1、第一章第一章 数字逻辑电路基础数字逻辑电路基础1.1 1.1 数字电路的基本概念数字电路的基本概念1.2 1.2 数制和码制数制和码制1.3 1.3 基本逻辑运算基本逻辑运算1.4 1.4 逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法1.5 1.5 逻辑代数运算逻辑代数运算1.6 1.6 逻辑门电路逻辑门电路 1.1 1.1 数字电路基本概念数字电路基本概念5V(V)0t(ms)102030 4050数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流。数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流。一、模拟信号与数字信号一、模拟信号与数字信号模拟信号模拟信号时间连续数值也连续的信号。如速度、压时间连续数值也连续的信号
2、。如速度、压力、温度等。力、温度等。数字信号数字信号在时间上和数值上均是离散的。如电子表在时间上和数值上均是离散的。如电子表的秒信号，生产线上记录零件个数的记数信号等。的秒信号，生产线上记录零件个数的记数信号等。模拟信号模拟信号数字信号数字信号研究对象大小、相位大小、相位逻辑电平逻辑电平基本单元放大器放大器门电路、触发器门电路、触发器分析计算方法工程计算法工程计算法微变等效分析法微变等效分析法图解法图解法真值表、逻辑代数式、真值表、逻辑代数式、卡诺图、波形图卡诺图、波形图晶体管工作状态晶体管工作在晶体管工作在放大状放大状态态晶体管工作在晶体管工作在开关状开关状态态有时候可以用数学函有时候可以用
3、数学函数来表示，有时候完数来表示，有时候完全是随机的全是随机的使用高低电平来表示信号。使用高低电平来表示信号。门电路起开关作用。门电路起开关作用。逻辑状态只有逻辑状态只有0，1。易于存储。易于存储。抗干扰，对元件的要求不高。抗干扰，对元件的要求不高。集成度高，通用性强。集成度高，通用性强。1、数字信号的特点、数字信号的特点2、用逻辑电平描述的数字波形：、用逻辑电平描述的数字波形：数字波形数字波形逻辑电平对时间的图形表示。逻辑电平对时间的图形表示。脉冲波：脉冲波：当某波形仅有两个离散值时。当某波形仅有两个离散值时。分为：周期波和非周期波分为：周期波和非周期波矩形波矩形波三角波三角波梯形波梯形波尖
4、顶波尖顶波脉冲信号脉冲信号具有连续和突变特性的信号是脉冲信号脉冲可以分为正脉冲、负脉冲 3、数字信号的主要参数：数字信号的主要参数：一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来描绘：一个理想的周期性数字信号，可用以下几个参数来描绘：Vm信号幅度。信号幅度。T信号的重复周期。信号的重复周期。tW脉冲宽度。脉冲宽度。q占空比。其定义为：占空比。其定义为：%100(%)WTtqVt(ms)0VmwtTtrtfUm0.9Um0.5Um0.1UmtwT实际的矩形脉冲实际的矩形脉冲脉冲周期脉冲周期脉冲幅度脉冲幅度脉冲宽度脉冲宽度上升时间上升时间下降时间下降时间4、数字电路的分类、数字电路的分类（2）制作工
5、艺的不同：双极型（TTL型）单极型（MOS型）（3）工作原理的不同：组合逻辑电路时序逻辑电路（1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模（LSI，每片数千器件）超大规模（VLSI，每片器件数目大于1万）（1）进位制：表示数时，仅用一位数码往往不够用，必须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简称进位制。（2）基 数：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到的数码个数。（3）位 权（位的权数）：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位
6、的权数。权数是一个幂。1.2 1.2 数制和码制数制和码制多位数码中每一位的构成方法和低位向高位进位的规则。多位数码中每一位的构成方法和低位向高位进位的规则。一、数制一、数制数码为：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9；基数是10。运算规律：逢十进一，即：9110。十进制数的权展开式：1、十进制、十进制 1 2 3 4112233441234103、102、101、100称为十进制的权。各数位的权是10的幂。同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积之和，称权展开式。即：(1234)101103 210231014100又如：(20
