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9.1 门电路

第 9 章 组合逻辑电路. 9.1 门电路. 9.2 逻辑代数及其化简. 9.3 常用的组合逻辑电路器件. 学习目的与要求. 门电路是构成组合逻辑电路的基本单元，学习中注意理解各种门的工作原理和逻辑功能；掌握逻辑代数的运算方法及其卡诺图化简逻辑函数的方法；熟悉组合逻辑电路的几种描述方法，掌握组合逻辑电路的分析步骤和方法；了解和熟悉各类常用中规模集成逻辑部件的逻辑功能、工作原理及应用。. u. t. 0. 9.1 门电路. 1. 数字电路的基本概念. (1) 模拟信号与数字信号的区别. 诸如温度、压力、速度等量的转换信号，数值上具有 随时

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  1. 第9章 组合逻辑电路 9.1 门电路 9.2 逻辑代数及其化简 9.3 常用的组合逻辑电路器件

  2. 学习目的与要求 门电路是构成组合逻辑电路的基本单元，学习中注意理解各种门的工作原理和逻辑功能；掌握逻辑代数的运算方法及其卡诺图化简逻辑函数的方法；熟悉组合逻辑电路的几种描述方法，掌握组合逻辑电路的分析步骤和方法；了解和熟悉各类常用中规模集成逻辑部件的逻辑功能、工作原理及应用。

  3. u t 0 9.1 门电路 1. 数字电路的基本概念 (1)模拟信号与数字信号的区别 诸如温度、压力、速度等量的转换信号，数值上具有随时 间连续变化的特点，习惯上人们把这类信号称为模拟信号。 对模拟信号接收、处理和传递的电子电路称模拟电路。如放大电路、滤波器、信号发生器等。模拟电路是实现模拟信号的产生、放大、处理、控制等功能的电路，模拟电路注重的是电路输出、输入信号间的大小和相位关系。

  4. u t 0 在两个稳定状态之间作阶跃式变化的信号称为数字信号， 数字信号在时间上和数值上都是离散的。例如生产线中的产 品，只能在一些离散的瞬间完成，而且产品的个数也只能逐 个增减，它们的转换信号就是数字信号。 上图是典型的数字信号波形。实用中，计算机键盘的输 入信号就是典型的数字信号。用来实现数字信号的产生、 变换、运算、控制等功能的电路称为数字电路。数字电路 注重的是二值信息输入、输出之间的逻辑关系。

  5. (2)数字电路的优点 数字电路的工作信号是二进制信息。因此，数字电路对组成电路元器件的精度要求并不高，只要满足工作时能够可靠区分0和1两种状态即可，所以数字电路设计方便。对数字电路而言，干扰往往只影响脉冲的幅度，在一定范围内不会混淆0和1两个数字信息，因此抗干扰能力强。另外，数字电路的模块化开放性结构使其功率损耗低，有利于维护和更新。 数字电路的上述优点，使其广泛应用于电子计算机、自动控制系统、电子测量仪器仪表、电视、雷达、通信及航空航天等各个领域。 本教材介绍的数字电路分有组合逻辑电路和时序逻辑电路两大部分。

  6. (3)数字电路的分类 数字电路的种类很多，常用的一般按下列几种方法来分类： ① 按电路有无集成元器件来分，可分为分立元件数字电路和集成数字电路。 ② 按集成电路的集成度进行分类，可分为小规模集成数字电路(SSI)、中规模集成数字电路(MSI)、大规模集成数字电路(LSI)和超大规模集成数字电路(VLSI)。 ③ 按构成电路的半导体器件来分类，可分为双极型数字电路和单极型数字电路。 ④ 按电路中元器件有无记忆功能可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。

