簡(jiǎn)單門(mén)電路課件

2.8簡(jiǎn)單門(mén)電路目錄

用晶體管實(shí)現(xiàn)的門(mén)電路

集成門(mén)電路

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)OC門(mén)和三態(tài)門(mén)

計(jì)算機(jī)總線(BUS)實(shí)驗(yàn)ABY與門(mén)+ABY或門(mén)YA非門(mén)+ABY或非門(mén)ABY與非門(mén)邏輯門(mén)邏輯門(mén)在用晶體管實(shí)現(xiàn)邏輯門(mén)電路中，主要用到了三極管的開(kāi)關(guān)特性和二極管的單向?qū)ㄌ匦?。?dǎo)通：二極管兩端加正向電壓

。截止：二極管兩端加反向電壓。二極管單向?qū)ㄐ匀龢O管的開(kāi)關(guān)特性Vi=“1”時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，Vo=“0”Vi=“0”時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，Vo=“1”晶體管的開(kāi)關(guān)特性正向電流RDER3+5VViVoQR2R1S8050R3+5VVoQS8050反向電流RDE0.7V

+5VD2D1ABYR1K0V5V0V

5V

ABY0100001001110.7V

5V根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦栽O(shè)計(jì)與門(mén)電路。利用二極管實(shí)現(xiàn)與門(mén)電路與邏輯真值表Y=A·B與門(mén)ABY與邏輯符號(hào)利用二極管實(shí)現(xiàn)與門(mén)電路與門(mén)根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦栽O(shè)計(jì)與門(mén)電路。+5VD2D1ABYR1K4.3V

D2D1ABR1KY0V

5V

0V

5V

0V

根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦钥梢栽O(shè)計(jì)或門(mén)電路。利用二極管實(shí)現(xiàn)或門(mén)電路或邏輯真值表ABY011000101111Y=A+B或門(mén)利用二極管實(shí)現(xiàn)或門(mén)電路或邏輯符號(hào)+ABYYD2D1ABR1K根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦钥梢栽O(shè)計(jì)或門(mén)電路?；蜷T(mén)AY10015V5V0V

0.2V利用三極管實(shí)現(xiàn)非門(mén)電路非邏輯真值表0.2V

Y=A根據(jù)三極管的開(kāi)關(guān)特性設(shè)計(jì)非門(mén)電路。非門(mén)YA利用三極管實(shí)現(xiàn)非門(mén)電路非邏輯符號(hào)根據(jù)三極管的開(kāi)關(guān)特性設(shè)計(jì)非門(mén)電路。非門(mén)0V

5V

0V

5V

0V

4.3V

0.2V

5V利用晶體管實(shí)現(xiàn)與非門(mén)電路與非邏輯真值表R4D3D1D2+5VBA1KR3+5VYQR2R1

10K4.7K1KABY001011101110Y=A·B根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦院腿龢O管的開(kāi)關(guān)特性設(shè)計(jì)與非門(mén)電路。與非門(mén)與門(mén)

非門(mén)利用晶體管實(shí)現(xiàn)與非門(mén)電路ABY與非邏輯符號(hào)R4D3D1D2+5VBA1KR3+5VYQR2R1

10K4.7K1K根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦院腿龢O管的開(kāi)關(guān)特性設(shè)計(jì)與非門(mén)電路。與非門(mén)ABY0100011001100V

5V

0V5V

0V

4.3V0.2V

5V

R4D1D2BA1KR3+5VYQR2R1

10K4.7K1K利用晶體管實(shí)現(xiàn)或非門(mén)電路或非邏輯真值表Y=A+B根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦院腿龢O管的開(kāi)關(guān)特性設(shè)計(jì)或非門(mén)電路。或非門(mén)或門(mén)

非門(mén)利用晶體管實(shí)現(xiàn)或非門(mén)電路或非邏輯真值表

R4D1D2BA1KR3+5VYQR2R1

10K4.7K1K+ABY根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦院腿龢O管的開(kāi)關(guān)特性設(shè)計(jì)或非門(mén)電路?；蚍情T(mén)目錄