7、9.04)10 2102 0101910001014 1022、二进制、二进制数码为：0、1；基数是2。运算规律：逢二进一，即：1110。二进制数的权展开式：如：(101.01)2 122 0211200211 22(5.25)10加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10乘法规则：0.0=0，0.1=0，1.0=0，1.1=1运算运算规则规则各数位的权是的幂各数位的权是的幂二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。数码为：07；基数是8。运算规律：逢八进一，即：7110。八进制数的权展开式：如：(207.04)8
8、282 0817800814 82 (135.0625)103、八进制、八进制4、十六进制、十六进制数码为：09、AF；基数是16。运算规律：逢十六进一，即：F110。十六进制数的权展开式：如：(D8.A)16 13161 816010 161(216.625)10各数位的权是各数位的权是8的幂的幂各数位的权是各数位的权是16的幂的幂结论结论一般地，N进制需要用到N个数码，基数是N；运算规律为逢N进一。如果一个N进制数M包含位整数和位小数，即 (an-1 an-2 a1 a0 a1 a2 am)2则该数的权展开式为：(M)2 an-1Nn-1 an-2 Nn-2 a1N1 a0 N0a1 N-
9、1a2 N-2 amN-m 由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。几种进制数之间的对应关系几种进制数之间的对应关系十进制数二进制数八进制数十六进制数0123456789101112131415000000000100010000110010000101001100011101000010010101001011011000110101110011110123456710111213141516170123456789ABCDEF二进制数的波形表示：二进制数的波形表示：二、数制转换二、数制转换（1）二进制数转换为八进制数：将二进制数由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组
10、，不够3位补零，则每组二进制数便是一位八进制数。将N进制数按权展开，即可以转换为十进制数。2、二进制数与八进制数的相互转换、二进制数与八进制数的相互转换1 1 0 1 0 1 0.0 10 00 (152.2)8（2）八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二进制数表示。=011 111 100.010 110(374.26)81、N进制数转换为进制数转换为10进制数进制数3、二进制数与十六进制数的相互转换、二进制数与十六进制数的相互转换1 1 1 0 1 0 1 0 0.0 1 10 0 00 (1D4.6)16=1010 1111 0100.0111 0110(AF4.76)16 二进
11、制数与十六进制数的相互转换，按照每4位二进制数对应于一位十六进制数进行转换。4、十进制数转换为二进制数、十进制数转换为二进制数采用的方法 基数连除、连乘法原理：将整数部分和小数部分分别进行转换。整数部分采用基数连除法，小数部分 采用基数连乘法。转换后再合并。2 44 余数 低位 2 22 0=K0 2 11 0=K1 2 5 1=K2 2 2 1=K3 2 1 0=K4 0 1=K5 高位 0.375 2 整数 高位 0.750 0=K1 0.750 2 1.500 1=K2 0.500 2 1.000 1=K3 低位整数部分采用基数连除法，先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。小数部分采用
