文档介绍：第二章逻辑门电路
在第一章里,我们初步认识了与、或、非三种基本逻辑运算和与非、或非、异或等常用逻辑运算,在那里,这些运算关系都是用逻辑符号来表示的。而在工程中每一个逻辑符号都对应着一种电路,并通过集成工艺作成一种集成器件,称为集成逻辑门电路,逻辑符号仅是这些集成逻辑门电路的“黑匣子”。本章将逐步揭开这些“黑匣子”的奥秘,介绍集成逻辑门电路的两种主要类型TTL和MOS门电路的工作原理、逻辑功能及外部特性,同时对内部结构也作一简要介绍。
基本逻辑门电路
能够实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路。在用电路实现逻辑运算时,用输入端的电压或电平表示自变量,用输出端的电压或电平表示因变量。
一. 二极管与门和或门电路
二极管与门(a)电路(b)逻辑符号
(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,VL≈0V。
(2)VA=0V,VB=5V。此时二极管D1导通,由于钳位作用,VL≈0V,D2受反向电压而截止。
(3)VA=5V,VB=0V。此时D2导通,VL≈0V,D1受反向电压而截止。
(4)VA=VB=5V。此时二极管D1和D2都截止,VL=VCC=5V。
,如果采用正逻辑体制,很容易看出它实现逻辑运算:
增加一个输入端和一个二极管,就可变成三输入端与门。按此办法可构成更多输入端的与门。
输入
输出
L
A
B
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
0
1
输入
输出
VL(V)
VA(V)
VB(V)
0
0
5
5
0
5
0
5
0
0
0
5
与逻辑真值表
二极管或门(a)电路(b)逻辑符号
输入
输出
L
A
B
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
输入
输出
VL(V)
VA(V)
VB(V)
0
0
5
5
0
5
0
5
0
5
5
5
或逻辑真值表
可见,它实现逻辑运算:
L=A+B
同样,可用增加输入端和二极管的方法,构成更多输入端的或门。
二. 三极管非门电路
(a)是由三极管组成的非门电路,非门又称反相器。三极管的开关特性已在第一章中作过详细讨论,这里重点分析它的逻辑关系。仍设输入信号为+5V或0V。此电路只有以下两种工作情况:
三极管非门(a)电路(b)逻辑符号
(1)VA=0V。此时三极管的发射结电压小于死区电压,满足截止条件,所以管子截止,VL=VCC=5V。
(2)VA=5V。此时三极管的发射结正偏,管子导通,只要合理选择电路参数,使其满足饱和条件IB>IBS,则管子工作于饱和状态,有VL=VCES≈0V()。
,此电路不管采用正逻辑体制还是负逻辑体制,都满足非运算的逻辑关系。
输入
A
输出
L
0
1
1
0
非逻辑真值表
输入
VA(V)
输出
VL(V)
0
5
5
0
三. DTL与非门电路
前面介绍的二极管与门和或门电路虽然结构简单,逻辑关系明确,但却不实用。,会出现低电平偏离标准数值的情况。
为此,常将二极管与门和或门与三极管非门组合起来组成与非门和或非门电路,以消除在串接时产生的电平偏离,并提高带负载能力。
两级二极管与门串接使用的情况
。其中,作了两处必要的修正:
(1)一将电阻Rb换成两个二极管D4、D5,作用是提高输入低电平的抗干扰能力,即当输入低电平有波动时,保证三极管可靠截止,以输出高电平。
(2)二是增加了R1,目的是当三极管从饱和向截止转换时,给基区存储电荷提供一个泻放回路。
DTL与非门电路
该电路的逻辑关系为:
(1)当三输入端都接高电平时(即VA=VB=VC=5V),二极管D1~D3都截止,而D4、D5和T导通。可以验证,此时三极管饱和,,即输出低电平。
(2),则阴极接低电平的二极管导通,由于二极管正向导通时的钳位作用,VP≈1V,从而使D4、D5和T都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平。
可见该电路满足与非逻辑关系,即: