基本逻辑门功能及表示方法

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1、第2章逻辑门电路2.1概述2.2基本逻辑门电路2.2.1二极管与门2.2.2二极管或门2.2.4三极管非门返回结束放映8/8/20211复习请回忆实现与、或、非逻辑的开关电路形式？它们有何共同特点？开关电路与逻辑电路是如何联系起来的？8/8/202122.1概述实现各种基本逻辑关系的电路称为门电路。数字电路中的晶体二极管、三极管和MOS管工作在开关状态。导通状态：相当于开关闭合截止状态：相当于开关断开。逻辑变量←→两状态开关：在逻辑代数中逻辑变量有两种取值：0和1；电子开关有两种状态：闭合、断开。半导体二极管、三极管和MOS管，则是构成这种电子开关的基本开关元

2、件。8/8/20213(1)静态特性：断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻ROFF=无穷，电流IOFF=0。闭合时，流过其中的电流不管多大，等效电阻RON=0，电压UAK=0。(2)动态特性：开通时间ton=0关断时间toff=0理想开关的开关特性：8/8/20214客观世界中，没有理想开关。乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。半导体二极管、三极管和MOS管做为开关使用时，其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。8/8/202152.1.1二极管的开关特性返回1.静态特

3、性及开关等效电路正向导通时UD(ON)≈0.7V（硅）0.3V（锗）RD≈几Ω～几十Ω相当于开关闭合图2-1二极管的伏安特性曲线8/8/20216反向截止时反向饱和电流极小反向电阻很大（约几百kΩ）相当于开关断开图2-1二极管的伏安特性曲线8/8/20217图2-2二极管的开关等效电路(a)导通时(b)截止时图2-1二极管的伏安特性曲线开启电压理想化伏安特性曲线8/8/202182.动态特性：若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去单向导电作用。因此高频应用时需考虑此参数。二极管从截止变为导通和从导通变为截止都需要一定的时间。通常后者所需的时间长得多。反向恢

4、复时间tre：二极管从导通到截止所需的时间。一般为纳秒数量级（通常tre≤5ns）。8/8/202192.1.2三极管的开关特性1.静态特性及开关等效电路在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在饱和和截止两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。图2-3三极管的三种工作状态（a）电路（b）输出特性曲线返回8/8/202110开关等效电路(1)截止状态条件：发射结反偏特点：电流约为08/8/202111(2)饱和状态条件：发射结正偏，集电结正偏特点：UBES=0.7V，UCES=0.3V/硅8/8/202112图2-4三极管开关等效电路(a)截止时(b)饱和

5、时8/8/2021132.三极管的开关时间（动态特性）图2-5三极管的开关时间开启时间ton上升时间tr延迟时间td关闭时间toff下降时间tf存储时间ts8/8/202114(1)开启时间ton三极管从截止到饱和所需的时间。ton=td+trtd：延迟时间tr：上升时间(2)关闭时间toff三极管从饱和到截止所需的时间。toff=ts+tfts：存储时间（几个参数中最长的；饱和越深越长）tf：下降时间toff>ton。开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。8/8/202115门电路的概念：实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。实现与运算的叫与

6、门，实现或运算的叫或门，实现非运算的叫非门，也叫做反相器，等等。2.2基本逻辑门电路分立元件门电路和集成门电路:分立元件门电路：用分立的元件和导线连接起来构成的门电路。简单、经济、功耗低，负载差。集成门电路：把构成门电路的元器件和连线都制作在一块半导体芯片上，再封装起来，便构成了集成门电路。现在使用最多的是CMOS和TTL集成门电路。8/8/2021162.2.1二极管与门电路1.电路2.工作原理A、B为输入信号（+3V或0V）F为输出信号VCC＝+12V表2-1电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V返回

7、8/8/202117用逻辑1表示高电平（此例为≥+3V）用逻辑0表示低电平（此例为≤0.7V）ABF0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3.逻辑赋值并规定高低电平4.真值表ABF000010100111表2-2二极管与门的真值表A、B全1，F才为1。可见实现了与逻辑8/8/2021185.逻辑符号6.工作波形(又一种表示逻辑功能的方法）7.逻辑表达式F＝AB图2-6二极管与门（a）电路（b）逻辑符号（c）工作波形8/8/2021192.2.2二极管或门电路1.电路2.工作原理电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0V0V3V2.3V

8、3V0V2.3V3V3V2.3VA、B