第3章 集成門電路

1、第第 三三 章章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器2 隨著微電子技術的發(fā)展，人們把實現(xiàn)各種邏輯功能的元隨著微電子技術的發(fā)展，人們把實現(xiàn)各種邏輯功能的元器件及其連線都集中制造在同一塊半導體材料小片上，并封器件及其連線都集中制造在同一塊半導體材料小片上，并封裝在一個殼體中，通過引線與外界聯(lián)系，即構成所謂的裝在一個殼體中，通過引線與外界聯(lián)系，即構成所謂的集成集成電路塊，電路塊，通常又稱為通常又稱為集成電路芯片。集成電路芯片。 集成門電路和觸發(fā)器等邏輯器件是實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)功能的集成門電路和觸發(fā)器等邏輯器件是實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)功能的物質(zhì)基礎。物質(zhì)基礎。采用集成電路進行數(shù)字系統(tǒng)設計的采用集成電路進行數(shù)字系統(tǒng)設

2、計的優(yōu)點：優(yōu)點： 可靠性高、可維性好、功耗低、成本低等優(yōu)點，可以大可靠性高、可維性好、功耗低、成本低等優(yōu)點，可以大大簡化設計和調(diào)試過程。大簡化設計和調(diào)試過程。3本章知識要點本章知識要點 集成電路的分類集成電路的分類 半導體器件的開關特性半導體器件的開關特性 邏輯門電路邏輯門電路 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)4 3.1 3.1 數(shù)字集成電路的分類數(shù)字集成電路的分類 數(shù)字集成電路通常按照所用半導體器件的不同或者根據(jù)數(shù)字集成電路通常按照所用半導體器件的不同或者根據(jù)集成規(guī)模的大小進行分類。集成規(guī)模的大小進行分類。一一. . 根據(jù)所采用的半導體器件進行分類根據(jù)所采用的半導體器件進行分類 根據(jù)所采用的半導

3、體器件，分為根據(jù)所采用的半導體器件，分為兩大類兩大類。 雙極型集成電路：雙極型集成電路：采用雙極型半導體器件作為元件。主要采用雙極型半導體器件作為元件。主要特點是速度快、負載能力強，但功耗較大、集成度較低。特點是速度快、負載能力強，但功耗較大、集成度較低。 單極型集成電路單極型集成電路(MOS(MOS集成電路集成電路): ): 采用金屬采用金屬- -氧化物半導體氧化物半導體場效應管場效應管( (MetelMetel Oxide Semiconductor Field Effect Oxide Semiconductor Field Effect TraTra- -nsisternsister)

4、 )作為元件。主要特點是結(jié)構簡單、制造方便、集成度作為元件。主要特點是結(jié)構簡單、制造方便、集成度高、功耗低，但速度相對高、功耗低，但速度相對雙極型雙極型較慢。較慢。5 雙極型集成電路分為：雙極型集成電路分為： 晶體管晶體管- -晶體管邏輯電路晶體管邏輯電路TTL(Transistor Transistor TTL(Transistor Transistor Logic)Logic) 發(fā)射極耦合邏輯電路發(fā)射極耦合邏輯電路(Emitter Coupled Logic)(Emitter Coupled Logic) 集成注入邏輯電路集成注入邏輯電路I I2 2L(Integrated Injecti

5、on Logic)L(Integrated Injection Logic) TTL電路的電路的“性能價格比性能價格比”較佳，應用最廣泛。較佳，應用最廣泛。 MOS集成電路分為：集成電路分為： PMOS( P-channel Metel Oxide Semiconductor) NMOS(N-channel Metel Oxide Semiconductor) CMOS(Complement Metal OxideSemiconductor) CMOS電路應用較普遍，因為它不但適用于通用邏電電路應用較普遍，因為它不但適用于通用邏電路的設計，而且綜合性能好路的設計，而且綜合性能好 。6二根據(jù)集成

6、電路規(guī)模的大小進行分類二根據(jù)集成電路規(guī)模的大小進行分類 根據(jù)一片集成電路芯片上包含的邏輯門個數(shù)或元件個數(shù)根據(jù)一片集成電路芯片上包含的邏輯門個數(shù)或元件個數(shù)，分為，分為 SSI 、MSI 、LSI 、VLSI。 1. SSI (Small Scale Integration : 邏輯門數(shù)小于邏輯門數(shù)小于10 門門(或或元件數(shù)小于元件數(shù)小于100個個)； 2. MSI (Medium Scale Integration ) : 邏輯門數(shù)為邏輯門數(shù)為10 門門99 門門(或元件數(shù)或元件數(shù)100個個999個個)； 3. LSI (Large Scale Integration ) : 邏輯門數(shù)為邏輯門數(shù)

