电工与电子技术 教学课件 作者 韩敬东 第7章.ppt

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1、第七章门电路与组合逻辑电路7．1基本逻辑门电路在数字电路中，门电路是最基本的逻辑单元，它的应用极为广泛。所谓“门”，就是一种开关，在一定条件下它能允许信号通过，条件不满足，信号就通不过。因此，门电路的输入与输出信号之间存在一定的逻辑关系，所以门电路又称为逻辑门电路。基本逻辑门电路有“与”门、“或”门和“非”门。在数字逻辑系统中，门电路不是用有触点的开关，而是用二极管和晶体管等分立元件组成的，其中的二极管和三极管一般工作在开关状态，但常用的是各种集成门电路。门电路的输入和输出信号都是用电位（或叫电平）的高低来表示的，而电位的高低则用“1”和“0”两种状态来区别。若规定高电位为“1”，

2、低电位为“0”，则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。当我们分析一个逻辑电路之前，首先要弄明白采用的是正逻辑还是负逻辑，否则将无法分析。如果没有特殊注明，本教材以后采用的都是正逻辑。7.1.1分立元件门电路1、二极管“与”门电路图7.1a所示的是二极管“与”门电路，A，B是它的两个输入端，Y是输出端。在采用正逻辑时，高电位（高电平）为“1”，低电位（低电平）为“0”。多少伏算高电平？多少伏算低电平呢？不同场合，规定也不同。此例为高于或等于+3V时表示高电平，用逻辑1表示；低于0.7V时表示低电平，用逻辑0表示。电路的工作原理如下:当输入A与B全为“1”时，设二者电位均为3V，电源U正端经

3、电阻R向这两个输入端流通电流，两管都导通，输出端Y的电位比3V略高，因为二极管的正向压降有零点几伏（硅管约0.7V，锗管约为0.3V，此处一般为锗管）。比3V略高，仍属于“3V左右”这一范围，因此输出端Y为“1”，即其电位被箝制在3V左右。当输入端不全为“1”时，而有一个或两个为“0”时，即电位在零伏附近，例如A端为“0”，因为“0”电位比“1”电位低，电源正端将经电阻R向处于“0”态的A端流通电流，VD1优先导通。这样，二极管VD1导通后，输出端Y的电位比处于“0”态的A端高出零点几伏，但仍在零伏附近，因此Y端为“0”。二极管VD2因承受反向电压而截止，把B端的高电位和输出端Y隔

4、离开了。只有当输入端A与B全为“1”时，输出端Y才为“1”，这合乎“与”门的要求。“与”逻辑关系可用下式表示：F=A·B二极管与门电路、符号及工作波形如图7.1所示，与门的逻辑状态表如表7.1所示。图7.1二极管与门表7.1“与”门逻辑状态表ABF0000101001112、二极管“或”门电路图7.2a所示的是二极管“或”门电路。比较一下图7.1a和7.2a就可以看到，后者二极管的极性和前者接得相反，并采用了负电源，即电源的正端接“地”其负端经电阻R接二极管的阴极。“或”门的输入端只有一个为“1”，输出就为“1”。例如只有A端为“1”（设其电位为3V），则A端的电位比B高。电流从A

5、经VD1和R流向电源负端，VD1优先导通，Y端电位比A端略低（VD1正向压降约为0.3V）。比3V低零点几伏，仍属于“3V左右”这个范围，所以此时输出端Y为“1”。Y端的电位比输入端A、B高，VD2因承受反向压而截止。VD2起隔离作用。如果两个输入端都为“1”，当然，输出端Y也为“1”。只有当两个输入端全为“0”时，输出端Y才为“0”，此时两个二极管都导通。“或”逻辑关系可用下式表示：Y=A＋B二极管或门电路、符号及工作波形如图7.2所示，逻辑状态表如表7.2所示。（a）电路(b)逻辑符号(c)工作波形图7.2二极管或门表7.2“或”门逻辑状态表ABF0000111011113、晶

6、体管“非”门电路图7.3所示为晶体管“非”门电路及其图形符号。晶体管“非”门电路不同于放大电路，管子的工作状态或从截止转为饱和，或从饱和转为截止。“非”门电路只有一个输入端A。当A为“1”（设其电位为3V）时，晶体管饱和，其集电极，即输出端为“0”（其电位在零伏附近）；当A为“0”时，晶体管截止，输出端Y为“1”（其电位近似等于Ucc）。所以“非”门电路也称为反相器。加负电源Ubb是为了使晶体管可靠截止。“非”门逻辑关系可用下式表示：晶体管非门电路、符号如图7.3所示，逻辑状态表如表7.3所示。（a）电路(b)符号图7.3晶体管非门表7.3非门逻辑状态表AF0110上述三种是基本逻

7、辑门电路，有时还可以把它们组合成其它功能的门电路，以丰富逻辑功能。常用的一种是“与非”门电路，即将二极管“与”门和晶体管“非”门组合而成，如图7.4a所示。“与非”门的逻辑功能是；当输入端全为“1”时，输出为“0”；当输入端有一个或几个为“0”时，输出为“1”。简言之，即全“1”出“0”，有“0”出“1”。“与非”逻辑关系表示为：，表7.4是“与非”门的逻辑状态表。＆AB(b)符号（a）电路图7.4与非门电路和图形符号表7.4与非门逻辑状态表ABF0010111011