《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》 課件 5-4 邏輯門(mén)電路

電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能5.4邏輯門(mén)電路5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)1：實(shí)踐導(dǎo)入學(xué)生觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（1）按圖5-4-1所示連接電路；（2）輸入信號(hào)脈沖（頻率要低于5Hz），觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】指示燈VD閃爍

【現(xiàn)象分析】當(dāng)輸入電壓是＋5V時(shí)，三極管VT飽和導(dǎo)通，其集電極電壓很低，不足以使發(fā)光二極管VD發(fā)光；而當(dāng)輸入電壓是0V時(shí)，三極管VT截止，集電極電源使VD發(fā)光。

從邏輯上講，這個(gè)電路具有邏輯判斷功能，VD發(fā)光，表示輸入電壓較低；而VD不亮，表示輸入電壓較高。我們把這種能夠根據(jù)輸入邏輯狀態(tài)決定輸出邏輯狀態(tài)的電路稱(chēng)為邏輯門(mén)電路，又稱(chēng)為邏輯門(mén)、門(mén)電路。圖5-4-1演示實(shí)驗(yàn)電路圖5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)2：邏輯門(mén)的基本知識(shí)一、高、低電平的規(guī)定所謂邏輯門(mén)電路，是指具有某一邏輯功能的電路，即當(dāng)輸入具備一定狀態(tài)時(shí)，電路將有與之對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)。在邏輯電路中，輸入、輸出狀態(tài)是以其電壓狀態(tài)，即電壓水平（簡(jiǎn)稱(chēng)電平）來(lái)反映的。從邏輯的角度講，邏輯電路中的電平只能有高電平和低電平兩種狀態(tài)。我們對(duì)高、低電平做如圖5-4-2所示的規(guī)定，高電平用符號(hào)“1”表示，低電平用符號(hào)“0”表示。

圖5-4-2高、低電平的規(guī)定可見(jiàn)，表示高、低電平的“1”和“0”不是指具體的電壓值。5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)2：邏輯門(mén)的基本知識(shí)二、基本邏輯門(mén)電路最基本的邏輯門(mén)有與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)三種，分別對(duì)應(yīng)于與、或、非邏輯。1.與門(mén)能實(shí)現(xiàn)與邏輯關(guān)系的電路稱(chēng)為與門(mén)。二輸入的與門(mén)邏輯函數(shù)表達(dá)式為Y＝AB，其邏輯符號(hào)、波形圖分別如圖5-4-3、圖5-4-4所示，真值表如表5-4-1所示。5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)2：邏輯門(mén)的基本知識(shí)2.或門(mén)能實(shí)現(xiàn)或邏輯關(guān)系的電路稱(chēng)為或門(mén)。二輸入的或門(mén)邏輯函數(shù)表達(dá)式為Y＝A+B，其邏輯符號(hào)、波形圖分別如圖5-4-5、圖5-4-6所示，真值表如表5-4-2所示。5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)2：邏輯門(mén)的基本知識(shí)3.非門(mén)能實(shí)現(xiàn)非邏輯關(guān)系的電路稱(chēng)為非門(mén)。非門(mén)邏輯函數(shù)表達(dá)式為，其邏輯符號(hào)、波形圖分別如圖5-4-7、圖5-4-8所示，真值表如表5-4-3所示。

5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)2：邏輯門(mén)的基本知識(shí)三、復(fù)合邏輯門(mén)電路

把基本門(mén)組合起來(lái)使用可以構(gòu)成具有各種不同功能的復(fù)合邏輯門(mén)電路。常見(jiàn)的復(fù)合邏輯門(mén)電路有與非門(mén)、或非門(mén)、與或非門(mén)、異或門(mén)等。5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)2：邏輯門(mén)的基本知識(shí)5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)2：邏輯門(mén)的基本知識(shí)5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)2：邏輯門(mén)的基本知識(shí)5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路

常用的集成門(mén)電路主要有兩類(lèi)：雙極型的TTL門(mén)電路和單極型的MOS門(mén)電路。這兩類(lèi)集成門(mén)電路的主要產(chǎn)品系列見(jiàn)表5-4-4。表5-4-4

