: 由于检测危险的报警器自身也可能出现差错,因此为提高 报警信号的可靠性,在每个关键部位都安置了三个同类型的危 险报警器,如下图所示。只有当三个危险报警器中至少有两个 指示危险时,才实现关机操作。这就是三选二电路。 1) 根据题意作出真值表
2.3.1 三选二电路
1. TTL系列数字电路分类 小规模集成电路集成 2. TTL 系列数字电路的主要参数指标 中、大规模集成电路的集 ◆按集成度大小分类 成度比较高,大多数是一些具 度比较低,大多数是 3. TTL与非门输入特性和输出特性 有特定逻辑功能的逻辑电路。 小规模集成电路 与门、或门、与非门、 其中包括:加法器、累加器、 中规模集成电路 或非门、与或非门、反相 乘法器、比较器、奇偶发生器/ 器、三态门、锁存器、触 校验器、算术运算器、多(四、 大规模集成电路 六、八)触发器、寄存器堆、 发器、单稳态、多谐振荡 器; 超大规模的集成电路。 时钟发生器、码制转换器、数 据选择器/多路开关、译码器/ ◆按逻辑功能分类 以及一些扩展门、缓 分配器、显示译码器/驱动器、 ◆按国家标准分类 冲器、驱动器等比较基本、 位片式处理器片、异步计数器、 CV54/74系列 同步计数器、A/VD和VD/A转 简单、通用的数字逻辑单 换器、随机存取器( RAM)、 元电路。 CV54/74H系列 只读存储器 可以根据电路设计需 ( ROM/PROM/EPROM/EEP CV54/74S系列 要利用手册从中选择适用 ROM)、处理机控制器和支持 的电路构成所需的各种数 功能器件等。 CV54/74LS系列
2.4.2 其他常用TTL门电路 2.4.3 常用CMOS门电路
2.4 常用IC门简介 TTL系列数字电路的主要参数指标 (1)高电平输出电压VOH:2.7 ~ 3.4V (2)高电平输出电流I0H: (3)低电平输出电压VOL:0.2 ~ 0.5V (4)低电平输出电流IOL (5)高电平输入电压VIH:一般为2V (6)高电平输入电流IIH (7)低电平输入电压VIL:一般为0.8V