用晶體管實(shí)現(xiàn)的門(mén)電路

集成門(mén)電路

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)OC門(mén)和三態(tài)門(mén)

計(jì)算機(jī)總線(BUS)實(shí)驗(yàn)集成電路（IntegratedCircuit）是一種微型電子器件或部件，即采用半導(dǎo)體制造工藝，將元器件和連線集成在一塊硅基片上，構(gòu)成的特定功能的電子電路，在電路中常用字母“IC”表示。。+ABYABYYAABY+ABY集成門(mén)電路的形成過(guò)程集成電路的概念集成電路的分類(lèi)集成電路按其功能、結(jié)構(gòu)的不同，可以分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和數(shù)/?；旌霞呻娐啡箢?lèi)。模擬集成電路又稱(chēng)線性電路，用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)數(shù)字集成電路用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào)集成電路的分類(lèi)集成電路按集成度高低的不同，即包含的門(mén)電路或元器件數(shù)量，可分為：分類(lèi)門(mén)的個(gè)數(shù)典型的集成電路小規(guī)模集成電路最多12個(gè)邏輯門(mén)、觸發(fā)器中規(guī)模集成電路12～99計(jì)數(shù)器、加法器大規(guī)模集成電路100～9999小型存儲(chǔ)器、門(mén)陣列超大規(guī)模集成電路10000～99999微控制器特大規(guī)模集成電路106以上32位ARM處理器集成電路的分類(lèi)集成電路按導(dǎo)電類(lèi)型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路,它們都是數(shù)字集成電路。雙極型集成電路制作工藝復(fù)雜，功耗較大，代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類(lèi)型單極型集成電路制作工藝簡(jiǎn)單，功耗也較低，易于制成大規(guī)模集成電路，代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類(lèi)型用雙極工藝制造的TTL、ECL系列產(chǎn)品1從誕生到發(fā)展的過(guò)程COMS系列產(chǎn)品2具有雙極和COMS特點(diǎn)的BiC-MOS3盡管系列品種很多，但它們?cè)谶壿嫻δ芊矫孢€是一樣的，只不過(guò)在處理信號(hào)的速度、功率與驅(qū)動(dòng)能力等方面各有所不同。根據(jù)集成電路從誕生到發(fā)展的成長(zhǎng)過(guò)程，大致可以分為：集成電路的分類(lèi)TTL電路工作電壓為5V，其制作工藝復(fù)雜，功耗較大，典型的TTL電路：74系列。20世紀(jì)70年代，制作工藝簡(jiǎn)單，待機(jī)時(shí)接近零功耗的COMS電路誕生，工作電壓為3～18V，典型電路：4000/14000、74C/74H、74HC等系列。80年代前半期，74HC系列電路被美國(guó)JEDEC標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化，從此確立了該系列產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件中的核心地位。

CMOS器件的特點(diǎn)與雙極型TTL相比，CMOS器件主要有以下優(yōu)點(diǎn)：低壓與寬壓功耗低噪聲容量大容易集成輸入阻抗高與雙極型TTL的5V相比，CMOS器件的工作電壓為3～18V，工作電壓更低、范圍更寬。使用CMOS器件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，由于輸入信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間非常短，貫穿電流所引起的功耗非常少。功耗低是CMOS器件擁有巨大市場(chǎng)的最大原因。CMOS具有更寬的噪聲容量。數(shù)字電路的噪聲容量由輸出振幅的最小值與輸入信號(hào)的最小必要振幅之差來(lái)定義。差值越大，對(duì)于電源/GND線或由信號(hào)線產(chǎn)生的突發(fā)噪聲來(lái)說(shuō)，越不容易引起誤動(dòng)作。由于CMOS的低功耗特征，在發(fā)熱問(wèn)題上比雙極器件更優(yōu)越，有利于集成化。實(shí)際的CMOS器件輸入級(jí)都配備有保護(hù)電路二極管或MOS晶體管，這些器件通常是反向偏置，所以具有幾十MΩ以上的輸入阻抗。74HC00為二輸入四與非門(mén)。14813111210912345671A1B1Y2A2B2YGNDVcc3A3B3Y4A4B4Y常用的集成門(mén)電路1481311121091234567A1Y1A2Y2A3Y3GNDVccA6Y6A5Y5A4Y474HC04的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路如下。常用的集成門(mén)電路①采用了比較先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)，線路較為復(fù)雜。②它功能齊全、可靠性高。③輸入阻抗高、輸出驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、功耗低、工作速度快。④所有輸入、輸出端都加了二極管箝位保護(hù)。集成門(mén)電路的特點(diǎn)集成門(mén)電路的特點(diǎn)目錄