  7. 何谓正逻辑？负逻辑？ 2. 基本门电路 日常生活中我们会遇到很多结果完全 对立而又相互依存的事件，如开关的通断、电位 的高低、信号的有无、工作和休息等，显然这些 都可以表示为二值变量的“逻辑”关系。 事件发生的条件与结果之间应遵循的规律称为逻辑。一 般来讲，事件的发生条件与产生的结果均为有限个状态， 每一个和结果有关的条件都有满足或不满足的可能，在逻 辑中可以用“1”或“0”表示。显然，逻辑关系中的1和0并不 是体现的数值大小，而是体现的某种逻辑状态。 如果我们在逻辑关系中用“1”表示高电平，“0”表示低电 平，就是正逻辑；如果用“1”表示低电平，“0”表示高电平 则为负逻辑。本教材不加特殊说明均采用正逻辑。

  8. 数字电路中常用的逻辑器件有哪 些？ S R D S R R 数字电路中用到的主要元件是开关 元件，如二极管、双极型三极管和单 极型MOS管等。 相当于 开关闭合 二极管的开关作用 3V 截止 导通 3V 相当于 开关断开 0V 0V 二极管正向导通时，管子对电流呈现的电阻近似为零，可 视为接通的电子开关； 二极管反向阻断时，管子对电流呈现的电阻近似无穷大，又 可看作是断开的电子开关。

  9. +UCC RC +UCC uO RC C uO E RB T ui +UCC RC uO C E 三极管的开关作用 3V uO  0 3V 0V 相当于 开关闭合 饱和 截止 0V uO  UCC 相当于 开关断开

  10. 学习与讨论 数字电路正是利用了二极管、三极管和MOS管的上述开 关特性进行工作，从而实现了各种逻辑关系。显然，由这 些晶体管子构成的开关元件上只有通、断两种状态，若把 “通”态用数字“1”表示，把“断”态用数字“0”表示时，则这 些开关元件仅有“0”和“1”两种取值，这种二值变量也称为 逻辑变量，因此，由开关元件构成的数字电路又称之为逻 辑电路。 1. 晶体管用于模拟电路时工作在哪个区？若 用于数字电路时，又工作于什么区？ 晶体管用于数字电路时，工作在饱和区或截 止区；用于模拟电路时，应工作在放大区。 2. 为什么在晶体管用于数字电路时可等效为一个电子开关？ 根据晶体管的开关特性，工作在饱和区时，其间电阻相当为零，可视为电子开关被接通；工作在截止区时，其间电阻无穷大，可视为电子开关被断开。

  11. 何谓与门 电路？ 由晶体管开关元件构成的逻辑电 路，工作时的状态像门一样按照一定的条件和规律打开或关闭，所以也被称为门电路。门开 ——电路接通；门关——电路断开。 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 显然我们所说的逻辑门实际上就是前面讲到的电子开关，这种电子开关能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。 门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。 基本逻辑关系有“与”、“或”、“非”三种，下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与”、“或”、“非”的意义。

  12. A B + US － R0 (1) “与”门电路 1) “与”逻辑关系 当决定某事件的全部条件同时具备时，结果才会发生，这种因果关系叫做“与”逻辑，也称为逻辑乘。 A、B两个开关是电路的输入变量，是逻辑关系中的条件，灯F是输出变量，是逻辑关系中的结果。当只有一个条件具备时灯不会亮，只有A和B都闭合，即全部条件都满足时灯才亮。这种关系可用逻辑函数式表示为： F “与”逻辑电路 F=A·B 逻辑表达式中符号“· ”表示逻辑“与”(或逻辑“乘”)，在不 发生混淆时，此符号可略写。与逻辑符号级别最高。

  13. “与”逻辑中输入与输出的一一对应关系，不但可用逻辑乘 公式F=A·B·C表示，还可以用表格形式列出，称为真值表： F C A B 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 观察 “与”逻辑真值表，可以把输入与输出一一对应的关 系总结为“有0出0，全1出1”，这就是“与”逻辑实现的功能。