逻辑门电路的组成

逻辑门电路的组成

逻辑门电路的组成逻辑门电路是数字电路中的基本构建模块,用于实现逻辑运算和数据处理。

逻辑门由多个晶体管或其他电子元件组成,根据输入信号的状态产生输出信号。

本文将介绍逻辑门电路的组成和工作原理。

1. 与门(AND Gate)与门是最简单的逻辑门之一,它具有两个或多个输入端和一个输出端。

当所有输入端的电平均为高电平时,输出端才会产生高电平信号;否则,输出端将产生低电平信号。

与门的逻辑运算表示为逻辑与,常用符号为“&”。

2. 或门(OR Gate)或门也是常用的逻辑门,它同样具有两个或多个输入端和一个输出端。

当任一输入端为高电平时,输出端就会产生高电平信号;只有当所有输入端都为低电平时,输出端才为低电平信号。

或门的逻辑运算表示为逻辑或,常用符号为“|”。

3. 非门(NOT Gate)非门是最简单的单输入逻辑门,它只有一个输入端和一个输出端。

当输入端为高电平时,输出端为低电平信号;当输入端为低电平时,输出端为高电平信号。

非门的逻辑运算表示为逻辑非,常用符号为“¬”或“~”。

4. 与非门(NAND Gate)与非门是与门和非门的结合,具有两个或多个输入端和一个输出端。

与非门的输出与与门相反,当所有输入端的电平均为高电平时,输出端为低电平信号;否则,输出端为高电平信号。

与非门的逻辑运算可以表示为逻辑与非,常用符号为“↑”。

5. 或非门(NOR Gate)或非门是或门和非门的结合,同样具有两个或多个输入端和一个输出端。

或非门的输出与或门相反,只有当所有输入端都为低电平时,输出端为高电平信号;否则,输出端为低电平信号。

或非门的逻辑运算可以表示为逻辑或非,常用符号为“↓”。

6. 异或门(XOR Gate)异或门是常用的逻辑门之一,它具有两个输入端和一个输出端。

当输入端的电平相同时,输出端为低电平信号;当输入端的电平不同时,输出端为高电平信号。

异或门的逻辑运算可以表示为逻辑异或,常用符号为“⊕”。

逻辑门电路由与门、或门、非门以及它们的衍生形式组成。

常用逻辑电路

常用逻辑电路

常用逻辑电路在逻辑电路中,输入和输出只有两种状态,即高电平和低电平。

通常以逻辑“1”和“0”表示电平高低。

1、与门是一个能够实现逻辑乘运算的、多端输入、单端输出的逻辑电路。

逻辑解释:即如右边图所示,当开关A与B当中只有全部闭合(即为高电平1)时,才会有输出(即灯泡才会亮)所以在与门电路中,只有输入的全部条件为高电平“1”时输会有输出。

2、或门是一个能够实现逻辑加运算的、多端输入、单端输出的逻辑电路。

逻辑解释:即如右边图所示,当开关A与B当中只要有一个开关闭合(即为高电平1)时,就会有输出(即灯泡才会亮)所以在或门电路中,只要输入的为高电平“1”就会有输出。

语言表达为:“有1出1,全0出0”。

3、非门是一个能够实现逻辑非运算的、单端输入、单端输出的逻辑电路。

非就是反,就是否定,也就是输入与输出的状态总是相反。

逻辑解释:如右边图所示,当开关K断开时灯亮,开关闭合时灯灭。

如以开关断开为灯亮,开关接通为灭为结果,则开关K与灯泡的因果关系为非逻辑关系。

语言表达为:“有0出1,有1出0”。

复合逻辑门电路:4.与非门将一个与门与一个非门联接起来就构成了一个与非门。

根据与门和非门的逻辑功能,可以列出与非门逻辑关系真值表。

其逻辑功能的特点是:“当输入全为1,输出为0;只要输入有0,输出就为1”。

5.或非门将一个或门与一个非门联接起来就构成了一个或非门。

根据或门和非门的逻辑功能,可以列出与非门逻辑关系真值表。

其逻辑功能的特点是:“当输入全为0,输出为1;只要输入有1,输出就为0”。

6.异或门异或门只有两个输入端和一个输出端,。

其逻辑功能的特点是:“当两个输入端一个为0,另一个为1时输出为1,当两个输入端均为1或均为0时,输出为0”。

真值表如下:异或门的作用是:把两路信号进行比较,判断是否相同。

当两路输入信号不同,即一个为高电平,一个为低电平时,输出为高电平。

反之当两个输出端信号相同时,即为高电平或低电平时,输出为低电平”。

各种门电路的逻辑符号

各种门电路的逻辑符号

各种门电路的逻辑符号引言门电路是数字电路中的基本组成部分,用于实现逻辑运算。

不同类型的门电路有不同的逻辑符号,本文将对主要的门电路进行介绍,并详细解释它们的逻辑运算。

与门(AND Gate)与门也被称为逻辑乘法器,它具有两个或多个输入和一个输出。

当所有输入都为高电平时,输出为高电平。

与门的逻辑符号为一个圆点在一条直线上表示。

以下是与门的真值表:输入A 输入B 输出0 0 00 1 01 0 01 1 1或门(OR Gate)或门也被称为逻辑加法器,它具有两个或多个输入和一个输出。

当任何一个输入为高电平时,输出为高电平。

或门的逻辑符号为一个圆点在一条弧线上表示。

以下是或门的真值表:输入A 输入B 输出0 0 00 1 11 0 11 1 1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。

非门的逻辑符号为一个小圆点在一条直线上表示。

以下是非门的真值表:输入输出0 11 0与非门(NAND Gate)与非门是与门和非门的组合,它具有两个或多个输入和一个输出。

当所有输入都为高电平时,输出为低电平;其他情况下,输出为高电平。

与非门的逻辑符号为一个圆点和一个小圆点在一条直线上表示。

以下是与非门的真值表:输入A 输入B 输出0 0 10 1 11 0 11 1 0或非门(NOR Gate)或非门是或门和非门的组合,它具有两个或多个输入和一个输出。

