项目一 基本逻辑门电路

模块五 数字电路基础

项目二 基本逻辑门电路

任务一：逻辑门电路 【问题情景】

如图所示电路，小灯泡在什么情况下会亮？

知识目标

1. 掌握基本逻辑门电路的逻辑功能、图形符号、真值表、逻辑代数表达式。

技能目标：

会进行简单的逻辑运算 【基础知识】

一、基本逻辑门 1．与逻辑门

（1）与逻辑关系 Y =A ·B

图5-1 与逻辑实例

（2）二极管与门电路 “全1出1，有0出0”

图5-2 与门电路与门图形符号

2．或逻辑门

（1）或逻辑关系 Y =A +B

图5-3 或逻辑实例

（2）二极管或门电路 “有1出l ，全0出0”

图5-4 或门电路与或门图形符号

3．非逻辑门 （1）非逻辑关系

图5-5 非逻辑实例

（2）三极管非门电路 “入0出1，入l 出0”

图5-6 非门原理电路非门图形符号

二、复合逻辑门 7.3.2 复合逻辑门 1．与非门

图5-7 与非门电路 图5-8 与非门逻辑结构与电路符号

与非门的逻辑函数式为 Y = AB ，其逻辑功能可归纳为“有0出1，全1出0” 。 2．或非门

在或门后串联非门就构成或非门，如图所示。

图5-8 或非门逻辑结构及电路符号

或非门的逻辑函数式为 Y = A +B ，其逻辑功能可归纳为“有1出0，全0出1”。 3．与或非门

与或非的逻辑结构图及电路符号如下图所示。

图5-9 与或非门逻辑结构及电路符号

与或非门的逻辑函数式为Y = AB + CD ，其逻辑功能为：当输入端的任何一组全l 时，输出为0；任何一组输入都至少有一个为0时，输出端才能为l 。

【应知训练】

1. 门电路中最简单的逻辑门是 、 和 。

任务二：门电路 【问题情景】

集成逻辑门电路是将逻辑电路的元件和连线都制作在一块半导体基片上。

知识目标

1. 掌握TTL 门电路的引脚功能 2. 掌握CMOS 门电路的引脚功能 技能目标

会测试与非门和逻辑门的功能测试。 【基础知识】

一． TTL 门电路

集成门电路若是由三极管为主要元件，输入端和输出端都是三极管结构，这种电路称为三极管—三极管逻辑电路，简称TTL 电路。

（1）型号的规定 按现行国家标准规定，TTL 集成电路的型号由五部分构成，现以CT74LS04CP 为例说明型号意义。

C T 74LS04 C P

T 代表TTL 电路

（2）引脚读识 TTL集成电路通常是双列直插式外形。根据功能不同，有8~24个引脚，引脚编号判读方法是把凹槽标志置于左方，引脚向下，逆时针自下而上顺序排列。

图5-10 TTL引脚编号排列

74LS00为2输入四与非门，其引脚排列见图5-11（a ）；74LS86为2输入四异或门集成电路，其引脚排列见图（b ）。

图5-11（a ）74LS00引脚排列图 图（b ）74LS86引脚排列图

二．CMOS 门电路

（1）种类 CMOS电路主要有以下三个子系列的产品：

①4000系列 ②40H ××系列 ③74HC ××系列 （2）型号的规定 CMOS集成电路的型号由五部分构成， 第五部分用字母表示器件封装 C 代表CMOS 电路 第一部分是字母C ，表示符合中国国家标准

（3）引脚读识 CMOS集成电路通常是双列直插式外形，引脚编号判读方法与TTL 电路相同。

【技能实践】

操作任务一：TTL 与非门功能的简单测试方法

用万用表直流电压挡测出相应的输出逻辑电平，并将结果记录于表中。 （1）74LS00接通+5V电源(14脚接电源正极，7脚接电源负极) 。

（2）用万用表直流电压挡测与非门输出端电压(3、6、8、11脚对地的电压) 。输出低电平为0状态，输出高电平为1状态。

（3）按表5-2要求输入信号，并将结果记录在下表中。

表5-2 74LS00与非门逻辑功能测试

操作任务二：CMOS 或非门功能测试

（1）CC4001接通+10V电源(14脚接电源正极，7脚接电源负极) 。

（2）用万用表直流电压挡测或非门输出端电压(3、4、10、11脚对地电压) 。 （3）输入端通过1k Ω电阻接正电源+VDD为l 状态，输入端接地为0状态。按表5-3输入信号，测出相应的输出逻辑电平，并将结果记录于表5-3中。

表5-3 CC4001或非门逻辑功能测试

记录与评价

【应知训练】

1. 设计一个用与门控制的报警器。

【你知道么？】

TTL 门电路应用提示：

1）TTL 集成电路的功耗较大，且电源电压必须保证在4.75~5.25V的范围内才能正常工作，为避免电池电压下降影响电路正常工作，建议使用稳压电源供电。

2）TTL 电路的电源的正负极性不允许接错，否则可能造成器件的损坏。 3）为防止干扰，增加工作的稳定性，TTL 电路若有不使用的多余输入端一般不能悬空。与非门多余端应将其接至固定的高电平，或门和或非门多余端应将其接地，

4）在电源接通的情况下，不可插拔集成电路，以避免电流冲击造成永久损坏。

5）TTL 电路的输入端不能直接与高于+5.5V或低于-0.5V 的低内阻电源连接，否则可能会损坏器件。

6）TTL 电路的输出端不允许与正电源或地端短路，必须通过电阻与正电源或地端连接。

CMOS 门电路应用提示：

1）以电池为供电电源的数字电路，建议选用CMOS 集成电路较为合适。 2）CMOS 集成电路的电源电压一般为10V ，电源电压的极性不能接错。 3）平时要用防静电材料存放CMOS 集成电路，切不可放在易产生静电的泡沫塑料、塑料袋中。组装及调试时应注意电烙铁、仪表、工作台等良好接地，操作人员的服装和手套应选用防静电的材料制成。

4）CMOS 集成电路不使用的多余输入端不能悬空。CMOS 集成电路的与门和与非门多余端应接至固定的高电平，或门和或非门多余端应接地。

5）在电源接通的情况下，不可插拔集成电路，以避免造成器件的永久损坏。 6）CMOS 集成电路的输出端不允许与正电源或地端短路，必须通过电阻与正电源或地端连接。

7）当电路的工作频率较低时，可选用COMS 集成电路；当电路的工作频率较高时（例如1MHz 以上），建议选用TTL 电路。

【模块小结】

1．数字电子技术是有关数字信号的产生、整形、编码、存储、计数和传输的科学技术。由脉冲组成的数码称为数字信号。脉冲的主要参数有幅度、上升时间、下降时间、脉冲宽度、脉冲周期等。

2．RC 电路可以对矩形脉冲进行变形，RC 微分电路的构成条件为τ«t w ，在R 两端输出正、负尖脉冲；RC 积分电路的构成条件为τ» t w ，在C 两端输出为锯齿波。 3．数的进制有十进制、二进制和十六进制等，在数字电路中主要用二进制数。 4．基本逻辑门电路有：与门、或门、非门三种，由基本门组成复合门有：与非门、或非门、与或非门和异或门等，它们是构成各种数字电路的基本单元。

5．目前广泛应用的是数字集成器件，主要有TTL 和CMOS 两大系列，应用时应弄清其基本功能和引脚排列。

6．逻辑函数的常用的表达方法有逻辑函数表达式、真值表、逻辑图等方法。化简逻辑函数有利于电路的简化，可减少器件和提高工作可靠性。