基本jtu逻辑门电路.doc
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第三节基本逻辑门电路基本逻辑运算有与、或、非运算,对应的基本逻辑门有与、或、非门。本节介绍简单的二极管门电路和BJT反相器(非门),作为逻辑门电路的基础。用电子电路来实现逻辑运算时,它的输入、输出量均为电压(以V为单位)或电平(用1或0表示)。通常将门电路的输入量作为条件,输出量作为结果。一、二极管与门及或门电路1.与门电路当门电路的输入与输出量之间能满足与逻辑关系时,则称这样的门电路为与门电路。下图表示由半导体二极管组成的与门电路,右边为它的代表符号。图中A、B、C为输入端,L为输出端。输入信号为+5V或0V。下面分析当电路的输入信号不同时的情况:(1)若输入端中有任意一个为0时,例如VA=0V,而VA=VB=+5V时,D1导通,从而导致L点的电压VL被钳制在0V。此时不管D2、D3的状态如何都会有VL≈0V(事实上D2、D3受反向电压作用而截止)。由此可见,与门几个输入端中,只有加低电压输入的二极管才导通,并把L钳制在低电压(接近0V),而加高电压输入的二极管都截止。(2)输入端A、B、C都处于高电压+5V,这时,D1、D2、D3都截止,所以输出端L点电压VL=+VCC,即VL=+5V。如果考虑输入端的各种取值情况,可以得到下表输入(V)输出(V)VAVBVCVL000000+5+50+50+50000+5+5+5+500+5+50+50+5000+5将表中的+5V用1代替,则可得到真值表:ABCL00001111001100110101010100000001由表中可见该门电路满足与逻辑关系,所以这是一种与门。输入变量A、B、C与输出变量L只间的关系满足逻辑表达式。2.或门电路对上图所示电路可做如下分析:(1)输入端A、B、C都为0V时,D1、D2、D3两端的电压值均为0V,因此都处于截止状态,从而VL=0V;(2)若A、B、C中有任意一个为+5V,则D1、D2、D3中有一个必定导通。我们注意到电路中L点与接地点之间有一个电阻,正是该电阻的分压作用,使得VL处于接近+5V的高电压(扣除掉二极管的导通电压),D2、D3受反向电压作用而截止,这时VL≈+5V。用真值表将所有情况罗列如下:ABCL00000101001111110011010101111111ABCL00001111001100110101010101111111由表中可见A、B、C与L之间满足或逻辑关系,即有:。二、非门电路——BJT反相器上图表示一基本反相器电路及其逻辑符号。下图则是其传输特性,图中标出了BJT的三个工作区域。对于饱和型反相器来说,输入信号必须满足下列条件:逻辑0:ViV2由传输特性可见:当输入为逻辑0时,BJT将截止,输出电压将接近于VCC,即逻辑1。当输入为逻辑1时,BJT将饱和导通,输出电压约为0.2~0.3V,即为逻辑0。可见反相器的输出与输入量之间的逻辑关系是非逻辑关系。虽然利用以上基本的与、或、非门,可以实现与、或、非三种逻辑运算。但是由于它们的输出电阻比较大,带负载的能力差,开关性能也不理想,因此基本的与、或、非门不具有实用性。解决的办法之一是采用二极管与三极管门的组合,组成与非门、或非门,也就是所谓的复合门电路。与非门和或非门在负载能力、工作速度和可靠性方面都大为提高,是逻辑电路中最常用的基本单元。下图给出了复合门电路的一个例子及其逻辑符号和逻辑表达式。下面将要介绍的是一些切实可用的逻辑门电路。第四节TTL逻辑门电路以双极型半导体管为基本元件,集成在一块硅片上,并具有一定的逻辑功能的电路称为双极型逻辑集成电路,简称TTL逻辑门电路。下面首先讨论基本的BJT反相器的开关速度不高的原因,再讨论改进的TTL反相器和TTL逻辑门电路。一、基本的BJT反相器的动态性能BJT开关速度受到限制的原因主要是由于BJT基区内存储电荷的影响,电荷的存入