  14. & A F B 2) “与”门电路 一个“与”门的输入端至少为两个，输出端只有一个。 ＋UCC ①输入中只要有一个为低电平0时，该低电平二极管就会迅速导通，输出F将被钳位至低电平0；其余为高电平的输入端，其端子上串接的二极管呈截止态。 R D1 3V A F 0V 3V 0V D2 ②输入全部为高电平3V时，输入 端上串接的二极管同时导通，输 出F被钳位在高电平“1”。 B 3V 3V 反偏截止！ “与”门电路 注意：分析过程中与门电路输入 端上串接的二极管，都是按理想 二极管处理的，即导通后管压降 为0V(实际硅管0.7V，锗管0.3V)。 “与”门逻辑电路图符号

  15. + US － R0 (2) “或”门电路 1) “或”逻辑关系 当决定某事件的全部条件都不具备时，结果不会发生，但只要一个条件具备，结果就会发生，这种因果关系叫做“或”逻辑，也称为逻辑加。 A、B两个开关是电路的输入变量，是逻辑关系中的条件，灯F是输出变量，是逻辑关系中的结果。显然灯亮的条件是A和B只要一个闭合，灯就会亮，全部不闭合时灯不会亮。用逻辑函数式表示这种关系： A B F “或”逻辑电路 F=A+B 式中“+ ”表示逻辑“或”(或逻辑“加”)，运算符级别比与低。

  16. “或”逻辑中输入与输出一一对应的关系，不但可用逻辑加 公式F=A+B+C表示，也可以用真值表表达为： F C A B 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 观察 “或”逻辑真值表，可以把输入与输出的一一对应关 系总结为“有1出1，全0出0”。

  17. ≥1 A F B 2) “或”门电路 一个“或”门的输入端也是至少为两个，其输出端只有一个。 D1 A 0V 3V ①输入中只要有一个为高电平3V时，串接其上的二极管则迅速导通，输出F将被钳位到高电平1；其余为低电平的输入端，其端子上串接的二极管呈截止态。 D2 B 0V 0V 0V F 3V 反偏截止！ R ②输入全部为低电平0时，输入 端上串接的二极管同时导通，输 出F被钳位在低电平“0”。 －UCC “或”门电路 注意：所有管子都是按照理想二 极管处理的。注意电路中二极管 的极性画法和与门电路的区别， “或”门逻辑电路图符号

  18. + US － R0 F=A (3) “非”门电路 1) “非”逻辑关系 当某事件相关条件不具备时，结果必然发生；但条件具备时，结果不会发生，这种因果关系叫做“非”逻辑，也称为逻辑非。 开关A是电路的输入变量，是事件的条件，灯F是输出变量，是事件的结果。条件不具备时开关A断开，电源和灯构成通路，灯F点亮。 A F 条件具备时开关A闭合， 电源被开关短路，电灯不会亮。这种关系用逻辑函数式表示为： “非”逻辑电路 变量头上的横杠“－”表示逻辑“非”，0非是1；1非是0。

  19. +UCC RC RB1 T RB2 －UBB 1 2) “非”门电路 输入变量A 为高电平3V时，三极管饱和导通，ICRC≈+UCC，因此输出F为低电平0.3V； 当输入变量A 为低电平0V时， 三极管截止，输出F ≈+UCC，显 然为高电平+UCC。 饱和导通 截止不通 +UCC F 0.3V 0V A 3V 由图可看出，一个“非”门的输入端只有一个，输出端也只有一个。 逻辑“非”的真值表 “非”门电路 F A 非符号 1 0 F A 0 1 “非”门逻辑路图符号 可见非门功能为：见0出1，见1出0

  20. 1 & A F F B & A F B 3. 复合门电路 为提高二极管和晶体管的应用范围，常把与门、或门和 非门按照一定形式组合起来，构成各种复合门电路。 与门 非门 (1) “与非”门 与非门真值表 A B F 一个与门和一个非门构成与非门 1 0 0 1 1 0 0 1 1 与非门的逻辑电路图符号 1 1 0 与非门的逻辑函数式为 显然，与非门电路的逻辑功能为：有0出1；全1出0