当任何一个输入为高电平时,输出为低电平;其他情况下,输出为高电平。

或非门的逻辑符号为一个圆点和一个小圆点在一条弧线上表示。

以下是或非门的真值表:输入A 输入B 输出0 0 10 1 01 0 01 1 0异或门(XOR Gate)异或门是具有两个输入和一个输出的门电路,当两个输入中只有一个为高电平时,输出为高电平;其他情况下,输出为低电平。

异或门的逻辑符号为一个带有弯曲附加线的原点与带有一个闭合箭头的弧线表示。

三个基本门电路代数式,图符号及真值表

三个基本门电路代数式,图符号及真值表

逻辑门电路的逻辑关系、符号以及真值表一、与门电路1.1与逻辑关系图1.1中只有当2个开关都闭合时,灯泡才亮;只要有1个开关断开,灯泡就不亮。

这就是说,“当一件事情(灯亮)的几个条件(两个开关都闭合)全部具备之后,这件事情(灯亮)才能发生,否则不发生”。

这样的因果关系称为与逻辑关系。

图1.1 与逻辑关系电路图1.2与门电路能实现与逻辑功能的电路称为与门电路。

图7-5是具有2个输入端的二极管与门电路。

A,B为输入端,假定它们的低电平为0V,高电平为3V,Y为信号输出端。

图1.2与门电路(1) 当A,B都处于低电平0V时,二极管VD1,VD2同时导通,Y=0V,输出低电平。

(忽略二极管的正向压降,下同)。

(2) 当A=0V,B=3V时,VD1优先导通,Y被箝位在0V,VD2反偏而截止。

(3) 当A=3V,B=0V时,VD2优先导通,Y被箝位在0V,VD1反偏而截止。

(4) 当A,B都处在高电平3V时,VD1与VD2均截止,Y 端输出高电平(即3V)。

与逻辑关系的逻辑函数表达式为Y=A*B。

表1.1是与门真值表,从真值表可以看出,与门电路的逻辑功能是“有0出0,全1出1”。

与门的逻辑符号如图1.3所示。

表1.1 与门真值表图1.3与门的逻辑符二、或门电路2.1或逻辑关系图2.1中电路由2个开关和灯泡组成。

由图可知,在决定一件事情的各种条件中,至少具备一个条件,这件事情就会发生,这种因果关系称为或逻辑关系。

图2.1 或逻辑关系电路图2.2或门电路能实现或逻辑关系的电路称为或门电路。

图2.2所示为具有2个输入端的二极管或门电路。

图2.2 或门电路真值表见表2.1,从真值表可以看出,或门的逻辑功能为“有1出1,全0出0”。

或门的逻辑符号如图2.3所示。

表2.1 或门真值表图2.3 或门逻辑符号三、非门电路(反相器)3.1非逻辑关系如图3.1开关与灯泡并联,当开关断开时,灯亮;开关闭合时,灯不亮。

这就是说,“事情(灯亮)和条件(开关)总是呈相反状态”,这种关系称为非逻辑关系。

电工学第20章门电路和组合逻辑电路


将输入变量所有的取值下对应的输出值找出来,列成表格, 王
即可得到逻辑状态表。




电 工
20.2 基本门电路及其组合


电 子
一、逻辑电路的基本概念

术 部
4 逻辑函数
分 如果以逻辑运算中的逻辑变量作为输入,以运算结果作为输
出,当输入变量的取值确定后,输出的取值便随之而定。因
此,输出与输入是一种函数关系。这种函数关系称为逻辑函