12、基数连乘法，先得到的整数为高位，后得到的整数为低位。所以：(44.375)10(101100.011)2采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的N进制数。用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息称为编码。用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为代码。三、编码三、编码 数字系统只能识别0和1，怎样才能表示更多的数码、符号、字母呢？用编码可以解决此问题。编码2进制8进制10进制 16进制1位2810162位464100256n位2n8n10n16n 二-十进制代码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进制数中的 0 9 十个数码。简称BCD码。BCD码又分
13、为有权BCD码和无权BCD码。用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码，因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421 BCD码。常常用用B BC CD D码码十进制数 8421码 余3码 格雷码 2421码5421码0123456789000000010010001101000101011001111000100100110100010101100111100010011010101111000000000100110010011001110101010011001101000000010010001101001011110011011110111100000001001000110
14、10010001001101010111100权842124215421一、基本逻辑运算一、基本逻辑运算设：开关闭合设：开关闭合=“1”=“1”开关不闭合开关不闭合=“0”=“0”灯亮，灯亮，L=1L=1 灯不亮，灯不亮，L=0L=0 1.3 1.3 基本逻辑运算基本逻辑运算1 1与运算与运算BAL与逻辑表达式：与逻辑表达式：AB灯灯L不闭合不闭合不闭合不闭合闭合闭合闭合闭合不闭合不闭合闭合闭合不闭合不闭合闭合闭合不亮不亮不亮不亮不亮不亮亮亮0101BLA0011输输 入入0001输出输出 与逻辑真值表与逻辑真值表VBLAA&L=ABB00=0 01=0 A0010=0 A1A Y=AB11=
15、1 AAA 读作：A逻辑乘逻辑乘B，A与与B 与逻辑与逻辑只有当决定一件事情的条件全部具备之后，只有当决定一件事情的条件全部具备之后，这件事情才会发生。有这件事情才会发生。有0 0出出0 0，全，全1 1出出1 1。结论：ABY波形图2 2或运算或运算或逻辑表达式：或逻辑表达式：LA+B AB灯灯L不闭合不闭合不闭合不闭合闭合闭合闭合闭合不闭合不闭合闭合闭合不闭合不闭合闭合闭合不亮不亮亮亮亮亮亮亮0101BLA0011输输 入入0111输出输出 或逻辑真值表或逻辑真值表LBVAL=A+BA1B或逻辑或逻辑当决定一件事情的几个条件中，只要有一个或当决定一件事情的几个条件中，只要有一个或一个以上条
16、件具备，这件事情就发生。有一个以上条件具备，这件事情就发生。有1 1出出1 1，全，全0 0出出0 0。00=0 01=1 A0A10=1 A11 Y=AB11=1 AAA 读作：A逻辑加逻辑加BA或或B 结论：例：图所示为一保险柜的防盗报警电路。保险柜的两层例：图所示为一保险柜的防盗报警电路。保险柜的两层门上各装有一个开关。门关上时，开关闭合。当任一层门上各装有一个开关。门关上时，开关闭合。当任一层门打开时，报警灯亮，试说明该电路的工作原理。门打开时，报警灯亮，试说明该电路的工作原理。F1K 130+5VS1S23 3非运算非运算A灯灯L闭合闭合不闭合不闭合不亮不亮亮亮LA0110非逻辑真值
17、表非逻辑真值表ALRVL=A1A非逻辑表达式：非逻辑表达式：AL 结论：非逻辑非逻辑某事情发生与否，仅取决于一个条件，某事情发生与否，仅取决于一个条件，而且是对该条件的否定。即条件具备时事情不发生；而且是对该条件的否定。即条件具备时事情不发生；条件不具备时事情才发生。条件不具备时事情才发生。1 1出出0 0，0 0出出1 1。读作A非（反）AY 10 014 4三种常用复合逻辑三种常用复合逻辑一、与非逻辑 0101BLA0011输输 入入1110输出输出“与与非非”真值真值表表&ABL=AB4 4三种常用复合逻辑三种常用复合逻辑二、或非逻辑 0101BLA0011输输 入入1000输出输出“或
