第3章逻辑门电路

第3章逻辑门电路课题第3章逻辑门电路理论课时4实验课时2教学目的1．要求掌握基本逻辑门电路——与门、或门和非门的逻辑符号、真值表、逻辑表达式和逻辑功能；2．掌握复合逻辑门电路的逻辑符号、真值表、逻辑表达式和逻辑功能。重点与难点重点：基本门电路的逻辑符号、真值表、逻辑表达式和逻辑功能；；难点：复合门电路的真值表、逻辑表达式和逻辑功能。教学方法讲授法、演示法：多媒体课件讲授、配合板书。教学内容1．基本门电路；2．复合门电路。课后作业习题三一、二、三、四．3.1基本门电路在数字电路中，门电路就是实现输入信号与输出信号之间逻辑关系的电路。最基本的逻辑关系只有与、或非三种，其它任何复杂的逻辑关系都可以用这三种逻辑关系来表示。所以，最基本的逻辑门是与门、或门和非门。3.1.1与门实现与逻辑关系的电路称为与门。由二极管构成的双输入与门电路及其符号如图3-1所示。图中A、B为输入信号，Y为输出信号。输入信号为5V或0V。图3-1二极管构成的双输入与门电路及其符号表3-1双输入与门电路直值表由表3-1可知，Y与A、B之间的关系是：只有当A、B都是1时，Y才为1。否则Y为0，满足与逻辑关系，可用逻辑表达式表示为：Y＝A·B。3.1.2或门图3-2二极管构成的双输入与门信号及其符号实现或逻辑关系的电路称为或门。由二极管构成的双输入或门电路及其符号如图3-2所示。图中图中A、B为输入信号，Y为输出信号。输入信号为5V或0V。表3-2双输入或门的逻辑真值表输入输出ABY000110110001输入输出ABY000110110111由表3-2可知，Y与A、B之间的关系是：A、B中只要有一个或一个以上是1时，Y就为1，只有当A、B全为0时Y才为0，满足或逻辑关系，可用逻辑表达式表示为：Y＝A＋B3.1.3非门双极型三极管非门的原理电路如图3-3（a）所示，逻辑符号如图3-3(b)所示，真值表如表1－6所示。图3-3双极型三极管非门的原理电路和逻辑符号由表3-3可知，Y与A之间的关系是：A0时，Y＝1；A1时，Y0，满足非逻辑关系，可用逻辑表达式表示为：Y＝A。表3-3非门逻辑真值表3.2复合门电路输入输出AY0110图3-4DTL与非门的电路和逻辑符号与门、或门、非门是三种基本逻辑门，二极管与门和或门电路简单，缺点是存在电平偏移、带负载能力差、工作速度低、可靠性差。非门的优点恰好是没有电平偏移、带负载能力强、工作速度高。因此常将二极管与门、或门和三极管非门连接起来，构成二极管、三极管复合逻辑门电路。这种门电路称为与非门和或非门，简称DTL电路。3.2.1与非门图3-4为DTL与非门的电路和逻辑符号。电路由两部分组成，虚线左边是二极管与门，右边是三极管非门。因此，输入和输出之间是与非关系，其真值表如表3-4所示。逻辑表达式为：ABY＝。3.2.2或非门图3-5为或非门的电路和逻辑符号。电路由两部分组成，虚线左边是二极管或门，右边是三极管非门。因此，输入和输出之间是或非关系，其真值表如表3-5所示。逻辑表达式为：BAY＋＝。表3-4双输入与非门的真值表表3-5双输入或非门的真值表ABYABY001011101110图3-5DTL或非门的电路和逻辑符号3.2.3三态门三态门简称TSL，它是在普通门的基础上，加上使能控制信号和控制电路构成的。图3-6(a)所示为三态门的逻辑符号,其中E为控制信号端，又称为使能端，A为信号输入端，Y为输出端。当0E时，电路处于高阻状态。当1E时，，＝时＝1Y0AA,Y为高电平；，＝时＝0Y1A为低电平，实现与非功能。可见电路的输出有高阻态、高电平和低电平3种状态，所以称此门电路为高电平有效三态门。由于TSL门处于高阻状态时电路不工作，所以高阻态又叫做悬浮状态或禁止状态。还有一种三态输出与非门电路，将控制信号经一非门后相后再送到与非门的控制输入端。显然，当0E时，电路也实现与非功能，并有两种可能的状态；而当1E时，电路处于高阻输出状态，即禁止状态，这种三态门称为低电平有效三禁止状态，这种三态门称为低电平有效三态门。，其逻辑符号如图3-6（b）所示。三态门应用广泛，常用作计算机系统中各部件的控制级。这时多个TSL门输出端共同连接在同一总线上，可以轮流传送几组不同的数据或控制信号。如图3-7所示，当E3E2E1、、…En轮流接低电平时，A3A2A1、、…Ann组数据按与非关系顺序传送到总线Y上，而当各门控制端E3E2E1、、…En为高电平时，门为禁止状态。数据A不被传送。001010100110图3-6三态门逻辑符号图3-7三态门应用之一单向总线3.2.4异或门和同或门异或门和同或门都是具有两个输入端，一个输出端的逻辑电路。逻辑符号如图1－38所示，其逻辑功能见表3-6和表3-7真值表。图3-8异或门和同或门逻辑符号从异或门真值表中可知，当输入BA、取值相同时，输出Y为低电平；而当输入取值相表3-6异或门真值表ABY000011101110表3-7同或门真值表ABY001010100111反（异）时，输出才为高电平。这种逻辑称为异或逻辑，异或门的输出逻辑表达式为：BABABAY＋＝，式中符号表示异或运算。从同或门真值表中可知，当两输入BA、取值相同时，输出Y为高电平；而当两输入取值不同时，输出才为低电平。这种逻辑称为同或逻辑，同或门的输出逻辑表达式为：YA⊙BABAB＝＋，式中⊙符号表示同或运算。显而易见，异或、同或两者之间具有互为反相的关系，即：AB＝或AB＝同或门又称异或非门。