逻辑门电路的基础知识

一、基本逻辑门电路

1、关于逻辑电路的几个规定

①有关高电平，低电平的规定;

在逻辑电路中，电位的高低常用高电平，低电平来描述，单位也用“V”表示。 实际的高电平和低电平都不是一个固定的数值，因此通常规定一个电平变化范围，如果在此范围内，就判断为1(或0)状态。 例如一个供电电源为+5V的电路，高电平可在35V之间波动，低电平可在00.4之间拨动。 实际使用中，各集成逻辑门电路都规定了高电平的下限值和低电平的上限值。

②正逻辑与负逻辑

1表示高电平，0表示低电平，称为正逻辑体系; 1表示低电平，0表示高电平，称为负逻辑体系，一般使用正逻辑体系。

2、与门电路

①电路： ②真值表： ③逻辑符号：

④逻辑表达式：Y=A*B

⑤逻辑功能：有0出0，全1出1

3、或门电路

①电路： ②真值表： ③逻辑符号：

④逻辑表达式：Y=A+B

⑤逻辑功能：有1出1，全0出0

4、非门电路

①电路： ②真值表： ③逻辑符号：

④逻辑表达式：

⑤逻辑功能：有0出1，有1出0

二、组合逻辑门电路

1、与非门

①电路： ②真值表： ③逻辑符号：

④逻辑表达式：Y=(A*B)

⑤逻辑功能：有0出1，全1出0

2、或非门

①电路： ②真值表： ③逻辑符号：

④逻辑表达式：(AB+CD)

⑤逻辑功能：有1出0，全0出1

3、与或非门

①电路： ②逻辑符号：

③逻辑表达式：Y=(AB+CD)

④逻辑功能：输入AB或CD一组全为1时，输出为0，

输入AB和CD各组至少有一个为0时，输出才能为1。

4、异或门

①电路： ②真值表： ③逻辑符号：

④逻辑表达式：Y=A*B+A*B=A⊕B

⑤逻辑功能：输入不同出1，输入相同出0。

⑥分立元件的电路设计

5、同或门

①电路： ②真值表： ③逻辑符号：

④逻辑表达式：Y=A*B+A*B=A⊙B

⑤逻辑功能：输入相同出1，输入不同出0

⑥分立元件的电路设计(仿异或门自行设计，并画出电路图)

6、三态门(输出端状态：高电平，低电平和高阻)

三态门输出“与非”门又称为三态电路，三态门。 它与TTL“与非门”的不同之处是：它的输出端除可以具有高电平和低电平两种输出状态外，还能出现第三种输出状态——高阻输出状态。

如图所示为一个三态门电路，

当EN=0，经反相器后，EN=1，此时二极管V反偏，此时的状态由AB本身决定(Y=A*B的工作原理可自行分析)。

当EN=1时，经反相器后，EN=0，此时二极管V正向偏置，使三极管的V3基极降至低电平，导致V3、V4、V5都截止，输出端Y呈现高阻状态。

上述这种只用当控制端为低电平时，电路才能处于工作状态，称为低有效三态门，若在上图中的EN端再加一级非门，当控制端EN为高电平时，电路处于工作状态，称为高有效三态门。

三态门常用于实现同一根线轮流传送几个不同的信号或数据，即构成总线传送。

7、OC门(集电极开路与非门)

在电子计算机中广泛使用“母线”结构，即与非门输出

并联使用，实践证明普通与与非门是不允许的，为了满足这一要求，制造厂生产出一种输出晶体管的集电极开路的与非门电路，简称OC门电路，该电路使用时要外接负载电阻，其逻辑功能同一般的与非门，符号见右图。

当所有OC门的输入端均为1时，则Y=0，当某个OC门的输入全为1时，而其他OC门输入均有低电平时，由于其中一个OC门输入均为1,则相应OC门输出导通，而其它OC门的输出截止。 所以输出为低电平。 只有当各OC门输入端均有低电平时，输出端Y才为高电平。

三、逻辑门电路使用的几个实际问题

1、组合逻辑门电路功能特点;

在组合逻辑门电路中，任何时刻的输出状态直接由当时的输入状态决定，输入状态小时，则相应的输出状态立即随之小时，电路没有记忆能力。

2、数字集成电路按照内部组成器件的种类可分为两大类：

一类是普通三极管型数字集成电路，简称TTL电路; 另一类是场效应管型数字集成电路，简称CMOS电路。

3、数字集成电路的使用规则;

①TTL数字集成电路使用规则：

电源供电+VCC：只允许在+5V±10%范围内，超过范围会使逻辑功能混乱或损坏器件。

电源滤波：TTL为高速器件，在状态切换时会在公共走线上产生压降引起噪声干扰，可在电源端并联一个100UF的电容作为高频滤波。

输出端的连接：不允许输出端直接接地或接+5V，除OC门和三态门，其他门电路不允许并联使用，否则会英气逻辑混乱或损坏器件。

输入端的连接：输入端可以串接1只1~10K电阻与电源或直接与电源相连获得高电平输入。 直接接地为低电平输入。 TTL门电路多余输入端不能悬空，对于或门、或非门只能接地，对于与门、与非门只能接高电平或与其他输入端并联使用，增加电路可靠性。

②CMOS数字集成电路使用规则

电源电压+VDD：CMOS集成电路的电源电压+VD范围较宽，一般在+5V~+15V范围内均可正常工作，并允许波动±10%，同时要求+VDD接电源正极，VSS接电源负极(接地)。

输入端的连接：输入端信号VI应为VSS≤VI≤VDD，超出范围会损坏器件，多余的输入端不允许悬空，应按照逻辑要求接+VDD或VSS，工作速度不高时允许输入端并联使用。

其他：测试CMOS电路时，应先加+VDD，后加输入信号，关机时应先切断输入信号后断开电源+VDD，所有仪器外壳应良好接地。