术 部
1 二极管与门电路
分 • 与门逻辑状态表
AB
Y AB
Y
00
0
10
0
01
0
11
1

• 与门逻辑符号
理 工
A

Y

B

• 与门逻辑函数式
亚 军
Y = A B
制 作
电 工
20.2 基本门电路及其组合


电 子
二、分立元器件基本逻辑门电路

术 部
2 二极管或门电路
分 • 或逻辑:在决定某一事件的各种条件中,只要有一个或一
Y1 Y2
与非门



或非门


王 亚 军 制 作
电 工
20.3 TTL门电路


电 子
一、TTL与非门电路
1 TTL74系列与非门逻辑电路

术 部
+5 V

R1
R2
R4
T3
A B
T1
T2
D3

Y
理 工

基本的逻辑运算表示式-基本逻辑门电路符号

基本的逻辑运算表示式-基本逻辑门电路符号1、与逻辑(AND Logic)与逻辑又叫做逻辑乘,通过开关的工作加以说明与逻辑的运算。

从上图看出,当开关有一个断开时,灯泡处于灭的,仅当两个开关合上时,灯泡才会亮。

于是将与逻辑的关系速记为:“有0出0,全1出1”。

图(b)列出了两个开关的组合,以及与灯泡的,用0表示开关处于断开,1表示开关处于合上的;灯泡的用0表示灭,用1表示亮。

图(c)给出了与逻辑门电路符号,该符号表示了两个输入的逻辑关系,&在英文中是AND的速写,开关有三个则符号的左边再加上一道线就行了。

逻辑与的关系还用表达式的形式表示为:F=A·B上式在不造成误解的下可简写为:F=AB。

2、或逻辑(OR Logic)上图(a)为一并联直流电路,当两只开关都处于断开时,其灯泡不会亮;当A,B两个开关中有一个或两个一起合上时,其灯泡就会亮。

如开关合上的用1表示,开关断开的用0表示;灯泡的亮时用1表示,不亮时用0表示,则可列出图(b)的真值表。

这种逻辑关系通常讲的“或逻辑”,从表中可看出,只要输入A,B两个中有一个为1,则输出为1,否则为0。

或逻辑可速记为:“有1出1,全0出0”。

上图(c)为或逻辑门电路符号,通常用该符号来表示或逻辑,其方块中的“≥1”表示输入中有一个及一个的1,输出就为1。

逻辑或的表示式为:F=A+B3、非逻辑(NOT Logic)非逻辑又常称为反相运算(Inverters)。

下图(a)的电路实现的逻辑功能非运算的功能,从图上看出当开关A 合上时,灯泡反而灭;当开关断开时,灯泡才会亮,故其输出F的与输入A的相反。

非运算的逻辑表达式为图(c)给出了非逻辑门电路符号。

复合逻辑运算在数字系统中,除了与运算、或运算、非运算之外,使用的逻辑运算还有是通过这三种运算派生出来的运算,这种运算通常称为复合运算,的复合运算有:与非、或非、与或非、同或及异或等。

4、与非逻辑(NAND Logic)与非逻辑是由与、非逻辑复合而成的。

第10章门电路和组合逻辑电路


× 1 × × × × × 0 1 1
× 1 × × × × 0 1 1 1
× 1 × × × 0 1 1 1 1
× 1 × × 0 1 1 1 1 1
× 1 × 0 1 1 1 1 1 1
× 1 0 1 1 1 1 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
第10章 门电路和组合逻辑电路
1.三位二进制(8线-3线)编码器
集成8线-3线优先编码器74LS148的外引脚图, 如图10.20所示。
16
15
14 YEX
13
I3
12 I2
11 I1
10
I0
9
Y0
+VCC YS
74LS148
I4 1 I5 2 I6 3 I7 4 S 5 Y2 6 Y1 7 GND 8
1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
第10章 门电路和组合逻辑电路
2. 二-十进制(10线-4线)编码器
二-十进制编码 器是 将十进制的十个数码0、1、 2、3、4、5、6、7、8、9编 成二进制代码的电路。输入 0~9十个数码,输出对应的 二进制代码,因2n≥10, n 常取4,故输出为四位二进 制代码。这种二进制代码又 称二-十进制代码,简称 BCD码。集成10线-4线先编 码器为74LS147实现了这种 编码,引脚图和逻辑符号如 图10-21a、b所示。
&
Y
图10-2 ―与”门电路
第10章 门电路和组合逻辑电路
―与”逻辑关系又称为逻辑乘,其表达式为 Y=A· =AB B ―与”逻辑真值表

数字电路知识点汇总

数字电路知识点汇总第1章数字逻辑概论一、进位计数制1.十进制与二进制数的转换2.二进制数与十进制数的转换3.二进制数与16进制数的转换二、基本逻辑门电路第2章逻辑代数表示逻辑函数的方法,归纳起来有:真值表,函数表达式,卡诺图,逻辑图及波形图等几种。