  21. 1 ≥1 A F F B ≥1 A F B (2) “或非”门 或门 非门 或非门真值表 A B F 一个或门和一个非门构成或非门 1 0 0 0 1 0 0 1 0 或非门的逻辑电路图符号 1 1 0 或非门的逻辑函数式为： 显然，或非门电路的逻辑功能为：有1出0；全0出1

  22. & A F1 B ≥1 F3 & C F2 1 D F ≥1 A & B F C & D (3) “与或非”门 或门 非门 与门 与门 两个与门、一个或门和一个非门构成与或非门 与或非门的逻辑电路图符号 逻辑功能：与门中只要有1个输出为1，F即为0； 两个与门输出均为0时，F全为1。 或非门的逻辑函数式为：

  23. =1 A F B =1 A F B 异或门是一个只有两输入、一输出的逻辑门电路。 (4) “异或”门 由异或门真值表可看出，其逻辑功能可描述为：相同出0，相异出1。 异或门逻辑式 异或门图符号 (5) “同或”门 异或门真值表 同或门真值表 A B F A B F 1 0 0 0 0 0 同或门图符号 0 1 0 1 1 0 显然，同或门是异或 门的非。其逻辑功能： 相同出1，相异出0。 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 A☉B 同或门逻辑表达式

  24. 4. 集成门电路 分立元件构成的门电路，不但元件多体积 大，而且连线和焊点也太多，因而造成电路 的可靠性较差。随着电子技术的飞速发展及集成工艺的规 模化生产，目前分立元件门电路已经被集成门电路所替代。 采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路，这种特殊的工艺称为集成。集成门电路与分立元件的门电路相比，不但体积小、重量轻、功耗小、速度快、可靠性高、而且成本较低、价格便宜，十分方便于安装和调试。 按导电类型和开关元件的不同，集成门电路可分为双极型集成逻辑门和单极型集成逻辑门两大类。

  25. +UCC 5V R5 R2 R1 100Ω 750Ω 3KΩ T1 T3 T2 A T4 B F C (U0) (Ui) T5 R4 R3 3KΩ 300Ω (1) TTL集成电路 逻辑电路的输入端和输出端都采用了半导体晶体管，称之为Transistor- Transistor-Logic(晶体管-晶体管-逻辑电路)，简称为TTL，TTL集成逻辑门是目前应用最广泛的集成电路。 1)TTL与非门 3.6V 0.3V 输入级 输出级 中间级 TTL与非门内部电路组成结构图

  26. +UCC 5V R5 R2 R1 100Ω 750Ω 3KΩ T1 T3 T2 A T4 B F C (U0) (Ui) T5 R4 R3 3KΩ 300Ω 输入级由多发射极晶体管T1和电 阻R1组成。所谓多发射极晶体管， 可看作由多个晶体管的集电极和基 极分别并接在一起，而发射极作为逻辑门的输入端。多个发射极 的发射结可看作是多个钳位二极管，其作用是限制输入端可能出 现的负极性干扰脉冲。Tl的引入，不但加快了晶体管T2储存电荷 的消散，提高了TTL与非门的工作速度，而且实现“与”逻辑作用。

  27. +UCC 5V R5 R2 R1 100Ω 750Ω 3KΩ T1 T3 T2 A T4 B F C (U0) (Ui) T5 R4 R3 3KΩ 300Ω 中间级由电阻R2，R3和三极管 T2组成。中间级又称为倒相极， 其作用是从T2的集电极和发射极 同时输出两个相位相反的信号，作为输出极里的三极管T3和T5的 驱动信号，同时控制输出级的T4、T5管工作在截然相反的两个状 态，以满足输出级互补工作的要求。三极管T2还可将前级电流放 大以供给T5足够的基极电流。