7、為100 門門9999 門門(或元件數(shù)或元件數(shù)1000個個99999個個)； 4. VLSI (Very Large Scale Integration) : 邏輯門數(shù)大于邏輯門數(shù)大于10000 門門(或元件數(shù)大于或元件數(shù)大于100000個個)。 7三根據(jù)設計方法和功能定義分類三根據(jù)設計方法和功能定義分類根據(jù)設計方法和功能定義通?？煞譃槿缦赂鶕?jù)設計方法和功能定義通?？煞譃槿缦?類：類： 1. 非定制電路（又稱為標準集成電路）非定制電路（又稱為標準集成電路） 2. 全定制電路（又稱為專用集成電路）全定制電路（又稱為專用集成電路） 3. 半定制電路半定制電路 83.2 3.2 半導體器件的開關特性

8、半導體器件的開關特性 數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和MOS管等器件一般是管等器件一般是以開關方式運用的，工作狀態(tài)相當于相當于開關的以開關方式運用的，工作狀態(tài)相當于相當于開關的“接通接通”與與“斷開斷開”。 數(shù)字系統(tǒng)中的半導體器件運用在開關頻率十分高的電路中數(shù)字系統(tǒng)中的半導體器件運用在開關頻率十分高的電路中，研究其開關特性時，不僅要研究它們在導通與截止兩種狀態(tài)，研究其開關特性時，不僅要研究它們在導通與截止兩種狀態(tài)下的下的靜止特性靜止特性，而且還要分析它們在導通和截止狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)，而且還要分析它們在導通和截止狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變過程，即變過程，即動態(tài)特性動態(tài)特性。93.

9、2.1 3.2.1 晶體二極管的開關特性晶體二極管的開關特性一靜態(tài)特性一靜態(tài)特性 靜態(tài)特性是指二極管在導通和截止兩種穩(wěn)定狀態(tài)下的特性。靜態(tài)特性是指二極管在導通和截止兩種穩(wěn)定狀態(tài)下的特性。典型二極典型二極管的靜態(tài)特性曲線為：管的靜態(tài)特性曲線為：常見外形圖常見外形圖10 1. 正向特性正向特性 ： 門檻電壓門檻電壓 ( VTH )：使二極管開始導通的正向電壓，一般鍺管約使二極管開始導通的正向電壓，一般鍺管約0.1V，硅管約，硅管約0.5V。 正向電壓正向電壓 VF VTH：管子截止，電阻很大、正向電流管子截止，電阻很大、正向電流 IF 接近于接近于0，二極管類似于開關的斷開狀態(tài)，二極管類似于開關的

10、斷開狀態(tài) ； 正向電壓正向電壓 VF = VTH：管子開始導通，正向電流管子開始導通，正向電流 IF 開始上升；開始上升； 正向電壓正向電壓 VF VTH ：管子充分導通管子充分導通(導通電壓一般鍺管約導通電壓一般鍺管約0.3V，硅管約硅管約 0.7V，通常，通常稱為導通電壓稱為導通電壓) ，電阻很小，正向電流，電阻很小，正向電流IF 急劇增加急劇增加，二，二 極管類似于開關的接通狀態(tài)。極管類似于開關的接通狀態(tài)。11 2 2 反向特性反向特性 二極管在反向電壓二極管在反向電壓 VR 作用下，處于截止狀態(tài)，反向電阻作用下，處于截止狀態(tài)，反向電阻很大，反向電流很大，反向電流 IR 很小（將其稱為反

