基本逻辑门电路

2011-07-26 20:56:54来源: 互联网
基本逻辑运算有与、或、非运算,对应的基本逻辑门有与、或、非门。本节介绍简单的二极管门电路和BJT反相器(非门),作为逻辑门电路的基础。
  用电子电路来实现逻辑运算时,它的输入、输出量均为电压(以V为单位)或电平(用1或0表示)。
  通常将门电路的输入量作为条件,输出量作为结果。

一、二极管与门及或门电路

1.与门电路

  当门电路的输入与输出量之间能满足与逻辑关系时,则称这样的门电路为与门电路。
  下图表示由半导体二极管组成的与门电路,右边为它的代表符号

  图中A、B、C为输入端,L为输出端。输入信号为+5V或0V。

下面分析当电路的输入信号不同时的情况:
  (1)若输入端中有任意一个为0时,例如VA=0V,而VA=VB=+5V时
,D1导通,从而导致L点的电压VL被钳制在0V。此时不管D2、D3的状态如何都会有VL≈0V(事实上D2、D3受反向电压作用而截止)。
  由此可见,与门几个输入端中,只有加低电压输入的二极管才导通,并把L钳制在低电压(接近0V) ,而加高电压输入的二极管都截止。
  (2)输入端A、B、C都处于高电压+5V ,这时,D1、D2、D3都截止,所以输出端L点电压VL=+VCC,即VL=+5V。
  如果考虑输入端的各种取值情况,可以得到下表

输入(V)
输出(V)
VA
VB
VC
VL

0
0
0
0
+5
+5
+5
+5

0
0
+5
+5
0
0
+5
+5
0
+5
0
+5
0
+5
0
+5
0
0
0
0
0
0
0
+5

  将表中的+5V用1代替,则可得到真值表:

A
B
C
L

0
0
0
0
1
1
1
1

0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1

  由表中可见该门电路满足与逻辑关系,所以这是一种与门。输入变量A、B、C与输出变量L只间的关系满足逻辑表达式

2.或门电路

   

对上图所示电路可做如下分析:
  (1)输入端A、B、C都为0V时,D1、D2、D3两端的电压值均为0V
,因此都处于截止状态,从而VL=0V;
  (2)若A、B、C中有任意一个为+5V,则D1、D2、D3中有一个必定导通。我们注意到电路中L点与接地点之间有一个电阻,正是该电阻的分压作用,使得VL处于接近+5V的高电压(扣除掉二极管的导通电压)
,D2、D3受反向电压作用而截止,这时 VL≈+5V。
  用真值表将所有情况罗列如下:

A
B
C
L

0
0
0
0
1
1
1
1

0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1

  由表中可见A、B、C与L之间满足或逻辑关系,即有:

二、非门电路——BJT反相器


  上图表示一基本反相器电路及其逻辑符号。下图则是其传输特性
,图中标出了BJT的三个工作区域。对于饱和型反相器来说 ,输入信号必须满足下列条件:逻辑0:Vi1 逻辑1:Vi>V2

由传输特性可见:
  当输入为逻辑0时,BJT将截止,输出电压将接近于VCC,即逻辑1。
  当输入为逻辑1时,BJT将饱和导通,输出电压约为0.2~0.3V,即为逻辑0。
  可见反相器的输出与输入量之间的逻辑关系是非逻辑关系。
  虽然利用以上基本的与、或、非门,可以实现与、或、非三种逻辑运算。但是由于它们的输出电阻比较大,带负载的能力差,开关性能也不理想,因此基本的与、或、非门不具有实用性。解决的办法之一是采用二极管与三极管门的组合,组成与非门、或非门,也就是所谓的复合门电路。与非门和或非门在负载能力 、工作速度和可靠性方面都大为提高,是逻辑电路中最常用的基本单元。下图给出了复合门电路的一个例子及其逻辑符号和逻辑表达式。

  下面将要介绍的是一些切实可用的逻辑门电路。

关键字:逻辑门电路

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0726/article_11088.html
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