  28. +UCC 5V R5 R2 R1 100Ω 750Ω 3KΩ T1 T3 T2 A T4 B F C (U0) (Ui) T5 R4 R3 3KΩ 300Ω 输出级由晶体管T3、T4和T5， 电阻R4和R5组成推拉式的互补输 出电路。 T5导通时T4截止，T5截止时T4导通。由于采用了推挽输出 (又称图腾输出)，该电路不仅增强了带负载能力，还提高了 工作速度。

  29. +UCC 5V R5 R2 R1 100Ω 750Ω 3KΩ T1 T3 T2 A T4 B F C (U0) (Ui) T5 R4 R3 3KΩ 300Ω 工作原理 ①输入端至少有一个为低电平时的工作情况： 3.6V 深度饱和 0.3V 1V 5V 0.3V 显然T1的集电 结反偏，导致 T2、T5截止。 T2截止时的集 电极电位： V2C≈UCC=5V 1.4V 3.6V 3.6V 3.6V 低电平对应的PN结导 通，T1的基极电位被 固定在0.3+0.7=1V上。 T2管集电极+5V的电位足以使T3、T4导通并处于深度饱和 状态。因R2和IB3都很小，均可忽略不计，所以与非门输出端 F点的电位： 实现了有0出1的与非功能 VF＝UCC－IB3R2－UBE3－UBE4≈5－0－0.7－0.7≈3.6V

  30. +UCC 5V R5 R2 R1 100Ω 750Ω 3KΩ T1 T3 T2 A T4 B F C (U0) (Ui) T5 R4 R3 3KΩ 300Ω ②输入端全部为高电平时的工作情况： 3.6V 0.3V 显然T1处于倒 置工作状态， 此时集电结做 为发射结使用。 倒置情况下， T1可向T2基极 提供较大电流。 2.1V 3.6V 1.4V 3.6V 3.6V 0.3V 深度饱和 由“地”经T2、 T5管的发 射结电位升至1.4V，经 T1集电结升为2.1V 。 深度饱和 T2管深度饱和后，其发射极电流在电阻R3上产生的压降又 为T5管提供足够的基极电流使T5管饱和导通，从而使与非门 输出F点的电位等于T5管的饱和输出典型值：F=0.3V 实现了全1出0的与非功能

  31. u0/V 4 3 2 1 ui/V 3 1 2 TTL与非门的外特性和主要参数 关门电平 TTL与非门参数的测试要在一定条件下进 行，一般要遵守的原则有：不用的输入端 应悬空(悬空端子为高电平“1”)；输出高电 平时不带负载；输出低电平时输出端应接 规定的灌电流负载；输出高电平时输出端 应接规定的拉电流负载。 输出高电平 开门电平 A B U0H UOFF C UON D E TTL与非门主要参数 U0L ①U0H是被测TTL与非门一个输 入端接地、其余输入端开路时 的输出端电压值。典型值3.6V UIL 输出低电平 UIH TTL与非门外特性 ②UOL是被测与非门一输入端接1.8伏、其余输入端开路、负载接 380欧的等效电阻时，输出端的电压值。典型值0.3V ③关门电平UOFF：输出为0.9UOH时，所对应的输入电压称为关门 电平UOFF。典型值为1V ④开门电平UON：输出为0.35V时，所对应的输入电压称为开门电 平UON。典型值为1.4V。其余参看课本。

  32. +5V R5 R2 R1 T1 +UC T3 T2 A RC F B T4 C (U0) (Ui) T5 R3 R4 2)集电极开路的TTL与非门(OC门) 去掉普通TTL与非门中的T3、T4管，让T5管的集电极开路，即构成集电极开路的“与非”门。 OC门的特点是输出门T5的集电极开路。 OC门在使用时要外接一个电源UC和一个电阻RC

