电工电子基本逻辑运算.ppt
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1、8.2 基本逻辑运算基本逻辑运算 8.3 常用复合逻辑常用复合逻辑 8.4 集成逻辑门集成逻辑门 第第8章章 基本逻辑运算及集成逻辑门基本逻辑运算及集成逻辑门 一、基本逻辑运算一、基本逻辑运算设:开关闭合设:开关闭合=“1 1”开关不闭合开关不闭合=“0 0”灯亮,灯亮,L=1L=1 灯不亮,灯不亮,L=0L=0 8.2 8.2 基本逻辑运算基本逻辑运算 与与逻逻辑辑只只有有当当决决定定一一件件事事情情的的条条件件全全部部具具备备之之后后,这件事情才会发生。这件事情才会发生。1 1与运算与运算与逻辑表达式:与逻辑表达式:AB灯灯L不闭合不闭合不闭合不闭合闭合闭合闭合闭合不闭合不闭合闭合闭合不闭
2、合不闭合闭合闭合不不亮亮不亮不亮不亮不亮亮亮0101BLA0011输输 入入0001输出输出 与与逻辑真值表逻辑真值表2 2或运算或运算或逻辑表达式:或逻辑表达式:LA+B 或或逻逻辑辑当当决决定定一一件件事事情情的的几几个个条条件件中中,只只要要有有一一个或一个以上条件具备,这件事情就发生。个或一个以上条件具备,这件事情就发生。AB灯灯L不闭合不闭合不闭合不闭合闭合闭合闭合闭合不闭合不闭合闭合闭合不闭合不闭合闭合闭合不不亮亮亮亮亮亮亮亮0101BLA0011输输 入入0111输出输出 或逻辑真值表或逻辑真值表3 3非运算非运算 非非逻逻辑辑某某事事情情发发生生与与否否,仅仅取取决决于于一一个
3、个条条件件,而而且且是是对对该该条条件件的的否否定定。即即条条件件具具备备时时事事情情不不发发生生;条件不具备时事情才发生。条件不具备时事情才发生。A灯灯L闭合闭合不闭合不闭合不不亮亮亮亮LA0110非非逻辑真值表逻辑真值表非逻辑表达式:非逻辑表达式:8.3、常用复合逻辑、常用复合逻辑 2 2或非或非 由或运算和非由或运算和非运算组合而成。运算组合而成。1 1与非与非 由与运算由与运算 和非和非运算组合而成。运算组合而成。0101BLA0011输输 入入1110输出输出“与与非非”真值真值表表0101BLA0011输输 入入1000输出输出“或或非非”真值真值表表3 3“异或异或”和和“同或同
4、或”异或是一种异或是一种二变量二变量逻辑运算,逻辑运算,当两个变量取值相同时,逻当两个变量取值相同时,逻辑函数值为辑函数值为0 0;当两个变量取值不同时,逻辑函数值为;当两个变量取值不同时,逻辑函数值为1 1。0101BLA0011输输 入入0110输出输出“异或异或”真值真值表表异或的逻辑表达式为:异或的逻辑表达式为:(1)两变量的两变量的“异或逻辑异或逻辑”和和“同或逻辑同或逻辑”互为反互为反函数。函数。BAL=A=+B两变量的两变量的“异或逻辑异或逻辑”和和“同或逻辑同或逻辑”互为反函互为反函数。数。图图 2 11 多变量的多变量的“异或异或”电路电路 (2)多变量的多变量的“异或异或”
5、及及“同或同或”逻辑逻辑 多变量的“异或”或“同或”运算,要利用两变量的“异或门”或“同或门”来实现。图图 2 12 多变量多变量的的“同或同或”电路电路由图2-11(a)得:由图2-11(b)得:由图2-12(a)得:由图2-12(b)得:(2)偶数个变量的“同或”,等于这偶数个变量的“异或”之非。如:AB=ABCD=奇数个变量的“同或”,等于这奇数个变量的“异或”。如:ABC=将将0,1值代入多变量的异或式中可得出如下结论。值代入多变量的异或式中可得出如下结论。(1)奇数个“1”相异或结果为1;偶数个1相异或结果为0。2.2.5逻辑运算的优先级别逻辑运算的优先级别逻辑运算的优先级别决定了逻
6、辑运算的先后顺序。在求解逻辑函数时,应首先进行级别高的逻辑运算。各种逻辑运算的优先级别,由高到低的排序如下:长非号是指非号下有多个变量的非号。2.2.6逻辑运算的完备性(略)逻辑运算的完备性(略)2.2.7 正负逻辑正负逻辑在数字系统中,逻辑值是用逻辑电平表示的。若用逻辑高电平UH表示逻辑“真”,用逻辑低电平UL表示逻辑“假”,则称为正逻辑;反之,则称为负逻辑。表表2-5 电位关系与正、电位关系与正、负逻辑负逻辑同样的方法可得到正与等于负或,同样的方法可得到正与等于负或,正异或等于负同或。正异或等于负同或。集成门电路的分类集成门电路的分类1.按内部有源器件的不同分为:按内部有源器件的不同分为:
7、双极型晶体管集成门电路:双极型晶体管集成门电路:LSTTL、ECL、I2L单极型单极型MOS集成门电路:集成门电路:CMOS、NMOS、PMOS、LDMOS、VDMOS晶体管和晶体管和MOS管集成门电路:管集成门电路:BiCMOS2.按集成度分为:按集成度分为:SSI(小规模(小规模IC)、)、MSI(中规模(中规模IC)、)、LSI(大规模(大规模IC)、)、VLSI(超大规模(超大规模IC)。)。2.3 集集 成成 逻逻 辑辑 门门2.3.1 2.3.1 TTL与非门的基本结构及工作原理与非门的基本结构及工作原理1.电路电路基本结构基本结构2 2功能分析功能分析(1 1)输入全为高电平)输