11、向飽和電流，用很小（將其稱為反向飽和電流，用 IS 表示表示，通常可忽略不計），二極管的狀態(tài)類似于開關斷開。而且反，通常可忽略不計），二極管的狀態(tài)類似于開關斷開。而且反向電壓在一定范圍內(nèi)變化基本不引起反向電流的變化。向電壓在一定范圍內(nèi)變化基本不引起反向電流的變化。 正向?qū)〞r可能因電流過大而導致二極管燒壞。組成實正向?qū)〞r可能因電流過大而導致二極管燒壞。組成實際電路時通常要串接一只電阻際電路時通常要串接一只電阻 R，以限制二極管的正向電流；，以限制二極管的正向電流； 反向電壓超過某個極限值時，將使反向電流反向電壓超過某個極限值時，將使反向電流IR突然猛增突然猛增，致使二極管被擊穿（通常將該反向

12、電壓極限值稱為反向擊穿，致使二極管被擊穿（通常將該反向電壓極限值稱為反向擊穿電壓電壓VBR），一般不允許反向電壓超過此值。），一般不允許反向電壓超過此值。使用注意事項使用注意事項! !12注意：注意： 圖中忽略了二極管的正向壓降。圖中忽略了二極管的正向壓降。 由于二極管的單向?qū)щ娦?，所以在?shù)字電路中經(jīng)常把它當由于二極管的單向?qū)щ娦?，所以在?shù)字電路中經(jīng)常把它當作開關使用。作開關使用。二極管開關電路及等效電路13二二. . 動態(tài)特性動態(tài)特性 二極管的動態(tài)特性是指二極管在導通與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)二極管的動態(tài)特性是指二極管在導通與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的特性，它表現(xiàn)在完成兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要一換過程中的

13、特性，它表現(xiàn)在完成兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要一定的時間。為此，引入了定的時間。為此，引入了反向恢復時間反向恢復時間和和開通時間開通時間的概念。的概念。1. 1. 反向恢復時間反向恢復時間 反向恢復時間：反向恢復時間：二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂顾枰亩O管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂顾枰?時間稱為反向恢復時間。時間稱為反向恢復時間。 當作用在二極管兩端的電壓由正向?qū)妷寒斪饔迷诙O管兩端的電壓由正向?qū)妷篤 VF F 轉(zhuǎn)為反向轉(zhuǎn)為反向截止電壓截止電壓 V VR R 時，在理想情況下二極管應該立即由導通轉(zhuǎn)為截時，在理想情況下二極管應該立即由導通轉(zhuǎn)為截止，電路中只存在極小的反向電流。止，電路中只存在極

14、小的反向電流。14 2. 2. 開通時間開通時間 開通時間：開通時間：二極管從反向截止到正向?qū)ǖ臅r間稱為開二極管從反向截止到正向?qū)ǖ臅r間稱為開通時間。通時間。 由于由于PN結(jié)在正向電壓作用下空間電荷區(qū)迅速變窄，正結(jié)在正向電壓作用下空間電荷區(qū)迅速變窄，正向電阻很小，因而它在導通過程中及導通以后，正向壓降都向電阻很小，因而它在導通過程中及導通以后，正向壓降都很小，故電路中的正向電流很小，故電路中的正向電流IF VF/R。而且加入輸入電壓。而且加入輸入電壓VF后，回路電流幾乎是立即達到后，回路電流幾乎是立即達到IF的最大值。的最大值。 即：即：二極管的開通時間很短，對開關速度影響很小，相二極管的

15、開通時間很短，對開關速度影響很小，相對反向恢復時間而言幾乎可以忽略不計。對反向恢復時間而言幾乎可以忽略不計。15 3.2.2 3.2.2 晶體三極管的開關特性晶體三極管的開關特性各種不同三極管的實物圖16 晶體三極管由集電結(jié)和發(fā)射結(jié)兩個晶體三極管由集電結(jié)和發(fā)射結(jié)兩個PN結(jié)構成。三極管結(jié)構成。三極管有截止、放大、飽和有截止、放大、飽和3種工作狀態(tài)。種工作狀態(tài)。 一個用一個用NPN型共發(fā)射極晶體三極管組成的簡單電路及其型共發(fā)射極晶體三極管組成的簡單電路及其輸出特性曲線如下圖所示。輸出特性曲線如下圖所示。一靜態(tài)特性一靜態(tài)特性173. 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) vB VTH，并達到一定值并達到一定值 ，兩個，

