第二章基本逻辑运算及集成逻辑门

第二章基本逻辑运算及集成逻辑门第1页，课件共30页，创作于2023年2月学习要求：掌握逻辑代数的基本概念，学会用逻辑函数描述逻辑问题的基本方法。掌握集成逻辑门的功能分析及应用。第2页，课件共30页，创作于2023年2月2.1基本逻辑运算

逻辑运算是逻辑思维和逻辑推理的数学描述.具有“真”“假”两种可能,并且可以判定其“真”“假”的陈述语句叫逻辑变量.用ABCD表示.逻辑变量只有“真”“假”两种可能,在逻辑数学中,把“真”“假”称为逻辑变量的取值,简称逻辑值,也叫逻辑常量,用“1”表示“真”,用“0”表示“假”.虽然“1”和“0”叫逻辑值,但是它们没有“大小”的含义,也无数量的含义.一个结论成立与否,取决于与其相关的前提条件是否成立.结论与前提条件之间的因果关系叫逻辑函数.通常记作F=f(A,B,C…)逻辑函数F也是一个逻辑变量,也叫输出变量.因此它们也只有“1”和“0”两种取值,相对地把A,B,C…叫做输入变量.第3页，课件共30页，创作于2023年2月与运算（•）

只有当决定一事件结果的所有条件同时具备时,结果才能发生.ABF000010100111逻辑式：

F=A•B=ABa.国际流行b.IEEE标准c.中国标准

&ABFFFAABB逻辑门：与门第4页，课件共30页，创作于2023年2月ABF0000111011112.或运算（+）决定事件结果的所有条件中,只要有一个满足,结果就会发生.逻辑式：F=A+B≥1＋a.standardb.IEEEstandardc.Chinastandard

FBFFAAABB或门：第5页，课件共30页，创作于2023年2月

3.非运算（¯）

非运算是逻辑的否定,当条件具备时,结果不会发生,当条件不具备时,结果一定会发生.逻辑式：F=ĀAF0110○1○a.standardb.IEEEstandardc.Chinastandard

第6页，课件共30页，创作于2023年2月2.2常用复合逻辑1.与非逻辑ABF&

ABF2.或非逻辑或非门第7页，课件共30页，创作于2023年2月3.异或逻辑ABF000011101110=1ABF=ABFABF0010101001114.同或逻辑F=A⊙B=第8页，课件共30页，创作于2023年2月“与或非”逻辑是“与”,“或”,“非”三种基本逻辑的组合.先“与”再“或”最后“非”。5.与或非逻辑&第9页，课件共30页，创作于2023年2月异或逻辑与同或逻辑公式F=A⊕BF=A☉BA⊕A=1A☉A=0A⊕A=0A☉A=1A⊕0=AA☉1=AA⊕1=AA☉0=AA⊕B=A⊕B=A☉BA☉B=A☉B=A⊕BA⊕B=B⊕AA☉B=B☉AA⊕(B⊕C)=(A⊕B)⊕CA☉(B☉C)=(A☉B)☉CA(B⊕C)=AB⊕ACA+(B☉C)=(A+B)☉(A+C)第10页，课件共30页，创作于2023年2月2.3正负逻辑一)正负逻辑:在数字系统中,逻辑值是用逻辑电平表示的.若用逻辑高电平UOH表示逻辑“真”,用逻辑电平UOL表示逻辑“假”,则称为正逻辑;反之,则称为负逻辑.二)逻辑运算的优先级别:在求解逻辑函数时,应首先进行级别高的逻辑运算.三)逻辑运算的完备性:任何数字系统都可以用“与”“或”“非”逻辑门来实现.称它们为完备集.“与非”“或非”“与或非”都是完备集.第11页，课件共30页，创作于2023年2月2.4集成逻辑门

把若干个有源器件和无源器件及其连线,按照一定的功能要求,制作在同一块半导体基片上,这样的产品叫集成电路.若它完成的功能是逻辑功能或数字功能,则称为逻辑集成电路或数字集成电路.最简单的数字集成电路是集成逻辑门.集成逻辑门,按照其组成的有源器件的不同可分为两大类:一类是双极性晶体管逻辑门;另一类是单极性绝缘栅场效应管逻辑门,简称MOS门.第12页，课件共30页，创作于2023年2月2.4.1TTL与非门第一级V1多射级输入（与）TTL与非门的各级工作状态总目录退出><目录