18、或非非”真值真值表表ABL=A+B1三、与或非逻辑 ABCD Y11*0*1100*0*10*01 异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时，逻异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时，逻辑函数值为辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。0101BLA0011输输 入入0110输出输出“异或异或”真值真值表表BAL异或的逻辑表达式为：异或的逻辑表达式为：BAL=A=1+B4异或异或1.4 1.4 逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法一、逻辑变量和逻辑函数一、逻辑变量和逻辑函数普通函数YABC自变量因变量 逻辑函数YABC输入逻辑变量输
19、出逻辑变量 逻辑函数与普通代数中的函数相比较，有两个突出的逻辑函数与普通代数中的函数相比较，有两个突出的特点：特点：（1 1）逻辑变量和逻辑函数只能取两个值）逻辑变量和逻辑函数只能取两个值0 0和和1 1。（2 2）函数和变量之间的关系是由）函数和变量之间的关系是由“与与”、“或或”、“非非”三种基本运算决定的。三种基本运算决定的。建立逻辑函数实例建立逻辑函数实例例1控制楼道照明开关电路，A、B分别装于楼上楼下，上楼之前，楼下开灯，上楼之后，楼上关灯 解：设A、B合于左侧为0态，右侧0为1态，灯亮为1，灯灭为0提问：开关A、B共有几种组态？、状态分析：真值表 ABY0（左）01（亮）0101（
20、右）00111（亮）、灯亮逻辑表达式：与或式逻辑分析：“同出1，异出0”称为同或门ABABBAYABBAY并记为、逻辑图：二、逻辑函数的表示方法二、逻辑函数的表示方法 1 1真值表真值表将输入逻辑变量的各种可能取值和相应将输入逻辑变量的各种可能取值和相应的函数值排列在一起而组成的表格。的函数值排列在一起而组成的表格。2 2函数表达式函数表达式由逻辑变量和由逻辑变量和“与与”、“或或”、“非非”三种运算符所构成的表达式。三种运算符所构成的表达式。3 3逻辑图逻辑图由逻辑符号及它们之间的连线而构成的由逻辑符号及它们之间的连线而构成的图形。图形。4 4。波形图，是由输入变量的所有可能取值组合的高、。
21、波形图，是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。（1）常量之间（2）基本公式0-1 律：AAAA10 0011AA或运算：111 101 110 000非 运 算：10 01互补律：0 1AAAA双 重 否 定 律：AA 1.5 1.5 逻辑代数运算逻辑代数运算一、常用公式一、常用公式（3）基本定理交换律：ABBAABBA结合律：)()()()(CBACBACBACBA分配律：)()()(CABACBACABACBA反演律（摩根定律）：BABABABA.（4）常用公式吸收率：BABAABABAA
22、ABAAABAA)()(冗余律：CAABBCCAAB（5）代入规则：任何一个含有变量A的等式，如果将所有出现A的位置都用同一个逻辑函数代替，则等式仍然成立。这个规则称为代入规则。*（6）反演规则：对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中的所有“”换成“”，“”换成“”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，那么所得到的表达式就是函数Y的反函数Y（或称补函数）。这个规则称为反演规则。一个逻辑函数的表达式如下5种表示形式。一种形式的函数表达式相应于一种逻辑电路。尽管一个逻辑函数表达式的各种表示形式不同，但逻辑功能是相同的。二、逻辑函数的表达式二、逻辑函数的表达式逻辑函数化简的意义：逻辑表达式越简单，
23、实现它的电路越简单，电路工作越稳定可靠。三、最简与或表达式三、最简与或表达式乘积项最少、并且每个乘积项中的变量也最少的与或表达式。CABACBCABADCBCBECACABAEBAY最简与或表达式最简与或表达式其他略四、逻辑函数的公式化简法四、逻辑函数的公式化简法1 1、并项法、并项法逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和规则来化简逻辑函数。利用公式1，将两项合并为一项，并消去一个变量。CBBCAABCY1CABAABCY2BCCBCBBCCBBCAA)()(ABCBCABCAABCCBAABC)()(2 2、吸收法、吸收法)(1FEBCDABAYBADCDBAY2（）利用公式
