第9章组合逻辑电路.ppt

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1、 数字电路和模拟电路相比有以下几个主要不同点：数字电路和模拟电路相比有以下几个主要不同点：（1）数字电路中的信号在时间上是离散的脉冲信号，）数字电路中的信号在时间上是离散的脉冲信号，而模拟电路中的信号是随时间连续变化的信号。而模拟电路中的信号是随时间连续变化的信号。（2）数字电路所研究的是电路的输入，输出之间的逻）数字电路所研究的是电路的输入，输出之间的逻 辑关系，而模拟电路则是研究电路的输入输出之辑关系，而模拟电路则是研究电路的输入输出之 间的大小和相位等问题。间的大小和相位等问题。（3）在两种电路中，晶体管的工作状态不同。数字电）在两种电路中，晶体管的工作状态不同。数字电 路中晶体管工作在

2、开关状态，也就是交替地工作路中晶体管工作在开关状态，也就是交替地工作 在饱和与截止两种状态，而在模拟电路中晶体管在饱和与截止两种状态，而在模拟电路中晶体管 多工作在放大状态。多工作在放大状态。EABCY 当决定事件的各个条件全部具备之后，当决定事件的各个条件全部具备之后，事件才会发生。事件才会发生。ABCY&：有：有0出出0，全，全1出出1ABCY00000000000111100001111010101011与门真值表与门真值表当决定事件的各个条件中有一个或一个以上当决定事件的各个条件中有一个或一个以上 具备之后，事件就会发生。具备之后，事件就会发生。10111111YABC00001111

3、0000111101010101或门真值表或门真值表：有：有1出出1，全，全0出出0ABCYYABC1EEY决定事件的条件只有一个，当条件具备时，决定事件的条件只有一个，当条件具备时，事件不会发生，条件不存在时，事件发生。事件不会发生，条件不存在时，事件发生。ARAY0011非门真值表非门真值表AY1：有：有 0 出出 1，有，有 1 出出0 ABC11 YABC1 Y&ABCY&有有0出出1，全，全1出出0有有1出出0，全，全0出出1Y=ABCY=A+B+CY=AB+CDABCDY&11YABC Y=A B=AB+AB真值表真值表=A BY=A B=A B+AB=A BABY=1AB=YA

4、B Y0 00 11 01 10110A B Y0 00 11 01 11001 任何复杂的逻辑关系都可由三种基本逻辑关系任何复杂的逻辑关系都可由三种基本逻辑关系组合而成，常用的逻辑关系有与非、或非、与或非、组合而成，常用的逻辑关系有与非、或非、与或非、异或、同或等等。异或、同或等等。名名 称称逻辑表达式逻辑表达式逻辑符号逻辑符号功能说明功能说明与门与门Y=AB输入全输入全1，输出为，输出为1输入有输入有0，输出为，输出为0 或门或门Y=A+B输入有输入有1，输出为，输出为1输入全输入全0，输出为，输出为0非门非门输入为输入为1，输出为，输出为0输入为输入为0，输出为，输出为1表表9.1.4

5、常用逻辑关系及其门电路符号常用逻辑关系及其门电路符号&ABY11ABYAY 1AY 名名 称称逻辑表达式逻辑表达式逻辑符号逻辑符号功能说明功能说明与非门与非门输入有输入有0，输出为，输出为1输入全输入全1，输出为，输出为0 或非门或非门输入有输入有1，输出为，输出为0输入全输入全0，输出为，输出为1异或门异或门输入相异，输出为输入相异，输出为1输入相同，输出为输入相同，输出为0同或门同或门 =AB 输入相同，输出为输入相同，输出为1输入相异，输出为输入相异，输出为0与或非门与或非门相与有相与有1，输出为，输出为0 相与全相与全0，输出为，输出为1BAY BAY&ABY11ABYBABABAY

6、=1=1ABYABBAY =ABY&ABY11CDDCBAY +12VABCDA设设 uA=0,uB=uC=3V则则 DA 优先优先导通导通uY=0.3V uY=0.3VYDB、DC 截止截止R设二极管管压降为设二极管管压降为0.3伏伏DBDC设设 uA=uB=uC=0DA、DB、DC 均导通均导通uY=0.3V +12VABCDAYRDBDCuY=0.3V设设 uA=uB=uC=3VuY=3.3VDA、DB、DC 均导通均导通uY=3.3V与门工作波形与门工作波形AYB +12VABCDAYRDBDCABCY&设设 uA=3.3V，uB=uC=0.3V 则则 DA导通导通 uY=3.3 0.