  33. R2 R1 +UC T1 +5V T2 A RC B F T5 R3 ＋UC & & A C F1 F2 D B RC F & A F B OC门同样可实现与非功能 当OC门输入全为高时，T2和T5导通饱和，输出F为低电平0.3V OC门输入有一个为低时，T2、T5截止，输出F为高电平UC OC门可实现“线与”逻辑 UC 0.3V “线与” 逻辑功能 OC门的逻辑电路图符号 可实现“与或非”逻辑运算

  34. & A F B ＋12V ＋UC RC & A F B 上述分析可知，OC门具有“线与”功能，并且在线与的过程中实现了输出对输入的与或非逻辑运算。OC门还可用于数字系统接口部分的电平转换。 左图所示即利用OC门使 输出转换为12V 的电路 OC门还可以用来驱动指示灯、 继电器等，如左图所示电路。

  35. +UCC R2 R1 T1 T3 A T2 T4 B F R4 D2 T5 R5 R3 R D1 EN 3)三态门 三态门与普通TTL与非门相比，只是多出了一个电阻和两个二极管。 三态门电路分析 三态门控制端EN=1时，二极管D2截止，相当于控制端放弃控制权，此时三态门相当于一个普通与非门，输出由输入端A、B决定。 三态门控制端EN=0(有效态)时，控制端行使控制权，此时 T1饱和，其基极电位约为1V，使T2、T5截止，同时D2导通使T3、T4也截止。这时从外往输入端看进去，电路呈现高阻态。 由于电路在EN=1时输出有高、低电平两种状态；在EN=0时输出为高阻态，共呈三种状态，因此称为三态门。

  36. 总线（BUS） Ln L1 L2 & & & …… EN EN EN & A B F Dn D1 E/D2 E/Dn D2 E/D1 EN E/D 三态门真值表 三态门逻辑图符号 EN A B F 1 1 0 0 1 1 1 0 利用三态门可以实现总线结构 图示为三态门总线结构图。用 一根总线轮流传送几个不同的数 据或控制信号时，让连接在总线 上的所有三态门控制端轮流处于 高电平，任何时间只能有一个三 态门处工作状态，其余三态门均 为高阻状态。这样，总线将轮流 接受来自各个三态门的输出信号。 这种利用总线来传送数据或信号 的方法广泛应用于计算机技术中。 0 1 1 1 1 1 0 1 × × 高阻态 0

  37. 电源 电源 1 4 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 & & & & & & 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 地 地 两种常用的TTL与非门集成电路芯片管脚排列图 (b) 74LS20与非门芯片管脚排列图 (a) 74LS00与非门芯片管脚排列图 型号中74是指标准型系列TTL芯片；L指低功耗；S表示肖 特基。其中74LS00中包含四个2输入的与非门；74LS20包括 两个4输入的与非门。芯片中的电源线和“地”线均为公用。

  38. 注意 TTL与非门的主要参数？ 使用TTL与非门芯片时需注意事项 1、不用的管脚 可以悬空，不可以接地； 2、不用的管脚可以接高电平，不可以接低电平； 3、几个输入端引脚可以并联连接； 4、具有图腾结构的几个TTL与非门输出端不能并联； 5、输出端接容性负载时，应接大电阻(≥2.7K)限流； 6、TTL集成电路的电源电压应满足±5V要求，输入信号电平应在0~5V之间。 7、用45W以下电铬铁焊接，最好用中性焊剂，设备应良好接地。 输出高电平UOH(3.6V)、输出低电平 UOL(0.3V)，关门电平UOFF(1V)，开门电 电平UON(1.4V)，输入高电平噪声容限UNL=UOFF－UIL，输入低电平电流IIL(1.4mA)，扇出系数NO(NO越大带负载能力越强)等。