24、，消去多余的项。（）利用公式+，消去多余的变量。CBCAABYDCBDCACBAYBABABCDBADABADBCDA)()(CABCABABCBAAB)(DCBADBACBADBACBADBACCBA)()(、配项法、配项法（）利用公式（），为某一项配上其所缺的变量，以便用其它方法进行化简。BACBCBBAY（）利用公式，为某项配上其所能合并的项。BCACBACABABCYCACBBABBCAACBCBACBABCACBACBACBBACCBACBAACBBA)()1()1()()(BCACABBCAABCCBAABCCABABC)()()(、消去冗余项法、消去冗余项法利用冗余律，将冗余项消
25、去。DCACBAADEDCACBADCADEACBAY)(1CBABFGDEACCBABY)(2例例3.1 化简逻辑函数：化简逻辑函数：EFBEFBABDCAABDAADL 解：解：EFBEFBABDCAABAL （利用（利用 ）1 AAEFBBDCAA （利用（利用A+AB=A）EFBBDCA （利用（利用 ）BABAA 代数化简法的优点：不受变量数目的限制。代数化简法的优点：不受变量数目的限制。缺点：没有固定的步骤可循；需要熟练运用各种公式和定缺点：没有固定的步骤可循；需要熟练运用各种公式和定理；需要一定的技巧和经验；不易判定化简结果是否最简。理；需要一定的技巧和经验；不易判定化简结果是否
26、最简。1.3 1.3 逻辑门电路逻辑门电路一、半导体元件的开关特性一、半导体元件的开关特性二、分立元件门电路二、分立元件门电路三、复合逻辑门电路三、复合逻辑门电路四、四、TTLTTL集成与非门集成与非门五、其他五、其他TTLTTL门门六、六、CMOSCMOS集成逻辑门集成逻辑门一、半导体元件的开关特性一、半导体元件的开关特性正极负极uD IF 0.5 0.7iD(mA)uD(V)伏安特性UBR0Ui0.5V时，二极管导通。晶体管的三种工作状态：晶体管的三种工作状态：（二）（二）饱和状态饱和状态 集电结、发射结均反向偏置，即集电结、发射结均反向偏置，即UBE 0（2）IC UC/RC UCE 0
27、（三）（三）截止状态截止状态即即UCE VB VE且且IC=IB（一）（一）放大状态放大状态2 2、三、三极管的开关特性极管的开关特性Q2ui iB e Rb biC(mA)直流负载线 VCC Rc 0+VCCiC uo工作原理电路输出特性曲线80A60A40A20AiB=00 UCES VCC uCE(V)0 0.5 uBE(V)输入特性曲线iB(A)Q1Q Rc c饱和区截止区放大区1二极管与门电路二极管与门电路B+VALDD3kR（+5V）CC12&L=ABBA输输 入入输出输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V0V0V5V0101BLA0011输输 入入
28、0001输出输出 与逻辑真值表与逻辑真值表二、分立元件门电路二、分立元件门电路 2或门电路或门电路输输 入入输出输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V5V5V5VLABDD3k21R1L=A+BAB0101BLA0011输输 入入0111输出输出 或逻辑真值表或逻辑真值表3、三极管非门电路、三极管非门电路输输 入入输输 出出VA（V）VL（V）0V5V5V0VLA01输输 入入10输输 出出非逻辑真值表非逻辑真值表+VALT123（+5V）bCRCCRA1AL=A1L=A1.与门和非门构成与非门与门和非门构成与非门 Y=ABCY=A+B+CABCY&2.或门和非
29、门构成或非门或门和非门构成或非门 ABCY1有有0出出1全全1则则0有有1出出0全全0则则1三、三、复合逻辑门电路复合逻辑门电路Y=AB+ABAC=YY=AB+ABABY=1真值表真值表A B0 00 11 0 1 1 Y011 0=A B真值表真值表A B0 00 11 0 1 1 Y100 1=A B.1、TTL与非门的内部基本结构与非门的内部基本结构+VV12312312313DTRC输入级输出级中间级T4Tc22R3b1BRc4Aoe211k1.6kVc2TCCVR（+5V）e24k130四、四、TTL集成与非门集成与非门+5vA B C R1 C1B1有有0出出1全全1出出02 2、
30、TTLTTL集成与非门芯片集成与非门芯片 TTL集成集成与非门就是将若干个与非门电路，经过与非门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。集成电路工艺制作在同一芯片上。&+VC14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7地地74LS00&74LS00组件含有组件含有四个四个 两输入端的与两输入端的与非门。非门。74LS10内含内含3个个3输入与非门，输入与非门，74LS20内含内含2个个4输入与非门。输入与非门。1 17474系列系列为为TTL集成电路的早期产品，属中速集成电路的早期产品，属中速TTL器件。器件。2 27474L系列系列为低功耗为低功耗TTL