7、3=3V DB、DC 截止截止DA 12VYABCDBDCuY=3VR DAYABCDBDC设设 uA=uB=uC=3.3VDA、DB、DC 均导通均导通uY=3VuY=3VR 12V 或门工作波形或门工作波形AYBDAYABCDBDC设设 uA=uB=uC=0.3V DA、DB、DC 均导通均导通uY=0VuY=0 V，R 12V DAYABCDBDCY=A+B+CRYABC1 12V 目前国产的目前国产的TTL电路共有五个系列：电路共有五个系列：T1000、CT2000、CT3000、CT4000和和CT000，CT000又分又分为中速系列和高速系列。为中速系列和高速系列。CT1000系列

8、是标准系列是标准TTL系列，相当于国际系列，相当于国际SN54/74系列。系列。CT2000系列是高速系列是高速TTL系列，相当于国际系列，相当于国际SN54H/74H系列。这两个系列都是采用晶体管过驱动基系列。这两个系列都是采用晶体管过驱动基极电流，以使晶体管工作于深度饱和区，从而增加了电极电流，以使晶体管工作于深度饱和区，从而增加了电路从饱和到截止的时间，延长了平均延迟时间路从饱和到截止的时间，延长了平均延迟时间 tpd。CT3000系列是肖特基系列是肖特基TTL系列，相当于国际系列，相当于国际SN54S/74S系列。系列。CT4000系列是低功耗肖特基系列是低功耗肖特基TTL系列，相当于

9、国际系列，相当于国际SN54LS/74LS系列。系列。+5VA B C R1B1 C1 C1+5VABCT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4YB1 TTL与非门与非门由由5个晶体管和个晶体管和5个电阻构成。个电阻构成。T1为多发射极晶体管，为多发射极晶体管，在电路中起着与门的作用。在电路中起着与门的作用。+5VABCT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4uo(Y)设设 uA=0.3V 则则 VB1=0.3+0.7=1VRLuo=5 UBE3 UBE4 UR2 =5 0.7 0.7 =3.6V VB1=1Vuo=3.6VT2、T5 截止截止T3、T4导通导通（小小）+5VA B C R1B

10、1 C1uo=0.3V+5VABCT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4uo(Y)设设 uA=uB=uC=3.6V，输入端全部是高电平，输入端全部是高电平，VB1升高，足以使升高，足以使T2,T5导通，导通，uo=0.3V,。且。且VB1=2.1V，T1发射结全部反偏。发射结全部反偏。，使，使T3导通，导通，T4截止。截止。T1R1+UCCVB1=2.1VVC2=1V设设 A=B=C=1 当输入端当输入端A、B、C均为高电平时均为高电平时,输出端输出端Y为低为低电平。当输入端电平。当输入端A、B、C中只要有一个为低电平，中只要有一个为低电平，输出端就为高电平输出端就为高电平,正好符合与非门的

11、逻辑关系。正好符合与非门的逻辑关系。Y=ABCABCY&uo/(V)ui/(V)UOHUOLUOFFUONUILUIHOUNLUNHUIH 输入高电平输入高电平UIL 输入低电平输入低电平UOH 输出高电平输出高电平UOL 输出低电平输出低电平UON 开门电平开门电平UOFF 关门电平关门电平UNH 高电平抗干扰容限高电平抗干扰容限UNL 低电平抗干扰容限低电平抗干扰容限“1”uoui&UT 阈值电压阈值电压N0 扇出系数扇出系数 TTL与非门组件就是将若干个与非门电路，与非门组件就是将若干个与非门电路，经过集成电路工艺制作在同一芯片上。经过集成电路工艺制作在同一芯片上。+UCC14 13 1