一、逻辑代数的基本公式和常用公式1)常量与变量的关系A+0=A与A=⋅1AA+1=1与0⋅A0=A⋅=0AA+=1与A2)与普通代数相运算规律a.交换律:A+B=B+AA⋅⋅=ABBb.结合律:(A+B)+C=A+(B+C)⋅A⋅B⋅⋅=(C)C()ABc.分配律:)⋅=+A⋅B(CA⋅⋅BA C+A+=+)B⋅)(C)()CABA3)逻辑函数的特殊规律a.同一律:A+A+Ab.摩根定律:BBA+=A⋅A+,BBA⋅=b.关于否定的性质A=A二、逻辑函数的基本规则代入规则在任何一个逻辑等式中,如果将等式两边同时出现某一变量A的地方,都用一个函数L表示,则等式仍然成立,这个规则称为代入规则例如:C⋅+A⊕⊕⋅BACB可令L=CB⊕则上式变成L⋅=C+AA⋅L⊕⊕=LA⊕BA三、逻辑函数的:——公式化简法公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数,通常,我们将逻辑函数化简为最简的与—或表达式1)合并项法:利用A+1A=⋅B⋅,将二项合并为一项,合并时可消去=+A=A或ABA一个变量例如:L=B+BA=(C+)=ACACBBCA2)吸收法利用公式AA⋅可以是⋅+,消去多余的积项,根据代入规则BABA=任何一个复杂的逻辑式例如化简函数L=EAB++DAB解:先用摩根定理展开:AB=BA+再用吸收法L=E+AB+ADB=E B D A B A +++ =)()(E B B D A A +++ =)1()1(E B B D A A +++ =B A +3)消去法利用B A B A A +=+ 消去多余的因子 例如,化简函数L=ABC E B A B A B A +++ 解: L=ABC E B A B A B A +++ =)()(ABC B A E B A B A +++=)()(BC B A E B B A +++=))(())((C B B B A B B C B A +++++ =)()(C B A C B A +++ =AC B A C A B A +++ =C B A B A ++4)配项法利用公式C A B A BC C A B A ⋅+⋅=+⋅+⋅将某一项乘以(A A +),即乘以1,然后将其折成几项,再与其它项合并。

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第一节基本逻辑门电路1.1 门电路的概念:实现基本和常用逻辑运算的电子电路,叫逻辑门电路。

实现与运算的叫与门,实现或运算的叫或门,实现非运算的叫非门,也叫做反相器,等等(用逻辑1表示高电平;用逻辑0表示低电平)11.2 与门:逻辑表达式F=A B即只有当输入端A和B均为1时,输出端Y才为1,不然Y为0.与门的常用芯片型号有:74LS08,74LS09等.11.3 或门:逻辑表达式F=A+ B即当输入端A和B有一个为1时,输出端Y即为1,所以输入端A和B均为0时,Y才会为O.或门的常用芯片型号有:74LS32等.11.4.非门逻辑表达式F=A即输出端总是与输入端相反.非门的常用芯片型号有:74LS04,74LS05,74LS06,74LS14等.11.5.与非门逻辑表达式 F=AB即只有当所有输入端A和B均为1时,输出端Y才为0,不然Y为1.与非门的常用芯片型号有:74LS00,74LS03,74S31,74LS132等.11.6.或非门:逻辑表达式 F=A+B即只要输入端A和B中有一个为1时,输出端Y即为0.所以输入端A和B均为0时,Y才会为1.或非门常见的芯片型号有:74LS02等.11.7.同或门: 逻辑表达式F=A B+A BAF=1B11.8.异或门:逻辑表达式F=A B+A BFB11.9.与或非门:逻辑表逻辑表达式F=AB+CDA B C F11.10.RS 触发器:电路结构把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接,即可构成基本RS 触发器,其逻辑电路如图7.2.1.(a)所示。

它有两个输入端R 、S 和两个输出端Q 、Q 。

工作原理 :基本RS 触发器的逻辑方程为:根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:1.当R=1、S=0时,则Q=0,Q=1,触发器置1。

