资源简介

【课题】
14.2 逻辑门电路
【教学目标】
解释逻辑门电路的逻辑功能、逻辑符号和逻辑表达式。
【教学重点】
1．基本门电路的符号。
2．基本门电路的逻辑关系。
3．基本门电路的逻辑表达式。
【教学难点】
1．基本门电路的符号。
2．基本门电路的逻辑关系。
3．基本门电路的逻辑表达式。
【教学过程】
【一、复习】
二极管正向导通、反向截止的条件。
【引入新课】
逻辑门电路种类较多，基本逻辑门主要是与门、或门和非门，它们的不同组合，可以构成其他逻辑功能的电路。
【三、讲授新课】
14.2.1　与逻辑及与门
1．与逻辑
（1）与逻辑：当决定某一事件的所有条件都具备时，该事件才会发生，如图14. 2（a）所示。
（2）真值表：符号0和1分别表示低电平和高电平，将输入变量可能的取值组合状态及其对应的输出状态列成的表格。
表14.2　与门真值表
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
（3）逻辑表达式为
Y = A·B
式中 Y－逻辑函数；A、B－输入逻辑变量。
2．与门
（1）与门：实现与逻辑运算的电路。
（2）二极管与门电路如图14.2（b）所示。与门的符号如图14.2（c）所示。符号图中A、B表示输入逻辑变量，Y表示输出逻辑变量。多输入逻辑变量的逻辑符号可类推。
（3）图14.2（d）为与门电路对不同输入逻辑变量时对应输出的逻辑函数波形图。
（a）与逻辑控制电路 （b）二极管与门电路
（c）与门逻辑符号 （d）波形图
图14.2　与门电路及符号
14.2.2 或逻辑及或门
1．或逻辑：决定某一事件的几个条件中，只要有一个或者几个条件具备，该事件就会发生，如图14.3（a）所示。
（a）或逻辑控制电路 （b）或门逻辑符号
图14.3 或逻辑关系及符号
2．或门真值表
表14.3　或门真值表
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
3．逻辑表达式：
Y = A + B
式中：Y——逻辑函数；A、B—— 输入逻辑变量。
14.2.3 非逻辑及非门
1．非：就是反，就是否定，如图14.4（a）所示。
（a）非逻辑控制电路 （b）非门逻辑符号
图14.4　非逻辑关系及符号
2．非门真值表
表14.4　非门真值表
A Y
0 1
1 0
3．逻辑表达式：
Y =
式中 Y——逻辑函数；A——输入逻辑变量。
14.2.4 复合逻辑门
1．与非门
（1）与非门电路，如图14.5（a）所示。
（a）由与门和非门组成的与非门电路 （b）与非门逻辑符号
图14.5　与非门
（2）真值表，如表14.5所示。
表14. 5　与非门真值表
A B Y Y
0 0 0 1
0 1 0 1
1 0 0 1
1 1 1 0
（3）表达式：
Y
（4）集成与非门，如图14.6所示是T4000（74LS00）的外形及外引线排列图，T4000（74LS00）是四2输入与非门。
图14.6　T4000的外形图及外引线排列图
2．或非门
（1）或非门电路，如图14.8（a）所示。
（a）由或门和非门组成的或非门电路 （b）或非门逻辑符号
图14.8　或非门
（2）真值表，如表14.7所示。
表14.7　或非门逻辑真值表
A B Y′ Y
0 0 0 1
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 1 0
（3）表达式
Y =
14.2.5 复合逻辑门
TTL逻辑门是三极管－三极管逻辑门电路的简称。常用的TTL与非门74LS00和74LS20芯片的引脚图如图14.9所示。
图14.9 74LS00和74LS20引脚排列图
TTL门电路必须使用＋5V稳压电源。
闲置端应根据逻辑功能的需要处理。
（1）与门、与非门的闲置端可以悬空，但容易受到干扰，所以常将种类电路的闲置输入端接正
电源或高电平；
（2）或门、或非门的闲置端直接接地即可。
14.2.6 CMOS门电路
MOS门电路由绝缘栅场效应管为基本元件，MOS场效应管有PMOS和NMOS两类。CMOS门电路是由PMOS和NMOS组成的互补对称型逻辑门电路。
常用的CMOS门电路有反相器、与非门、或非门、与门、或门、与或非门等。如图14.10为常用的CMOS六反相器CC4096的引脚图。
图14.10 CC4096的引脚排列图
CMOS逻辑门电路的闲置端不允许悬空。一般与门、与非门的闲置端接正电源或高电平；或门、或非门的闲置端接地。
存放CMOS逻辑门电路时要注意屏蔽。一般放在金属容器内或用金属把管脚短接起来。焊接时，电烙铁应可靠接地，最好用电烙铁的余热快速焊接。在装接电路时，应切断电源，严禁带电操作。测试过程中所有测试仪器、仪表及工作台要良好接地。
14.2.7 基本逻辑运算
在逻辑电路中，如果输入变量A、B、C等的取值确定后，输出变量Y的值就确定下来了，则称Y是A、B、C等的逻辑函数。逻辑函数可用于表示逻辑电路中输出变量和输入变量之间的关系。逻辑函数只有0和1两种取值。
逻辑函数有真值表、表达式、逻辑图、波形图等表示方式。如图14.11为照明灯控制电路。
图14.11 照明灯控制电路
如表14.8所示为三个控制开关的照明电路真值表。
对于图14.11所示电路，由真值表可知，A、B、C状态的八种组合中，当A=1或B=1，C=1时，灯亮（Y=1）。所以该电路的逻辑表达式为
Y=(A+B)C
对应上述逻辑表达式，其逻辑图如图14.12所示。
图14.12 Y=(A+B)C的逻辑图
表示逻辑电路输出变量波形随输入变量波形按时间顺序变化的图形称为波形图，也称为时序图。对应Y=(A+B)C，若给定输入变量A、B、C的波形，则可以画出输出函数Y的波形，如图14.13所示。
图14.13 Y=(A+B)C的波形图
【四、小结】
1．基本逻辑关系有与、或、非三种，其对应的逻辑表达式为“Y = A·B”、“Y = A + B”、“Y =”。
2．三种基本逻辑关系可演变出复合逻辑关系，例如“与非”、“或非”等。
3．能完成一定逻辑关系的电路称为门电路。各种门电路有其对应的逻辑符号、逻辑代数式和真值表。
4．TTL逻辑门电路是三极管－三极管逻辑门电路的简称，电路的输入级和输出级都采用三极管。学习TTL逻辑电路的使用。
5．CMOS集成电路是由PMOS和NMOS组成的互补对称型逻辑门电路。学习CMOS逻辑门电路的使用。
6．基本逻辑函数有真值表、表达式、逻辑图、波形图等方式。
【五、习题】
一、是非题：3；二、1、2、3、4。

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