  39. UDD PMOS T2 ui u0 T1 NMOS (3)CMOS集成电路 工作原理 如果要使电路中的绝缘栅型场效应管 形成导电沟道，T1的栅源电压必须大于 开启电压的值，T2的栅源电压必须低于 开启电压的值，所以，电源电压UDD必 须大于两管开启电压的绝对值之和。 1)CMOS反相器 ①ui＝0V时，T1截止，T2导通。输出 电压u0＝UDD，高电平； ②ui＝UDD时，T1导通，T2截止。输出 电压u0＝0V，低电平。 实现了见0出1、见1出0的非门功能！ T1工作管为N沟道增强型MOS管，T2负 载管为P沟道增强型MOS管，两管的漏极接在一起作为电路 的输出端，两管的栅极接在一起作为电路的输入端，T1、T2 源极与其衬底相连，一个接地，一个接电源。

  40. TP UDD u0 ui TN CP CP 2)CMOS传输门 工作原理 设高电平为10V，低电平为0V，电源电压为10V。开启电压为3V。 ① 在CP＝“1”时，若输入电压为0V~7V， 则TN管的栅源电压不低于3V，因此TN管 导通；若输入电压为3V~10V，则TP管导 通。即在输入电压为0V~10V的范围内， 至少有一个管子是导通的，即u0=ui。此时 传输门相当于接通的模拟开关。 ② 当CP=“0”时，无论输入电压ui在0~10V之间如何变化，栅极和源极之间的电压都无法满足管子导通沟道产生的条件，因此两管都截止，输入信号不能传输到输出端，称传输门关断。此时相当于模拟开关断开。传输门在数字电路中起开关作用，所以也称作模拟开关。

  41. 注意 CMOS集成电路的特点及使用注意事项 ①CMOS电路的工作速度比TTL电路低； ②CMOS电路的带负载能力比TTL电路差； ③CMOS电路的集成度比TTL电路的集成度高； ④CMOS电路的抗干扰能力强； ⑤CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。门电路的功耗只有几个μW，中规模集成电路的功耗也不会超过100μW。 ⑥CMOS电路的电源电压允许范围较大，约在3~18V； ⑦CMOS电路适合于特殊环境下工作； ⑧CMOS电路容易受静电感应而击穿，在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好，尤其是CMOS电路多余不用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。 CMOS集成电路虽然出现较晚，但发展很快，更便于向大规模集成电路发展。其主要缺点是工作速度较低。

  42. ＋5V R Δ & & & & TTL门与CMOS门之间的互连(接口问题) 两种不同类型的集成电路相互连接，驱动门必须要为负载门提供符合要求的高低电平和足够的输入电流，满足下列条件： 1、驱动门的UOH（前级）≥负载门的UIH（后级）； 2、驱动门的UOL（前级）≤负载门的UIL（后级）； 3、驱动门的IOH（前级）≥负载门的n×IIH（后级总)； 4、驱动门的IOL（前级）≥负载门的n×IIL（后级总)。 专用CMOS—TTL 电平转换器 UDD ＋UCC CC74HC50 CMOS门 TTL门 CMOS门 TTL门 CMOS电路驱动TTL电路原理图 TTL电路驱动CMOS电路原理图 有关详细内容参看课本

  43. 三态门与普通TTL与非门相比有什么不同？三态门主要应用于什么场合？三态门与普通TTL与非门相比有什么不同？三态门主要应用于什么场合？ 逻辑函数F=ABC和G=A各为何门？画出它们的逻辑图符号和写出其真值表. TTL门和CMOS门的逻辑高电平和逻辑低电平大约为多少？使用时两类门各要注意些什么？ 两个TTL与非门的输出端可以直接连接吗？为什么？ 问题与讨论 普通与非门只有高电平和低电平两种状态，三态门除了这两种状态还有高阻态。三态门主要应用于总线传送，它可进行单向数据传送，也可以进行双向数据传送。 F=ABC是三输入的与门；G是非门(略)。 TTL门的逻辑高电平约为3.6V；低电平约为0.3V。CMOS门的逻辑高电平约为5~10V,低电平约为0~0.4V.使用时特别要注意CMOS门芯片不用的输入端不能悬空！其他注意事项可参看课本。 不能直接相连！因为当输出端连在一起时，若各门的输出电平不同，则会有一个很大的电流由输出为高电平的门流向输出为低电平的门，从而将门电路烧毁。