16、兩個PN結(jié)均為正偏，結(jié)均為正偏，iB IBS(基極基極臨界飽和電流臨界飽和電流) VCC/Rc ,此時此時iC = ICS(集電極飽和電流集電極飽和電流)VCC/Rc。三。三極管呈現(xiàn)低阻抗，極管呈現(xiàn)低阻抗，類似于開關接通類似于開關接通。1. 截止狀態(tài)截止狀態(tài) vI0，兩個，兩個PN結(jié)均為反偏，結(jié)均為反偏，iB0,iC 0,vCE VCC。三極管呈。三極管呈現(xiàn)高阻抗，現(xiàn)高阻抗，類似于開關斷開類似于開關斷開。 2. 放大狀態(tài)放大狀態(tài) vI VTH ，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，iC =iB 。電路工作特點：電路工作特點：18 晶體三極管在截止與飽和這兩種穩(wěn)態(tài)下的特性稱為三極晶體

17、三極管在截止與飽和這兩種穩(wěn)態(tài)下的特性稱為三極管的管的靜態(tài)開關特性靜態(tài)開關特性。 在數(shù)字邏輯電路中，三極管相當于一個由基極信號控制的在數(shù)字邏輯電路中，三極管相當于一個由基極信號控制的無觸點開關，其作用對應于觸點開關的無觸點開關，其作用對應于觸點開關的“閉合閉合”與與“斷開斷開”。 上述共發(fā)射極晶體三極管電路在三極管上述共發(fā)射極晶體三極管電路在三極管截止與飽和截止與飽和狀態(tài)下狀態(tài)下的等效電路如下圖所示。的等效電路如下圖所示。19 3.3 3.3 邏邏 輯輯 門門 電電 路路 實現(xiàn)基本邏輯運算和常用復合邏輯運算的邏輯器件統(tǒng)稱實現(xiàn)基本邏輯運算和常用復合邏輯運算的邏輯器件統(tǒng)稱為邏輯門電路，它們是組成數(shù)字

18、系統(tǒng)的為邏輯門電路，它們是組成數(shù)字系統(tǒng)的基本單元電路?；締卧娐?。 以以TTLTTL集成邏輯門和集成邏輯門和CMOSCMOS集成邏輯為例進行介紹。集成邏輯為例進行介紹。 要求：要求：重點掌握集成邏輯門電路的功能和外部特性，以重點掌握集成邏輯門電路的功能和外部特性，以及器件的使用方法。及器件的使用方法。對其內(nèi)部結(jié)構和工作原理只要求作一般對其內(nèi)部結(jié)構和工作原理只要求作一般了解。了解。20二二. . 與門與門一個由二極管構成的一個由二極管構成的2 2輸入與門電路如下圖所示。輸入與門電路如下圖所示。A/V B/ VF/V0 00 +5+5 0+5 +5000+5A BF0 00 11 01 1000

19、121三三. . 或門或門一個由二極管構成的一個由二極管構成的2 2輸入或門電路如下圖所示。輸入或門電路如下圖所示。A/V B/ VF/V0 00 +5+5 0+5 +50+5+5+5A BF0 00 11 01 10111223.3.2 TTL 3.3.2 TTL 集成邏輯門電路集成邏輯門電路 TTL(Transistor Transistor Logic)電路是晶體管電路是晶體管- 晶體晶體管邏輯電路的簡稱。管邏輯電路的簡稱。60年代問世，經(jīng)過對電路結(jié)構和工藝年代問世，經(jīng)過對電路結(jié)構和工藝的不斷改進，性能得到不斷改善，至今仍被廣泛應用于各的不斷改進，性能得到不斷改善，至今仍被廣泛應用于各種

20、邏輯電路和數(shù)字系統(tǒng)中。種邏輯電路和數(shù)字系統(tǒng)中。 TTL電路的功耗大、線路較復雜，使其集成度受到一電路的功耗大、線路較復雜，使其集成度受到一定的限制，故廣泛應用于中小規(guī)模邏輯電路中。定的限制，故廣泛應用于中小規(guī)模邏輯電路中。23主要外部特性參數(shù)主要外部特性參數(shù) TTL與非門的主要外部特性參數(shù)有輸出邏輯電平、開門與非門的主要外部特性參數(shù)有輸出邏輯電平、開門電平、關門電平、扇入系數(shù)、扇出系數(shù)、平均傳輸時延和空電平、關門電平、扇入系數(shù)、扇出系數(shù)、平均傳輸時延和空載功耗等。載功耗等。 (2) 輸出低電平輸出低電平VOL：輸出低電平輸出低電平VoL是指輸入全為高電平是指輸入全為高電平時的輸出電平。時的輸出