31、系列，又称系列，又称LTTL系列。系列。3 37474H系列系列为高速为高速TTL系列。系列。4 47474S系列系列为肖特基为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。系列，进一步提高了速度。574LS系列系列为低功耗肖特基系列。为低功耗肖特基系列。674AS系列系列为先进肖特基系列，为先进肖特基系列，774ALS系列系列为先进低功耗肖特基系列。为先进低功耗肖特基系列。3 3、TTLTTL集成芯片的发展和分类集成芯片的发展和分类iV0.52.0V3.02.53.5(V)1.5(V)4.03.02.51.01.03.50.54.02.0o1.5V2.4VO OH H（m mi in n）0.4VVO
32、 OL L（m ma ax x）VO FFONVABCDE4 4、TTLTTL芯片的电压传输特性及相关参数芯片的电压传输特性及相关参数电压传输特性曲线：电压传输特性曲线：Vo=f（Vi）AB 截止区BC 下降段CD 转折段DE 低电平段UiUon=1.5V 输出低电平阈值电压UT1.4V输出高电平UOH3.4V输出低电平UOL0.4V（1）输出高电平电压VOH在正逻辑体制中代表逻辑“1”的输出电压。VOH的理论值为3.6V，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4V。（2）输出低电平电压VOL在正逻辑体制中代表逻辑“0”的输出电压。VOL的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值
33、VOL（max）=0.4V。（3）阈值电压（4）扇出系数几个重要参数几个重要参数电子液位控制器电路原理图电子液位控制器电路原理图 提示：液面上升，液体导电提示：液面上升，液体导电&G3R31A3R3R32&G1R11A1R1R12&G2R21A2R2R22G4VKDK1230控制电路控制用KSVCC与非门的应用液箱HAD1D2D3五、五、其它类型的其它类型的TTL集成与非门集成与非门AYB&1、集电极开路与非门（、集电极开路与非门（OC门门Open Collector）电路及逻辑符号：电路及逻辑符号：特点：特点：1、应用时必须外接、应用时必须外接RL 2、VCC可大于可大于5V，也可小于，也可
34、小于5VABY+VY12312313CC（+5V）ABVVRV1.6K4K1KR11252R3在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为线与。称为线与。普通的普通的TTL门电路不能进行线与门电路不能进行线与。为此，专门生产了一种。为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路可以进行线与的门电路集电极开路门。集电极开路门。（b）驱动继电器）驱动继电器应用举例：应用举例：（1 1）OCOC门可直接驱动显示器件和执行机构：门可直接驱动显示器件和执行机构：VCC（5V）360LEDAYB&AB&+20V220VMKK（a
35、）驱动发光二极管）驱动发光二极管LED（2）OC门的线与功能：门的线与功能：OC门的输出端可以直接并接，图门的输出端可以直接并接，图中只要有一个门的输出为低电平，中只要有一个门的输出为低电平，则则Y输出为低电平，只有所有门的输出为低电平，只有所有门的输出为高电平，输出为高电平，Y输出才为高电平，输出才为高电平，因此相当于在输出端实现了线与的因此相当于在输出端实现了线与的逻辑功能：逻辑功能：CDABCDABYABCDVCC&RLCDABY（图3-23）若使用与非门实现线与的逻辑功能若使用与非门实现线与的逻辑功能&ABCDYCDABCDABY2 2、三态输出与非门：、三态输出与非门：（TSL门门T
36、hree State gate Logic)电路及逻辑符号：电路及逻辑符号：&ENABYEN+VY13123D123D13ABV11R5VRCCV42V2R2R35EN1GEN（图3-24）2V3R4功能说明：功能说明：EN为控制端且低电平有效，为控制端且低电平有效，当当EN=0时，时，Y=AB，正常态；，正常态；当当EN=1时，时，V4、V5均截止，均截止，高阻态。高阻态。三态门的应用三态门的应用作为作为TTL电路与总线间的接口电路：电路与总线间的接口电路：EN1=EN3=0时，门时，门1、3输出输出为高阻态，相当于开路为高阻态，相当于开路EN21，允许门，允许门2接入总线。接入总线。AEN