用晶體管實(shí)現(xiàn)的門(mén)電路

集成門(mén)電路

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)OC門(mén)和三態(tài)門(mén)

計(jì)算機(jī)總線(BUS)實(shí)驗(yàn)

門(mén)電路的組成8個(gè)單刀雙擲的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于產(chǎn)生高電平邏輯“1”和低電平邏輯“0”。K1~K8

邏輯撥碼開(kāi)關(guān)與LED發(fā)光二極管顯示電路

門(mén)電路的組成D1~D8為共陽(yáng)極LED驅(qū)動(dòng)邏輯撥碼開(kāi)關(guān)與LED發(fā)光二極管顯示電路

門(mén)電路的組成邏輯撥碼開(kāi)關(guān)與LED發(fā)光二極管顯示電路U1與U2為74HC04反相器+K1~K8的工作原理8個(gè)單刀雙擲的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于產(chǎn)生高電平邏輯“1”和低電平邏輯“0”。K1~K8

以單個(gè)電路為例進(jìn)行說(shuō)明K1~K8的工作原理1產(chǎn)生邏輯高電平“1”0產(chǎn)生邏輯低電平“0”0

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)原理0000000000H●●●●

●●●●K8~K1HEXD8~D1邏輯撥碼開(kāi)關(guān)與LED發(fā)光二極管顯示電路0000000000000000

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)原理0000000000H●●●●

●●●●0000000101H●●●●●●●★K8~K1HEXD8~D1邏輯撥碼開(kāi)關(guān)與LED發(fā)光二極管顯示電路1000000010000000

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)原理0000000000H●●●●

●●●●0000000101H●●●●●●●★0000001002H●●●●●●★●K8~K1HEXD8~D1邏輯撥碼開(kāi)關(guān)與LED發(fā)光二極管顯示電路0100000001000000

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)原理0000000000H●●●●

●●●●0000000101H●●●●●●●★0000001002H●●●●●●★●0000001103H●●●●●●★★………………K8~K1HEXD8~D1111111110FFH★★★★★★★★邏輯撥碼開(kāi)關(guān)與LED發(fā)光二極管顯示電路11000000實(shí)驗(yàn)結(jié)論Next28

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)結(jié)論①

8位二進(jìn)制數(shù)可以表達(dá)0~255種狀態(tài)。可以將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的表示形式，用LED顯示數(shù)據(jù)的狀態(tài)。因此，常將LED顯示器作為人與計(jì)算機(jī)之間的信息交互界面。實(shí)驗(yàn)結(jié)論目錄

用晶體管實(shí)現(xiàn)的門(mén)電路

集成門(mén)電路

門(mén)電路實(shí)驗(yàn)OC門(mén)和三態(tài)門(mén)

計(jì)算機(jī)總線(BUS)實(shí)驗(yàn)OC門(mén)又稱(chēng)集電極開(kāi)路與非門(mén)。高阻態(tài)當(dāng)三極管Q截止時(shí)，輸出為“高阻”狀態(tài)。當(dāng)處于高阻態(tài)時(shí)，電路與負(fù)載之間相當(dāng)于開(kāi)路，輸出端對(duì)地電阻和對(duì)電源端的電阻都近似為無(wú)窮大。R3+5V1K+R4D3D1D25VBA1KYQR2R1