21、電平。VOL的典型值是的典型值是0.3V，產(chǎn)品規(guī)范值為，產(chǎn)品規(guī)范值為VOL0.4V。 (1) 輸出高電平輸出高電平VOH ：輸出高電平輸出高電平VOH是指至少有一個輸入是指至少有一個輸入端接低電平時的輸出電平。端接低電平時的輸出電平。VOH的典型值是的典型值是3.6V。產(chǎn)品規(guī)范值。產(chǎn)品規(guī)范值為為VOH2.4V。24 (3) 開門電平開門電平VO N ：開門電平開門電平VON是指保證與非門輸出為是指保證與非門輸出為低電平時所允許的最小輸入高電平，它表示使與非門開通的低電平時所允許的最小輸入高電平，它表示使與非門開通的輸入高電平最小值。輸入高電平最小值。 VON的典型值是的典型值是1.5V，產(chǎn)品規(guī)

22、范值為，產(chǎn)品規(guī)范值為VON1.8V。開門電平。開門電平的大小反映了高電平抗干擾能力，的大小反映了高電平抗干擾能力，VON 愈小，在輸入高電平時愈小，在輸入高電平時的抗干擾能力愈強。的抗干擾能力愈強。 (4) 關門電平關門電平VOFF ：關門電平關門電平VOFF是指保證與非門輸出為是指保證與非門輸出為高電平時所允許的最大輸入低電平，它表示使與非門關斷的高電平時所允許的最大輸入低電平，它表示使與非門關斷的輸入低電平最大值。輸入低電平最大值。 VOFF 的典型值是的典型值是1.3V，產(chǎn)品規(guī)范值，產(chǎn)品規(guī)范值VOFF0.8V。關門電平。關門電平的大小反映了低電平抗干擾能力，的大小反映了低電平抗干擾能力，

23、VOFF越大，在輸入低電平越大，在輸入低電平時的抗干擾能力越強。時的抗干擾能力越強。25 (5) (5) 扇入系數(shù)扇入系數(shù)N Ni i ：指與非門提供的輸入端數(shù)目。指與非門提供的輸入端數(shù)目。 NiNi是由制造廠家安排的，一是由制造廠家安排的，一 般般NiNi為為2 25 5，最多不超過，最多不超過8 8。當應用中要求輸入端數(shù)目超過。當應用中要求輸入端數(shù)目超過N Ni i時，可通過分級實現(xiàn)的方時，可通過分級實現(xiàn)的方法減少對扇入系數(shù)的要求。法減少對扇入系數(shù)的要求。 (6) 扇出系數(shù)扇出系數(shù)No：指允許與非門輸出端連接同類門的最指允許與非門輸出端連接同類門的最多個數(shù)。多個數(shù)。 它反映了與非門的帶負載

24、能力它反映了與非門的帶負載能力.典型典型TTL與非門的扇出系與非門的扇出系數(shù)數(shù)No8。26 (7) 平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間tpd: 指一個矩形波信號從與非門輸入指一個矩形波信號從與非門輸入端傳到與非門輸出端端傳到與非門輸出端(反相輸出反相輸出)所延遲的時間。所延遲的時間。 通常將從輸入波上沿中點到輸出波下沿中點的時間延遲稱通常將從輸入波上沿中點到輸出波下沿中點的時間延遲稱為為導通延遲時間導通延遲時間t tpHLpHL；從輸入波下沿中點到輸出波上沿中點的；從輸入波下沿中點到輸出波上沿中點的時間延遲稱為時間延遲稱為截止延遲時間截止延遲時間t tpLHpLH。 平均延遲時間定義為平均延遲時

25、間定義為 tpd = ( tpHL+ tpLH )/2 平均延遲時間是反映與非門開關速度的一個重要參數(shù)。平均延遲時間是反映與非門開關速度的一個重要參數(shù)。tpd 的典型值約的典型值約10ns ，一般小于，一般小于40ns。27 (8) 空載功耗空載功耗P：平均功耗指在空載條件下工作時所消耗平均功耗指在空載條件下工作時所消耗的平均電功率。的平均電功率。 通常將輸出為低電平時的功耗稱為通常將輸出為低電平時的功耗稱為空載導通功耗空載導通功耗PON，輸出為高電平時的功耗稱為輸出為高電平時的功耗稱為空載截止功耗空載截止功耗POFF ，一般，一般PON大大于于POFF 。 平均功耗平均功耗 P =(PON