2.当R=0、S=1时,则Q=1,Q=0,触发器置0。

=1& ≥1如上所述,当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时,它的两个输出端Q和Q有两种互补的稳定状态。

一般规定触发器Q端的状态作为触发器的状态。

通常称触发器处于某种状态,实际是指它的Q端的状态。

Q=1、Q=0时,称触发器处于1态,反之触发器处于0态。

S=0,R=1使触发器置1,或称置位。

因置位的决定条件是S=0,故称S 端为置1端。

R=0,S=1时,使触发器置0,或称复位。

同理,称R端为置0端或复位端。

若触发器原来为1态,欲使之变为0态,必须令R端的电平由1变0,S端的电平由0变1。

这里所加的输入信号(低电平)称为触发信号,由它们导致的转换过程称为翻转。

由于这里的触发信号是电平,因此这种触发器称为电平控制触发器。

从功能方面看,它只能在S和R的作用下置0和置1,所以又称为置0置1触发器,或称为置位复位触发器。

其逻辑符号如图7.2.1(b)所示。

由于置0或置1都是触发信号低电平有效,因此,S 端和R端都画有小圆圈。

3.当R=S=1时,触发器状态保持不变。

触发器保持状态时,输入端都加非有效电平(高电平),需要触发翻转时,要求在某一输入端加一负脉冲,例如在S端加负脉冲使触发器置1,该脉冲信号回到高电平后,触发器仍维持1状态不变,相当于把S端某一时刻的电平信号存储起来,这体现了触发器具有记忆功能。

4.当R=S=0时,触发器状态不确定在此条件下,两个与非门的输出端Q和Q全为1,在两个输入信号都同时撤去(回到1)后,由于两个与非门的延迟时间无法确定,触发器的状态不能确定是1还是0,因此称这种情况为不定状态,这种情况应当避免。

从另外一个角度来说,正因为R端和S端完成置0、置1都是低电平有效,所以二者不能同时为0。

此外,还可以用或非门的输入、输出端交叉连接构成置0、置1触发器,其逻辑图和逻辑符号分别如图7.2.2(a)和7.2.2(b)所示。

这种触发器的触发信号是高电平有效,因此在逻辑符号的S端和R端没有小圆圈。

2.特征方程基本RS触发器的特性:1.基本RS触发器具有置位、复位和保持(记忆)的功能;2.基本RS触发器的触发信号是低电平有效,属于电平触发方式;3.基本RS触发器存在约束条件(R+S=1),由于两个与非门的延迟时间无法确定;当R=S=0时,将导致下一状态的不确定。

4.当输入信号发生变化时,输出即刻就会发生相应的变化,即抗干扰性能较差。

第二节 TTL逻辑门电路以双极型半导体管为基本元件,集成在一块硅片上,并具有一定的逻辑功能的电路称为双极型逻辑集成电路,简称TTL逻辑门电路。

称Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT逻辑门电路,是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路,应用较早,技术已比较成熟。

TTL主要有BJT(Bipolar Junction Transistor 即双极结型晶体管,晶体三极管)和电阻构成,具有速度快的特点。

最早的TTL门电路是74系列,后来出现了74H系列,74L系列,74LS,74AS,74ALS等系列。

但是由于TTL功耗大等缺点,正逐渐被CMOS电路取代。

12.1 CMOS逻辑门电路CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后,所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件,从发展趋势来看,由于制造工艺的改进,CMOS电路的性能有可能超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件。

CMOS电路的工作速度可与TTL相比较,而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL。

此外,几乎所有的超大规模存储器件,以及PLD器件都采用CMOS艺制造,且费用较低。

早期生产的CMOS门电路为4000系列,随后发展为4000B系列。

当前与TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可与TTL器件交换使用。

下面首先讨论CMOS反相器,然后介绍其他CMO逻辑门电路。

MOS管结构图MOS管主要参数:1.开启电压V T·开启电压(又称阈值电压):使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压;·标准的N沟道MOS管,V T约为3~6V;·通过工艺上的改进,可以使MOS管的V T值降到2~3V。

2. 直流输入电阻R GS·即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比·这一特性有时以流过栅极的栅流表示·MOS管的R GS可以很容易地超过1010Ω。