  44. 基本的逻辑运算有哪些？同或门和异或门的功能是什么？二者的联系？基本的逻辑运算有哪些？同或门和异或门的功能是什么？二者的联系？ 试述图腾结构的TTL与非门和OC门、三态门的主要区别是什么？ 检验学习结果 你能说出课本中复合门的种类和功能吗？ CMOS传输门的主要用途是什么？ 你会做吗？

  45. 9.2 逻辑代数及其化简 1. 计数制和码制 (1)计数制 表示数时，仅用一位数码往往不够用，必须用进位计数的 方法组成多位数码。多位数码每一位的构成以及从低位到高 位的进位规则称为进位计数制，简称计数制。日常生活中， 人们常用的计数制是十进制，而在数字电路中通常采用的是 二进制，有时也采用八进制和十六进制。 (2)计数制中的两个重要概念 ①基数：各种计数进位制中数码的集合称为基，计数制中用 到的数码个数称为基数。 二进制有0和1两个数码，因此二进制的基数是2；十进制 有0~9十个数码，所以十进制的基数是10；八进制有0~7 八个数码，八进制的基数是8；十六进制有0~15十六个数 码，所以十六进制的基数是16。 例如

  46. ②位权：任一计数制中的每一位数，其大小都对应该位上的②位权：任一计数制中的每一位数，其大小都对应该位上的 数码乘上一个固定的数，这个固定的数称作各位的权，简称 位权。位权是各种计数制中基数的幂。 十进制数(2368)10＝2×103＋3×102＋6×101＋8×100 例如 其中各位上的数码与10的幂相乘表示该位数的实际代表 值，如2×103代表2000，3×102代表300，6×101代表60， 8×100代表8。而各位上的10的幂就是十进制数各位的权。 (3)几种常用计数制的特点 1）十进制计数制的特点 ① 十进制的基数是10； ② 十进制数的每一位必定是0~9十个数码中的一个； ③ 低位数和相邻高位数之间的进位关系是“逢十进一”； ④ 同一数码在不同的数位代表的权不同，权是10的幂。

  47. 2）二进制计数制的特点 ① 二进制的基数是2； ② 二进制数的每一位必定是0和1两个数码中的一个； ③ 低位数和相邻高位数之间的进位关系是“逢二进一”； ④ 同一数码在不同的数位代表的权不同，权是2的幂。 3）八进制计数制的特点 ① 八进制的基数是8； ② 八进制数的每一位必定是0~7八个数码中的一个； ③ 低位数和相邻高位数之间的进位关系是“逢八进一”； ④ 同一数码在不同的数位代表的权不同，权是8的幂。 4）十六进制计数制的特点 ① 十六进制的基数是16； ② 十六进制数的每一位必定是0~15十六个数码中的一个； ③ 低位数和相邻高位数之间的进位关系是“逢十六进一”； ④ 同一数码在不同的数位代表的权不同，权是16的幂。

  48. 各种进制的位权展开式 任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积之和，称为位权展开式。 ５×１０３＝５０００ 同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。 ５×１０２＝　５００ ５×１０１＝　　５０ ５×１００＝　　　５　 ＋ ５　５　５　５ ＝５５５５ 即： (5555)10＝5×103＋5×102＋5×101＋5×100 (209.04)10＝ 2×102＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4 ×10－2 例： (1111)2＝ 1×23＋1×22＋1×21＋1×20=(15)10 (567)8＝ 5×82＋6×81＋7×80=(375)10 (5AD)16＝5×162＋10×161＋13×160=(1453)10

  49. 各种数制之间的转换

  50. (4)各种计数制之间的转换 1)十进制数和二进制数之间的转换 采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为二进制数。 例 将(44.375)10转换成二进制数。 小数部分——乘2取整法 解 整数部分——除2取余法 得出：(44.375)10＝(101100.011)2

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