37、&BAEN&BAEN&BENENEN111222333总线Y1Y2Y3123六、六、CMOS集成逻辑门集成逻辑门 常用的CMOS门电路在类型、种类上几乎与TTL数字电路相同，因此前面以TTL门电路为例所介绍的各种应用同样适用于CMOS门电路。MOS电路电路又称场效应集成电路，属于单极型数字集单极型数字集成电路成电路。单极型数字集成电路中只利用一种极性的载流子（电子或空穴）进行电传导。它的主要优点是输入阻抗高输入阻抗高、功耗低功耗低、抗干扰能力抗干扰能力强强且适合大规模集成适合大规模集成。特别是其主导产品CMOS集成电路有着特殊的优点，如静态功耗几乎为零，输出逻辑电平可为VDD或VSS，上升和下
38、降时间处于同数量级等，因而CMOS集成电路产品已成为集成电路的主流之一。1、预备知识：、预备知识：逻辑关系：逻辑关系：（1 1）当）当uI=“0”=“0”时，时，V VN截止，截止，V VP导通，导通，输出输出u uO=“1”“1”（2 2）当）当uI=“1”=“1”时，时，V VN导通，导通，V VP截止，截止，输出输出u uO=“0”“0”2、CMOS逻辑门电路的基本单元逻辑门电路的基本单元 CMOS逻辑门电路是由逻辑门电路是由N沟道沟道MOSFET和和P沟道沟道MOSFET互补而成。互补而成。CMOS反相器：反相器：VDDVPVN（图（图3-26）uIuoC（1 1）当当C=1，=0=0
39、时，时，VN管导通，管导通，VP管导通管导通,相当于一闭合开关相当于一闭合开关，将输，将输入传到输出，即入传到输出，即u uo=u=ui。（2 2）当当C=0 0，=1=1时，时，V VN和和V VP都截止，输出呈高阻状态，都截止，输出呈高阻状态，相当于开关相当于开关断开。断开。CCMOS传输门：传输门：CCTGui/uouou/i uuCCV0VDDVNVPi/uoo/ui 传输门的一个重要用途是作模拟开关，它可以用来传输连续变传输门的一个重要用途是作模拟开关，它可以用来传输连续变化的模拟电压信号。化的模拟电压信号。模拟开关的基本电路由模拟开关的基本电路由CMOS传输门和一个传输门和一个CM
40、OS反相器组成，反相器组成，如图所示。如图所示。当当C=1时，开关接通，时，开关接通，C=0时，开关断开，时，开关断开，因此只要一个因此只要一个控制电压即可工作。和控制电压即可工作。和CMOS传输门一样，模拟开关也是双向器件。传输门一样，模拟开关也是双向器件。UI/UOUO/UISWUI/UOUO/UIC(b)TG1C(a)3、CMOS逻辑门逻辑门:模拟开关模拟开关4、CMOS集成电路系列集成电路系列 CMOS门电路不断改进工艺，正朝着高速、低耗、大驱动能力、低电源电压的方向发展。BiCMOS集成电路的输入门电路采用CMOS工艺，其输出端采用双极型推拉式输出方式，既具有CMOS的优势，又具有双
41、极型的长处，已成为集成门电路的新宠。普通4000系列CMOS电路74系列的高速CMOS电路CMOS电路分类：输入电平 输出电平 74LS TTL电平 TTL电平 74HC COMS电平 COMS电平 74HCT TTL电平 COMS电平 HCU适用于无缓冲级的CMOS电路。5、CMOS集成电路特点集成电路特点功耗低，比功耗低，比TTL小小 工作电压范围宽工作电压范围宽逻辑摆幅大逻辑摆幅大 抗干扰能力比抗干扰能力比TTL强强输入阻抗高，带负载能力比输入阻抗高，带负载能力比TTL强。强。温度稳定性能好温度稳定性能好扇出能力强扇出能力强抗辐射能力强抗辐射能力强可控性好可控性好接口方便接口方便低速低速CMOS芯片工作速度一般比芯片工作速度一般比TTL慢。慢。容易受静电感应击穿，使用时应注意静电屏蔽，容易受静电感应击穿，使用时应注意静电屏蔽，工作时不用的输入端不能悬空。工作时不用的输入端不能悬空。6、CMOS与与TTL门电路的连接门电路的连接图 TTL门驱动CMOS门连接电路&1ABTTL 门CMOS 门LRLVDD 5 V&1ABTTL 门CC4049LRLVCC1CMOS 门VDD&1ABTTL OC 门CMOS 门LRLVDDVCC(a)(b)(c)TTL/CMOS电平转换器TTL 驱动驱动CMOS与门电路与门电路CMOS驱动驱动TTL 与门电路略，见书与门电路略，见书P15