26、+ POFF)/2 TTL與非門的平均功耗一般為與非門的平均功耗一般為20mW左右。左右。 有關各種邏輯門的具體參數(shù)可在使用時查閱有關集成有關各種邏輯門的具體參數(shù)可在使用時查閱有關集成電路手冊和產(chǎn)品說明書。電路手冊和產(chǎn)品說明書。28二二. . 常用常用TTLTTL集成邏輯門集成邏輯門 常用的TTL集成邏輯門有與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等不同功能的產(chǎn)品。各種集成邏輯門屬于小規(guī)模集成電路，下圖所示為幾種常用邏輯門的芯片實物圖。 29 基本邏輯門是指實現(xiàn)基本邏輯門是指實現(xiàn)3種基本邏輯運算的與門、或門和非種基本邏輯運算的與門、或門和非門。常用的門。常用的TTL與門集成電路芯片有

27、四與門集成電路芯片有四2輸入與門輸入與門7408，三，三3輸入與門輸入與門7411等。例如：等。例如：1. 1. 基本邏輯門基本邏輯門302 2、 復合邏輯門復合邏輯門 復合邏輯門是指實現(xiàn)復合邏輯運算的與非門、復合邏輯門是指實現(xiàn)復合邏輯運算的與非門、或非門、與或非門、異或門等?；蚍情T、與或非門、異或門等。(1)(1)與非門與非門 常用的常用的TTL與非門集成電路芯片有四與非門集成電路芯片有四2輸入與非門輸入與非門7400，三三3輸入與非門輸入與非門7410，二，二4輸入與非門輸入與非門7420等。等。 312 2、 復合邏輯門復合邏輯門(2) (2) 或非門或非門 常用的常用的TTLTTL或非

28、門集成電路芯片有四或非門集成電路芯片有四2 2輸入或非門輸入或非門74027402，三三3 3輸入或非門輸入或非門74277427等。例如：等。例如：74027402322 2、 復合邏輯門復合邏輯門(3) (3) 與或非門與或非門 常用的常用的TTLTTL與或非門集成電路芯片有雙與或非門集成電路芯片有雙2-22-2與或非門與或非門74517451、3-2-2-33-2-2-3與或非門與或非門74547454等。例如：等。例如：74517451332 2、 復合邏輯門復合邏輯門(4) (4) 異或門異或門 異或門只有兩個輸入端，常用的TTL異或門集成電路芯片有7486等。下圖所示為異或門的邏輯

29、符號和7486 的引腳排列圖。 注意：一般注意：一般TTL邏輯門的輸出是不能并聯(lián)使用的，即兩邏輯門的輸出是不能并聯(lián)使用的，即兩個邏輯門的輸出不能直接對接！個邏輯門的輸出不能直接對接！34 4TTL邏輯門的使用注意事項邏輯門的使用注意事項 TTL TTL邏輯門的電源電壓應滿足邏輯門的電源電壓應滿足5V5V5%5%的要求，電源不能反的要求，電源不能反 接。接。 一般邏輯門的輸出不能并聯(lián)使用（一般邏輯門的輸出不能并聯(lián)使用（OCOC門和三態(tài)門除外），門和三態(tài)門除外）， 也不允許直接與電源或也不允許直接與電源或“地地”相連接。相連接。 對邏輯門的多余輸入端，應根據(jù)不同邏輯門的邏輯要求接對邏輯門的多余輸入

30、端，應根據(jù)不同邏輯門的邏輯要求接 電源、地，或者與其他使用的輸入引腳并接。例如，將與電源、地，或者與其他使用的輸入引腳并接。例如，將與 門和與非門的多余輸入端接電源，或門和或非門的多余輸門和與非門的多余輸入端接電源，或門和或非門的多余輸 入端接地。總之，既要避免多余輸入端懸空造成信號干擾入端接地?？傊?，既要避免多余輸入端懸空造成信號干擾 ，又要保證對多余輸入端的處置不影響正常的邏輯功能。，又要保證對多余輸入端的處置不影響正常的邏輯功能。35 3.4 3.4 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn) 用邏輯函數(shù)表達式描述的各種邏輯問題均可用邏輯門用邏輯函數(shù)表達式描述的各種邏輯問題均可用邏輯門實現(xiàn)，而且實現(xiàn)某