3. 漏源击穿电压BV DS·在V GS=0(增强型)的条件下,在增加漏源电压过程中使I D开始剧增时的V DS称为漏源击穿电压BV DS·I D剧增的原因有下列两个方面:(1)漏极附近耗尽层的雪崩击穿(2)漏源极间的穿通击穿·有些MOS管中,其沟道长度较短,不断增加V DS会使漏区的耗尽层一直扩展到源区,使沟道长度为零,即产生漏源间的穿通,穿通后,源区中的多数载流子,将直接受耗尽层电场的吸引,到达漏区,产生大的I D4. 栅源击穿电压BV GS·在增加栅源电压过程中,使栅极电流I G由零开始剧增时的V GS,称为栅源击穿电压BV GS。

5. 低频跨导g m·在V DS为某一固定数值的条件下,漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导·g m反映了栅源电压对漏极电流的控制能力·是表征MOS管放大能力的一个重要参数·一般在十分之几至几mA/V的范围内6. 导通电阻R ON·导通电阻R ON说明了V DS对I D的影响,是漏极特性某一点切线的斜率的倒数·在饱和区,I D几乎不随V DS改变,R ON的数值很大,一般在几十千欧到几百千欧之间·由于在数字电路中,MOS管导通时经常工作在V DS=0的状态下,所以这时的导通电阻R ON可用原点的R ON来近似·对一般的MOS管而言,R ON的数值在几百欧以内7. 极间电容·三个电极之间都存在着极间电容:栅源电容C GS 、栅漏电容C GD和漏源电容CDS·C GS和C GD约为1~3pF·C DS约在0.1~1pF之间8. 低频噪声系数NF·噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的·由于它的存在,就使一个放大器即便在没有信号输人时,在输出端也出现不规则的电压或电流变化·噪声性能的大小通常用噪声系数NF来表示,它的单位为分贝(dB)·这个数值越小,代表管子所产生的噪声越小·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数·场效应管的噪声系数约为几个分贝,它比双极性三极管的要小第三节单元电路13.1 CMOS反相器由本书模拟部分已知,MOSFET有P沟道和N沟道两种,每种中又有耗尽型和增强型两类。

由N沟道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS 或CMOS电路。

下图表示CMOS反相器电路,由两只增强型MOSFET组成,其中一个为N沟道结构,另一个为P沟道结构。

为了电路能正常工作,要求电源电压V DD 大于两个管子的开启电压的绝对值之和,即V DD>(V TN+|V TP|) 。

1.工作原理首先考虑两种极限情况:当v I处于逻辑0时,相应的电压近似为0V;而当v I处于逻辑1时,相应的电压近似为V DD。

假设在两种情况下N沟道管T N 为工作管P沟道管T P为负载管。

但是,由于电路是互补对称的,这种假设可以是任意的,相反的情况亦将导致相同的结果。

下图分析了当v I=V DD时的工作情况。

在TN的输出特性i D—v DS(v GSN=V DD)(注意v DSN=v O)上,叠加一条负载线,它是负载管T P在v SGP=0V时的输出特性i D-v SD。

由于v SGP<V T(V TN=|V TP|=V T),负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。

两条曲线的交点即工作点。

显然,这时的输出电压v OL≈0V(典型值<10mV ,而通过两管的电流接近于零。

这就是说,电路的功耗很小(微瓦量级)下图分析了另一种极限情况,此时对应于v I=0V。

此时工作管T N在v GSN =0的情况下运用,其输出特性i D-v DS几乎与横轴重合,负载曲线是负载管T P在v sGP=V DD时的输出特性i D-v DS。

由图可知,工作点决定了V O=V OH≈V DD;通过两器件的电流接近零值。

可见上述两种极限情况下的功耗都很低。

由此可知,基本CMOS反相器近似于一理想的逻辑单元,其输出电压接近于零或+V DD,而功耗几乎为零。

2.传输特性下图为CMOS反相器的传输特性图。

图中V DD=10V,V TN=|V TP|=V T=2V。

由于V DD>(V TN+|V TP|),因此,当V DD-|V TP|>vI>V TN时,T N和T P两管同时导通。

考虑到电路是互补对称的,一器件可将另一器件视为它的漏极负载。

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