工作原理第二级V2反相第三级V3—V5互补推挽输出高电平3.6V低电平0.3V第13页，课件共30页，创作于2023年2月多射极晶体管的结构及等效电路总目录退出><目录第14页，课件共30页，创作于2023年2月2.4.2TTL与非门的特性与参数⒈电压传输特性DE段（饱和区）:Ui>1.4V

V2,V5饱和UT：阀值电压1.4VUOFF：开门电平

UON：

关门电平总目录退出><目录AB段（截止区）:Ui<=0.6V

V2,V5截止BC段（线性区）0.6<Ui<1.3V

V2导通,V5截止V2输入电阻=R3V2反相放大CD段（转折区）:1.3=<Ui<1.4VV2,V5导通V2输入电阻=R3//Rbe5V2的放大倍数增加Ui第15页，课件共30页，创作于2023年2月ROFF—关门电阻=0.7KRON—关门电阻=2KTTL门输入电阻与输入电压的关系RI<0.7K时UI=VLRI>2K时UI=VH总目录退出><目录2.输入负载特性第16页，课件共30页，创作于2023年2月例：电路如图所示，标出输出电压的高低值第17页，课件共30页，创作于2023年2月3.输出特性①与非门处于输出低电平②与非门处于输出高电平TTL与非门输出低电平的输出特性TTL与非门输出高电平的输出特性总目录退出><目录（此时，IL为灌电流。为保证UOL≤0.35V，通常ILmax≤25mA）（此时，IL为拉电流。为保证UOH输出高电平，通常IL≤14mA）第18页，课件共30页，创作于2023年2月4.扇入扇出系数扇入系数Ni：逻辑门的输入端数。制造时已确定扇出系数No：一个逻辑门驱动同类门的个数。总目录退出><目录第19页，课件共30页，创作于2023年2月5.平均延迟时间tpdtpd=（tPHL+tPLH）12总目录退出><目录第20页，课件共30页，创作于2023年2月2.4.3集电极开路（OC）门集电极开路的门电路（OpenCollectorGate），简称OC门。其电路结构和逻辑符号如下图所示：（a）集电极开路与非门电路（b）OC门逻辑符号BAFR3R2R1BAF总目录退出><目录第21页，课件共30页，创作于2023年2月OC门的输出端可以直接并联在一起，但需要外接电阻OC门的并联处实现“线与”F=AB•CD=AB+CDCBFDAVCC总目录退出><目录第22页，课件共30页，创作于2023年2月2.4.4三态门三态输出门（简称三态门）是在普通门电路的基础上，增加控制端和控制电路构成。其电路结构图和逻辑符号如下图所示：EN=1F=ABEN=0F为高阻ENBFAVCCABENEN总目录退出><目录第23页，课件共30页，创作于2023年2月总目录退出><目录ABENFVCCENABEN第24页，课件共30页，创作于2023年2月Three-stateNOTgateThree-stateANDgateThree-state

NAND

gate总目录退出><目录第25页，课件共30页，创作于2023年2月eF0b1aQuestionF=?总目录退出><

线或（Wired-OR）

F=ae+be目录第26页，课件共30页，创作于2023年2月EN=1时G1工作G2高阻数据从D0D1EN=0时G2工作G1高阻数据从D1D0总目录退出><目录ENEND0D1ENG1G2用三态门实现双向传输第27页，课件共30页，创作于2023年2月Three-stateusedforBus

DisplayPrinterkeysCPU100100Bus总目录退出><目录第28页，课件共30页，创作于2023年2月

Bi-CMOS这种门电路的特点是逻辑部分采用CMOS结构，输出极采用双极型三极管，因此兼有CMOS电路的低功耗和双极型电路低输出内阻的优点。2.4.5Bi-CMOS反相器的两种电路结构型式总目录退出><目录两个双极型输出管的基极接有下拉电阻。

当Vi=ViH时，T2，T4导通，T1，T3截止，Vo=VoL。当Vi=ViL时，T1，T3导通，T2，T4截止，Vo=VoHViVoT1T2T3T4VD第29页，课件共30页，创作于2023年2月用T2，T4取代R1，R2，形成有源下拉式结构。

当=Vi