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《数字逻辑-张少敏课件第3章 第三章第2节.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第二节基本逻辑门电路一、基本逻辑门电路实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路,简称门电路。在第二章中,介绍了三种基本逻辑运算:与、或和非,实现这三种基本逻辑运算的电路分别称为与门、或门和非门。1.与门在用数字电路实现逻辑运算时,用输入端的电位表示逻辑自变量,用输出端的电位表示逻辑因变量———逻辑函数,并且做出一定的逻辑规定,例如,以+3V左右的输入或输出电位(高电位)表示逻辑1,以0V左右的输入或输出电位(低电位)表示逻辑0。在这个规定下,图3-8(a)所示就是由二极管组成的二输入端与门(ANDGate)电路。其中A、B为输入端,Y为输出端。在下面的分析中,假设二极管采用硅管,其正向
2、压降为0.7V左右,图3-8(b)、(c)和(d)所示分别为国标逻辑符号、惯用逻辑符号和美国通常采用的与门逻辑符号。数字电路中常把“电位”称做“电平”。按输入信号的不同,图3-8(a)所示电路有以下四种不同的工作情况:(1)vA=vB=0V此时二极管D1和D2都导通,由于二极管正向导通时的钳位作用,vY=0+0.7V=0.7V≈0V。(2)vA=0V,vB=3V此时D1导通,由于钳位作用,vY=0+0.7V=0.7V≈0V,因而D2截止。(3)vA=3V,vB=0V此时D2导通,vY=0+0.7V=0.7V≈0V,因而D1截止。(4)vA=vB=3V此时D1和D2都导通,由于钳
3、位作用,vY=3V+0.7V=3.7V≈3V。上述输出电平vY与输入电平vA、vB的关系总结于表3-1中。遵照高电平(3V左右)代表1、低电平(0V左右)代表0的规定,表3-1所示输入、输出电平关系,可“翻译”为表3-2所示的真值表。该真值表和与逻辑关系完全吻合,可证明图3-8(a)所示电路确实是与门,它实现逻辑运算Y=AB。图3-8与门(a)电路(b)国标逻辑符号(c)惯用逻辑符号(d)美国逻辑符号表3-1图3-8(a)所示电路输入、输出电平关系表3-2图3-8(a)所示电路真值表(在高电平代表1、低电平代表0的规定下)如果在图3-8(a)所示电路中增加一个输入端和一个二极管
4、,就可变成三输入端的与门。按此方法可构成更多的输入端的与门。2.或门图3-9(a)所示是由二极管组成的二输入端或门(ORGate)电路。仍分以下四种情况讨论:(1)vA=vB=0V此时D1和D2都导通,vY=0-0.7V=-0.7V≈0V。(2)vA=0V,vB=3V此时D2导通,由于钳位作用,Vy=3V-0.7V=2.3V≈3V,D1截止。(3)vA=3V,vB=0V此时D1导通,由于钳位作用,vY=3V-0.7V=2.3V≈3V,D2截止。(4)vA=vB=3V此时D1和D2都导通,vY=3V-0.7V=2.3V≈3V。图3-9或门(a)电路(b)国标逻辑符号(c)惯用逻辑
5、符号(d)美国逻辑符号上述输出电平vY与输入电平vA、vB的关系总结于表3-中。遵照高电平代表1、低电平代表0的规定,表3-3所示的输入、输出电平关系,可“翻译”为表3-4所示的真值表。该真值表和逻辑关系完全吻合,可证明图3-9(a)所示电路确实是或门,它实现逻辑运算Y=A+B。表3-3图3-9(a)所示电路输入、输出电平关系表3-4图3-9(a)所示电路真值表(在高电平代表1、低电平代表0的规定下)或门的逻辑符号如图3-9(b)、(c)和(d)所示。如何把图3-9(a)所示或门的输入端数改为大于两个,请读者按与门输入端数扩充方法考虑。3.非门图3-10示出了非门(NOTGat
6、e)电路及其逻辑符号。非门又称反相器。图中电路采用了NPN三极管,在下面的分析中设β=30。(1)vA=0V此时基极电平vB<0,满足截止条件vBE<0.7V,故T截止,集电极电流iC=0,vY=VCC=3V。(2)vA=3V设T导通,则vB=0.7V。基极电流(该值大于0,故假设成立,T确实导通。)饱和所需最小基极电流iB>IBS,故T饱和,vY=VCE(sat)≈0.3V≈0V。上述输出电平vY与输入电平vA的关系总结于表3-5中。遵照高电平代表1、低电平代表0的规定,表3-5所示输入、输出电平关系可“翻译”为表3-6所示的真值表。该真值表和非逻辑关系完全吻合,可证明图3-
7、10(a)所示电路确实是非门,它实现逻辑运算Y=A。图3-10非门(a)电路(b)国标逻辑符号(c)惯用逻辑符号(d)美国逻辑符号表3-5图3-10(a)所示电路输入、输出电平关系表3-6图3-8(a)所示电路真值表二、正逻辑和负逻辑分清以下两个不同的概念:一个是电路的输入电平和输出电平,另一个是逻辑运算的输入逻辑变量和输出逻辑变量(逻辑函数)。必须在这两者(即电平和逻辑变量)之间建立明确的关系,这种关系称为逻辑规定。前面规定高电平代表逻辑1,低电平代表逻辑0,这被称为正逻辑;也可以规定高电
