《电子技术基础与技能》 课件 5-4 逻辑门电路

电子技术基础与技能5.4逻辑门电路5.4逻辑门电路教学活动1：实践导入学生观察教师的演示实验。【实验步骤】（1）按图5-4-1所示连接电路；（2）输入信号脉冲（频率要低于5Hz），观察发光二极管的状态。

【实验现象】指示灯VD闪烁

【现象分析】当输入电压是＋5V时，三极管VT饱和导通，其集电极电压很低，不足以使发光二极管VD发光；而当输入电压是0V时，三极管VT截止，集电极电源使VD发光。

从逻辑上讲，这个电路具有逻辑判断功能，VD发光，表示输入电压较低；而VD不亮，表示输入电压较高。我们把这种能够根据输入逻辑状态决定输出逻辑状态的电路称为逻辑门电路，又称为逻辑门、门电路。图5-4-1演示实验电路图5.4逻辑门电路教学活动2：逻辑门的基本知识一、高、低电平的规定所谓逻辑门电路，是指具有某一逻辑功能的电路，即当输入具备一定状态时，电路将有与之对应的输出状态。在逻辑电路中，输入、输出状态是以其电压状态，即电压水平（简称电平）来反映的。从逻辑的角度讲，逻辑电路中的电平只能有高电平和低电平两种状态。我们对高、低电平做如图5-4-2所示的规定，高电平用符号“1”表示，低电平用符号“0”表示。

图5-4-2高、低电平的规定可见，表示高、低电平的“1”和“0”不是指具体的电压值。5.4逻辑门电路教学活动2：逻辑门的基本知识二、基本逻辑门电路最基本的逻辑门有与门、或门、非门三种，分别对应于与、或、非逻辑。1.与门能实现与逻辑关系的电路称为与门。二输入的与门逻辑函数表达式为Y＝AB，其逻辑符号、波形图分别如图5-4-3、图5-4-4所示，真值表如表5-4-1所示。5.4逻辑门电路教学活动2：逻辑门的基本知识2.或门能实现或逻辑关系的电路称为或门。二输入的或门逻辑函数表达式为Y＝A+B，其逻辑符号、波形图分别如图5-4-5、图5-4-6所示，真值表如表5-4-2所示。5.4逻辑门电路教学活动2：逻辑门的基本知识3.非门能实现非逻辑关系的电路称为非门。非门逻辑函数表达式为，其逻辑符号、波形图分别如图5-4-7、图5-4-8所示，真值表如表5-4-3所示。

5.4逻辑门电路教学活动2：逻辑门的基本知识三、复合逻辑门电路

把基本门组合起来使用可以构成具有各种不同功能的复合逻辑门电路。常见的复合逻辑门电路有与非门、或非门、与或非门、异或门等。5.4逻辑门电路教学活动2：逻辑门的基本知识5.4逻辑门电路教学活动2：逻辑门的基本知识5.4逻辑门电路教学活动2：逻辑门的基本知识5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路

常用的集成门电路主要有两类：双极型的TTL门电路和单极型的MOS门电路。这两类集成门电路的主要产品系列见表5-4-4。表5-4-4

TTL、MOS集成门电路的主要产品系列系

列子

系

列名

称国标型号TTLTTLHTTLSTTLLSTTLALSTTL基本型中速TTL高速TTL超高速TTL低功耗TTL先进低功耗TTLCT54/74CT54/74HCT54/74SCT54/74LSCT54/74ALSMOSCMOSHCOMSHCMOST互补场效应晶体管型高速CMOS与TTL兼容的高速CMOSCC4000CT54/74HCCT54/74HCT教材附录中，提供了部分常见的集成门电路产品的引脚功能示意图。5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路一、TTL集成逻辑门电路TTL是英文Transistor-TransistorLogic的缩写。TTL集成逻辑门电路是一种双极型三极管集成电路，主要以三极管、二极管、电阻等为元器件，经过光刻、氧化、扩散等工艺制成。由于TTL集成电路生产工艺成熟、产品参数稳定、工作可靠、开关速度高，因此获得了广泛的应用。国产TTL系列产品只要与国外的规格一致，其功能、性能、引脚排列和封装形式就一致，可以互换。1.TTL与非门图5-4-17所示是常用的二输入四与非门74LS00的实物外形和引脚排列。其逻辑函数表达式为Y＝AB。图5-4-17

74LS00的实物外形和引脚排列5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路

图5-4-18所示是三输入三与非门74LS10的实物外形和引脚排列。其逻辑函数表达式为Y＝ABC。图5-4-18

74LS10的实物外形和引脚排列5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路2.TTL非门图5-4-19所示是常用的六非门74LS04的实物外形和引脚排列。其逻辑函数表达式为图5-4-19

74LS04的实物外形和引脚排列5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路3.TTL或非门图5-4-20所示是常用的二输入四或非门74LS02的实物外形和引脚排列。其逻辑函数表达式为图5-4-20

74LS02的实物外形和引脚排列5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路4.TTLOC门上述典型的TTL与非门，是不能将两个或多个门的输出端直接并联在一起的，否则可能使门电路损坏。而实用中，常常需要将两个或多个与非门的输出端直接并联在一起，这称为线与。TTL集电极开路与非门称为OC门，可实现线与功能。图5-4-21所示是OC门的逻辑符号。图5-4-22所示是常用的二输入四OC门74LS09的实物外形和引脚排列。图5-4-21

OC门的逻辑符号图5-4-22

74LS09的实物外形和引脚排列5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路6.TTL集成电路使用注意事项1）电源电压使用范围为＋4.5～＋5.5V，通常可取VCC＝＋5V。电源极性绝对不允许接反。2）闲置输入端处理方法（1）

不使用的与输入端可通过1kΩ电阻接电源，或直接接至≤5V的电源上。（2）不使用的与输入端可悬空（悬空的输入端相当于接高电平），不使用的或输入端可接地（相当于接低电平）。由于悬空的输入端容易接收各种干扰信号，导致电路工作不稳定，所以应尽量不用。（3）不使用的输入端并联在使用的输入端上。这会增加前级的负载及输入电容，影响电路的工作速度。（4）输入端不可串接大电阻，不使用的与非输入端应剪短。5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路3）输出端处理方法（1）除OC门和三态门外，输出端不允许线与连接，否则不仅会使电路逻辑功能混乱，还会导致器件损坏。（2）输出端不允许直接接地或直接接电源，否则将损坏器件。有时为了使后级电路获得较高的输出电平，允许输出端通过电阻R接至VCC，一般取R＝3～5.1kΩ。4）其他注意事项。（1）接插集成块时，要认清定位标记，不得插反，用力适度，防止引脚折伤。（2）焊接时用25W烙铁较合适，焊接时间不宜过长。（3）调试使用时，要注意电源电压的大小和极性，尽量稳定在＋5V，以免损坏集成块。（4）引线要尽量短。在引线不能缩短时，要考虑加屏蔽措施或采用合线。5.4逻辑门电路教学活动3：集成逻辑门电路二、CMOS集成门电路MOS门电路的主要组成是MOS场效应管，按所用的管子不同，分为PMOS电路、NMOS电路、CMOS门电路。由于CMOS门电路被更多地使用，故下面重点介绍CMOS门电路。CMOS是Comp