12、2 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7地地&ABY（b）&ABY（a）将输入端将输入端A作为控制端，作为控制端，在输入端在输入端B加入脉冲序列，加入脉冲序列，由输出端由输出端Y的波形可见的波形可见,只只有当有当A=1时时,输入信号输入信号B才才能通过与非门到达输出端能通过与非门到达输出端,即与非门控制端加高电平即与非门控制端加高电平时，门电路被开启，加低时，门电路被开启，加低电平时，门电路被封。电平时，门电路被封。E VB1=1VE=0时时，VB1=1V，T2、T5 截止截止；二极管二极管D导通，使导通，使VB31V，T3导通导通、T4 截止截止，输出端开路输出端开路E=1时，二极

13、管时，二极管D截止，截止，同，同TTL与非门。与非门。+5VABT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4YDVB3=1V（）A B&EA B&EA B&EA B&EABY&E三态与非门三态与非门逻辑符号逻辑符号E为控制端且高电平有效，为控制端且高电平有效，即即E=1时，同时，同TTL与非门，与非门，Y=AB；E=0时，输出端时，输出端为高阻状态。为高阻状态。E为控制端且低电平有效，为控制端且低电平有效，即即E=0时，同时，同TTL与非门，与非门，Y=AB；E=1时，输出端时，输出端为高阻状态。为高阻状态。用三态门接成总线结构用三态门接成总线结构ABY&EA1EYE=1 时，时，Y=D1E=0

14、时，时，D2=Y1G1E1A11G2E2A21G3E3A3总线总线Y总线总线1G1ED11D2YG2Y&ABCR+U+5VR1YT5R3R2ABCT2T1(a)内部电路结构内部电路结构(b)逻辑符号逻辑符号它与典型与非门电路的它与典型与非门电路的差别在于去掉了由差别在于去掉了由T3、T4组成的复合管，而且组成的复合管，而且T5的集电极是开路的。的集电极是开路的。在使用时必须外接电阻在使用时必须外接电阻R和外接电源和外接电源+U。只要。只要R和和U的数值合适，就可保的数值合适，就可保证证OC门输出具有合适的门输出具有合适的高低电平和负载电流。高低电平和负载电流。BY0&ADY1&C+URY右图为

15、两个右图为两个OC与非门线与的情况。其输出为与非门线与的情况。其输出为CDABCDABYYY 21 利用利用OC门必须外接电阻门必须外接电阻 R和电源和电源+U 的特点，可用的特点，可用 OC门门直接驱动小电流负载。直接驱动小电流负载。集电极开路结构还可以用于集电极开路结构还可以用于制作驱动高电压、大电流负载的制作驱动高电压、大电流负载的门电路。例如：驱动发光二极管门电路。例如：驱动发光二极管LED等显示器件或直流等显示器件或直流12V 24V的继电器等。的继电器等。项目项目TTL门门+5V 1 +3V0 0.3V220mW8个门个门较差较差CMOS门门+3 V+18V 1 VDD 0 0V5

16、0 nW50个门个门很强很强门电路门电路 在在UDS=0时，栅源电压与栅极电流的比值，时，栅源电压与栅极电流的比值，其值很高，通常可达其值很高，通常可达108 1015 。：0 0=0 1=1 0 1 1=1：0+1=1+0=1+1 0+0=0：0=1 1=0：A+0=A A+1=1 A 0=0 A=0 A 1=A A+A=1 A+A=A A A=0 A A=A A=A：A+B=B+A A B=B A：A+(B+C)=(A+B)+C A (B C)=(A B)C：A(B+C)=A B+A C A+B C=(A+B)(A+C)：A B=A+BA+B=A B：A+AB=A+BAB+AC+BC=AB+ACY=BC+A不同组合状态下所对应的输出变量的取值不同组合状态下所对应的输出变量的取值对应对应列入一个表中，此表称为逻辑函数的真值表。列入一个表中，此表称为逻辑函数的真值表。AB1C&Y1真值表是用列表的方法将逻辑电路输入变量真值表是用列表的方法将逻辑电路输入变量例例1：证明证明AB+AC+BC=AB+AC解：解：AB+AC+BC=AB+AC+(A+A)BC =AB+AC+ABC+ABC=AB