31、一邏輯功能的邏輯電路并不是唯一的。它實現(xiàn)，而且實現(xiàn)某一邏輯功能的邏輯電路并不是唯一的。它不僅與表征該邏輯功能的函數(shù)表達式形式及繁簡有關，而且不僅與表征該邏輯功能的函數(shù)表達式形式及繁簡有關，而且與采用的邏輯門類型有關。與采用的邏輯門類型有關。 由于用邏輯代數(shù)中的與、或、非由于用邏輯代數(shù)中的與、或、非3 3種基本運算可以描述種基本運算可以描述各種不同的邏輯問題，所以使用相應的與門、或門、非門即各種不同的邏輯問題，所以使用相應的與門、或門、非門即可構成實現(xiàn)各種邏輯功能的電路。可構成實現(xiàn)各種邏輯功能的電路。 36例如例如 用用3 3種基本邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù)種基本邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù) DBCB)(AF 采

32、用采用3 3種基本邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù)的必然結(jié)果是在一個種基本邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù)的必然結(jié)果是在一個電路中要同時使用不同類型的邏輯門。實際應用中，人們電路中要同時使用不同類型的邏輯門。實際應用中，人們從電路中邏輯門性能以及類型的一致性考慮，廣泛使用各從電路中邏輯門性能以及類型的一致性考慮，廣泛使用各種復合邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù)功能。種復合邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù)功能。373.4.1 3.4.1 用與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)用與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)用與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)一般步驟：用與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)一般步驟： 第一步：求出函數(shù)的最簡與第一步：求出函數(shù)的最簡與或表達式?；虮磉_式。 第二步：將最簡與第二步：將最簡與或表達式變換

33、成與非或表達式變換成與非與非表達式。與非表達式。 第三步：畫出邏輯電路圖。第三步：畫出邏輯電路圖。例如例如 用與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)用與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù) F(A,B,C,D)=m(0,1,4,5,6,7,8,9,15) 解：解：首先求出函數(shù)的最簡與首先求出函數(shù)的最簡與或表達式或表達式 （假定利用卡諾圖化簡）（假定利用卡諾圖化簡）383.4.2 3.4.2 用或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)用或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)用或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)一般步驟：用或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)一般步驟： 第一步：求出函數(shù)的最簡或第一步：求出函數(shù)的最簡或與表達式。與表達式。 第二步：將最簡或第二步：將最簡或與表達式變換成或非與表達式變換成或非或非表

34、達式?；蚍潜磉_式。 第三步：畫出邏輯電路圖。第三步：畫出邏輯電路圖。例如例如 用或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)用或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)解：解：第一步第一步 求出函數(shù)的最簡或求出函數(shù)的最簡或與表達式與表達式 （假定利用卡諾圖化簡）（假定利用卡諾圖化簡）DCAABDDCACDD)C,B,A,(F39 畫出給定函數(shù)卡諾圖，先合并卡諾圖上的畫出給定函數(shù)卡諾圖，先合并卡諾圖上的0方格，得到反方格，得到反函數(shù)的最簡函數(shù)的最簡“與與-或或”表達式，然后對反函數(shù)的最簡表達式，然后對反函數(shù)的最簡“與與-或或”表達表達式兩邊取反，得到式兩邊取反，得到F的最簡的最簡“或或-與與”表達式。表達式。DCAABDDCACDD)C,B,A,(FDACAD)C,B,A,(F DACAD)AC)(AD)AC)(A D)C,B,F(A, 403.4.3 3.4.3 用與或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)用與或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)用與或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)一般步驟：用與或非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)一般步驟： 第一步：求出給定函數(shù)反函數(shù)的最簡與第一步：求出給定函數(shù)反函數(shù)的最簡與-或表達式?；虮磉_式。 第二步：對反函數(shù)的最簡與第二步：對反函數(shù)的最簡與-或表達式取反，得到原函數(shù)或表達式取反，得到原函數(shù) 的與的與-或或-非表達式。非表達式。 第三步：畫出邏輯電路圖。第三步：畫出邏輯電路圖。例如例如 用與或非門實