TTL、MOS集成門(mén)電路的主要產(chǎn)品系列系

列子

系

列名

稱(chēng)國(guó)標(biāo)型號(hào)TTLTTLHTTLSTTLLSTTLALSTTL基本型中速TTL高速TTL超高速TTL低功耗TTL先進(jìn)低功耗TTLCT54/74CT54/74HCT54/74SCT54/74LSCT54/74ALSMOSCMOSHCOMSHCMOST互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)晶體管型高速CMOS與TTL兼容的高速CMOSCC4000CT54/74HCCT54/74HCT教材附錄中，提供了部分常見(jiàn)的集成門(mén)電路產(chǎn)品的引腳功能示意圖。5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路一、TTL集成邏輯門(mén)電路TTL是英文Transistor-TransistorLogic的縮寫(xiě)。TTL集成邏輯門(mén)電路是一種雙極型三極管集成電路，主要以三極管、二極管、電阻等為元器件，經(jīng)過(guò)光刻、氧化、擴(kuò)散等工藝制成。由于TTL集成電路生產(chǎn)工藝成熟、產(chǎn)品參數(shù)穩(wěn)定、工作可靠、開(kāi)關(guān)速度高，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。國(guó)產(chǎn)TTL系列產(chǎn)品只要與國(guó)外的規(guī)格一致，其功能、性能、引腳排列和封裝形式就一致，可以互換。1.TTL與非門(mén)圖5-4-17所示是常用的二輸入四與非門(mén)74LS00的實(shí)物外形和引腳排列。其邏輯函數(shù)表達(dá)式為Y＝AB。圖5-4-17

74LS00的實(shí)物外形和引腳排列5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路

圖5-4-18所示是三輸入三與非門(mén)74LS10的實(shí)物外形和引腳排列。其邏輯函數(shù)表達(dá)式為Y＝ABC。圖5-4-18

74LS10的實(shí)物外形和引腳排列5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路2.TTL非門(mén)圖5-4-19所示是常用的六非門(mén)74LS04的實(shí)物外形和引腳排列。其邏輯函數(shù)表達(dá)式為圖5-4-19

74LS04的實(shí)物外形和引腳排列5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路3.TTL或非門(mén)圖5-4-20所示是常用的二輸入四或非門(mén)74LS02的實(shí)物外形和引腳排列。其邏輯函數(shù)表達(dá)式為圖5-4-20

74LS02的實(shí)物外形和引腳排列5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路4.TTLOC門(mén)上述典型的TTL與非門(mén)，是不能將兩個(gè)或多個(gè)門(mén)的輸出端直接并聯(lián)在一起的，否則可能使門(mén)電路損壞。而實(shí)用中，常常需要將兩個(gè)或多個(gè)與非門(mén)的輸出端直接并聯(lián)在一起，這稱(chēng)為線與。TTL集電極開(kāi)路與非門(mén)稱(chēng)為OC門(mén)，可實(shí)現(xiàn)線與功能。圖5-4-21所示是OC門(mén)的邏輯符號(hào)。圖5-4-22所示是常用的二輸入四OC門(mén)74LS09的實(shí)物外形和引腳排列。圖5-4-21

OC門(mén)的邏輯符號(hào)圖5-4-22

74LS09的實(shí)物外形和引腳排列5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路6.TTL集成電路使用注意事項(xiàng)1）電源電壓使用范圍為＋4.5～＋5.5V，通?？扇CC＝＋5V。電源極性絕對(duì)不允許接反。2）閑置輸入端處理方法（1）

不使用的與輸入端可通過(guò)1kΩ電阻接電源，或直接接至≤5V的電源上。（2）不使用的與輸入端可懸空（懸空的輸入端相當(dāng)于接高電平），不使用的或輸入端可接地（相當(dāng)于接低電平）。由于懸空的輸入端容易接收各種干擾信號(hào)，導(dǎo)致電路工作不穩(wěn)定，所以應(yīng)盡量不用。（3）不使用的輸入端并聯(lián)在使用的輸入端上。這會(huì)增加前級(jí)的負(fù)載及輸入電容，影響電路的工作速度。（4）輸入端不可串接大電阻，不使用的與非輸入端應(yīng)剪短。5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路3）輸出端處理方法（1）除OC門(mén)和三態(tài)門(mén)外，輸出端不允許線與連接，否則不僅會(huì)使電路邏輯功能混亂，還會(huì)導(dǎo)致器件損壞。（2）輸出端不允許直接接地或直接接電源，否則將損壞器件。有時(shí)為了使后級(jí)電路獲得較高的輸出電平，允許輸出端通過(guò)電阻R接至VCC，一般取R＝3～5.1kΩ。4）其他注意事項(xiàng)。（1）接插集成塊時(shí)，要認(rèn)清定位標(biāo)記，不得插反，用力適度，防止引腳折傷。（2）焊接時(shí)用25W烙鐵較合適，焊接時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。（3）調(diào)試使用時(shí)，要注意電源電壓的大小和極性，盡量穩(wěn)定在＋5V，以免損壞集成塊。（4）引線要盡量短。在引線不能縮短時(shí)，要考慮加屏蔽措施或采用合線。5.4邏輯門(mén)電路教學(xué)活動(dòng)3：集成邏輯門(mén)電路二、CMOS集成門(mén)電路MOS門(mén)電路的主要組成是MOS場(chǎng)效應(yīng)管，按所用的管子不同，分為PMOS電路、NMOS電路、CMOS門(mén)電路。由于CMOS門(mén)電路被更多地使用，故下面重點(diǎn)介紹CMOS門(mén)電路。CMOS是Comp