8、入全为高电平3.63.6V时。时。T2 2、T3 3饱和导通,饱和导通,实现了与非门的逻实现了与非门的逻辑功能之一:辑功能之一:输入全为高电平时,输入全为高电平时,输出为低电平输出为低电平。由于由于T2 2饱和导通,饱和导通,VC2C2=1=1V。T4 4和二极管和二极管D都截止。都截止。由于由于T3 3饱和导通,输出电压为:饱和导通,输出电压为:VO O=VCES3CES30.30.3V该发射结导通,该发射结导通,VB1 1=1=1V。T2 2、T3 3都截止。都截止。(2 2)输入有低电平)输入有低电平0.30.3V 时。时。实现了与非门的逻辑实现了与非门的逻辑功能的另一方面:功能的另一方
9、面:输入有低电平时,输入有低电平时,输出为高电平输出为高电平。忽略流过忽略流过RC2 2的电流,的电流,VB4B4VCCCC=5=5V 。由于由于T4 4和和D导通,所以:导通,所以:VO OVC CC C-VBE4BE4-VD D =5-0.7-0.7=3.6=5-0.7-0.7=3.6(V)综综合合上上述述两两种种情情况况,该该电电路路满满足足与与非非的的逻逻辑功能,即:辑功能,即:3 主要参数主要参数(1)TTL与非门提高工作速度的原理与非门提高工作速度的原理a.采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。b.b.采用了推拉式输出级,输出阻抗比
10、较小,可迅速给负载电容充放电。采用了推拉式输出级,输出阻抗比较小,可迅速给负载电容充放电。(2)TTL2)TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间t tpdpd导导通通延延迟迟时时间间tPHL从从输输入入波波形形上上升升沿沿的的中中点点到到输输出出波波形形下下降降沿沿的的 中点所经历的时间。中点所经历的时间。一般一般TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒十几个纳秒。的值为几纳秒十几个纳秒。截止延迟时间截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的的 中点所经历的时间。中点所经历的时间。与非门的传输延迟时间与非门的传输延
11、迟时间tpd:(3 3)抗干扰能力抗干扰能力1电压传输特性曲线:电压传输特性曲线:Vo=f(Vi)ABCDE(1 1)输输出出高高电电平平电电压压V VOHOH在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“1 1”的的输输出出电电压压。VOH的的理理论论值值为为3.63.6V,产产品品规规定定输输出出高高电电压压的的最最小值小值VOH(min)=2.4=2.4V。VOH 的标准值是的标准值是3V。(2 2)输输出出低低电电平平电电压压V VOLOL在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“0 0”的的输输出出电电压压。VOL的的理理论论值值为为0.30.3V,产产品品规规定定输输出出低低电
12、电压压的的最最大值大值VOL(max)=0.4=0.4V。VOL 的标准值是的标准值是0.3V。(3 3)关关门门电电平平电电压压V VOFFOFF是是指指输输出出电电压压下下降降到到VOH(min)时时对对应应的的输输入入电电压压。即即输输入入低低电电压压的的最最大大值值。在在产产品品手手册册中中常常称称为为 输输 入入 低低 电电 平平 电电 压压,用用 VIL(max)表表 示示。产产 品品 规规 定定VIL(max)=0.8=0.8V。(0.8-1V)(0.8-1V)几个重要参数几个重要参数(4 4)开开门门电电平平电电压压V VONON是是指指输输出出电电压压下下降降到到VOL(ma
13、x)时时对对应应的的输输入入电电压压。即即输输入入高高电电压压的的最最小小值值。在在产产品品手手册册中中常常称称为为 输输 入入 高高 电电 平平 电电 压压,用用 VIH(min)表表 示示。产产 品品 规规 定定VIH(min)=2=2V。(1.4-1.8V)(1.4-1.8V)(5 5)阈阈值值电电压压V Vthth电电压压传传输输特特性性的的过过渡渡区区所所对对应应的的输输入入电电压压,即即决决定定电电路路截截止止和和导导通通的的分分界界线线,也也是是决决定定输输出出高高、低低电压的分界线。电压的分界线。近似地:近似地:VthVOFFVON 即即ViVth,与非门关门,输出高电平;与非
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