10K4.7K0V

5V

0.2V

(OpenCollector)

OC門(mén)

OC門(mén)可以輸出低電平和高阻兩種狀態(tài)。當(dāng)處于高阻態(tài)時(shí)，電路與負(fù)載之間相當(dāng)于開(kāi)路，輸出端對(duì)地電阻和對(duì)電源端的電阻都近似為無(wú)窮大。ABYOC門(mén)電路符號(hào)OC門(mén)真值表ABY01高阻00高阻10高阻110

OC門(mén)結(jié)論：0

1

0

0

OC門(mén)的線與功能分析。

只要有1個(gè)OC門(mén)輸出低電平，則總輸出Y就為低電平，只有當(dāng)所有OC門(mén)輸出狀態(tài)為高阻態(tài)時(shí)，總輸出Y才被電阻R拉為高電平，這就是“線與”功能。高阻

高阻高阻0

VCCABCDEFYOC門(mén)線與電路

OC門(mén)線與功能R①

OC門(mén)為集電極開(kāi)路。②

OC門(mén)可以輸出兩種狀態(tài)：低電平和高阻態(tài)。③

OC門(mén)處于高阻態(tài)時(shí)，電路與負(fù)載之間相當(dāng)于開(kāi)路。④

OC門(mén)具有線與、邏輯電平轉(zhuǎn)換、晶體管驅(qū)動(dòng)等功能。OC門(mén)電路的特點(diǎn)

OC門(mén)電路的特點(diǎn)Y=AENAYAYEN或三態(tài)非門(mén)三態(tài)門(mén)是指輸出有3種狀態(tài)，除了“高”、“低”兩種狀態(tài)以外，還有“高阻”態(tài)，它是在邏輯門(mén)的基礎(chǔ)上加上使能控制信號(hào)和控制電路構(gòu)成的，即通過(guò)1個(gè)額外的輸入控制端來(lái)控制三態(tài)門(mén)進(jìn)入“高阻”態(tài)。0011X高阻010ENAY使能端三態(tài)門(mén)ENn為1時(shí)輸出為高阻態(tài)。ENn為0時(shí)非門(mén)可以正常工作。EN1A1A2AnENn信號(hào)傳輸通道EN2出錯(cuò)01010三態(tài)門(mén)多個(gè)非門(mén)設(shè)備之間通信演示多個(gè)三態(tài)門(mén)設(shè)備之間通信演示EN1A1A2AnENn信號(hào)傳輸通道10

10

10

EN2010101ENn為1時(shí)輸出為高阻態(tài)。ENn為0時(shí)非門(mén)可以正常工作。三態(tài)門(mén)多個(gè)三態(tài)門(mén)設(shè)備之間通信演示設(shè)備2設(shè)備1設(shè)備6計(jì)算機(jī)總線設(shè)備3設(shè)備4設(shè)備5在計(jì)算機(jī)中常常需要多個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行相互通信。若將所有設(shè)備兩兩相連需要n(n-1)/2條連接線。設(shè)備6設(shè)備5設(shè)備4設(shè)備3設(shè)備2設(shè)備1datadatadatadata

data

data

為了簡(jiǎn)化線路，可以將相互通信的多個(gè)器件連接到一條線上，我們稱(chēng)之為總線，即用一個(gè)傳輸通道以選通的方式傳送多路信號(hào)，分時(shí)實(shí)現(xiàn)多路信息的采集。計(jì)算機(jī)總線①系統(tǒng)中多個(gè)設(shè)備使用同一個(gè)傳輸通道，傳送多路信號(hào)。②系統(tǒng)分時(shí)采集多路信息。③總線上各器件互不影響。④各器件的輸出