逻辑门电路2.1逻辑约定与逻辑电平2.2基本逻辑门电路2.3TTL集成逻辑门电路2.4CMOS集成逻辑门电路本章小结逻辑门电路2.1逻辑约定与逻辑电平逻辑约定逻辑关系中的逻辑变量和函数的取值有0和1两种状态，这在逻辑电路中一般是用带有高、低电平的电流讯号来表示的。据情况，有如下两种表示方式：（1）正逻辑：用高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0。（2）负逻辑：用高电平表示逻辑0，低电平表示逻辑1。采用哪一种表示方式，我们称为逻辑约定，这在研究具体逻辑电路之前首先要确定。一般在没有特殊标明时均采用正逻辑约逻辑电平在研究逻辑电路时，只要能确定高、低电平就可以确定逻辑状态，所以高、低电平可以不再是精确的某一个数值，而是可在一定范围内取值的逻辑电平，如图2-1所示。因为逻辑电平容许有一定的变化范围（不同类型的元件不太相同），因而数字电路在器件的精度，电路的稳定性及可靠性等方面均比模拟电路要求低如何判断ttl门电路的输出状态，这也是数字电路的特性。逻辑门电路图2-1逻辑电平逻辑门电路2.2基本逻辑门电路2.2.1晶闸管门电路晶闸管与门图2-2晶闸管与门逻辑门电路若假设晶闸管的正向压降UV，输入端对地的高电平和低电平分别为UIH=+3V，电源电流UCCV时，晶闸管VD1V时，晶闸管VD1优先导通，UD2反偏截至。
V时，晶闸管VD2优先导通，UD1反偏截至。V时，晶闸管VD1逻辑门电路表2-1晶闸管与门电路电平关系表逻辑门电路表2-2与逻辑的真值表由真值表可看出，这是一个与门电路。它完成的逻辑关系为Y=AB（2-1）晶闸管或门图2-3晶闸管或门逻辑门电路表2-3晶闸管或门电路的电平关系表逻辑门电路表2-4或逻辑真值表由真值表可看出，这是一个或门电路。它完成的逻辑关系为逻辑门电路2.2.2二极管非门电路实现逻辑非运算的电路称为非门。图2-4二极管非门（a）电路;CCRc逻辑门电路完成非逻辑的二极管电路为一反相器，即二极管工作在开关状态，其工作原理如下：当输入UV。表2-5为非门电路电位关系表，表2-6是其真值表。逻辑门电路表2-5非门电位关系表逻辑门电路表2-6非门真值表逻辑门电路由前面剖析可得二极管非门的逻辑表达式为以上我们剖析了基本逻辑门电路的工作原理及逻辑功能，值得一提的是，当我们从各电路的电位关系得到真值表时，均采用的正逻辑约定规定，即0V0，3V1。假如现将正逻辑改为负逻辑，即0V1，3V0，则我们可分别从表2-1和表2-3中得到另外两个真值表。观察这两个新的真值表，不难看出，正逻辑的与门弄成了负逻辑的或门，而正逻辑的或门成为了负逻辑的与门。
所以我们在剖析、设计逻辑电路时，一定要注意逻辑约定。逻辑门电路2.2.3组合逻辑门与非门把一个与门和非门组合在一起，就构成了与非门，进而完成与非逻辑运算。二输入与非门的逻辑符号如图2-5所示，表2-7为与非门真值表。与非门的逻辑表达式为AB逻辑门电路图2-5与非门逻辑符号逻辑门电路表2-7与非门真值表或非门把一个或门和一个非门组合在一起，就构成了或非门，可以实现或非逻辑运算。二输入或非门的逻辑符号如图2-6所示，表2-8为或非门真值表。或非门的逻辑表达式为逻辑门电路图2-6非门逻辑符号逻辑门电路表2-8或非门真值表与或非门把两个与门、一个或门和一个非门组合在一起就构成了一个基本的与或非门，可实现简单的与或非逻辑运算，其逻辑符号如图2-7所示。与或非门的逻辑表达式为CDAB逻辑门电路图2-7与或非门逻辑符号异或门也是一常用的组合逻辑门，其逻辑关系如表2-9所示。异或运算的逻辑关系为逻辑门电路表2-9异或门真值表逻辑门电路图2-8异或门逻辑符号逻辑门电路思试题逻辑门电路2.3TTL集成逻辑门电路电路结布光2-9标准系列与非门此时UCC通过R的发射结提供足够大的电压，使处于截至状态。
对于V当输入端有低电平(0.3V)时。此时V管发射结导通，将VB1钳坐落1V。此电流不足以使截至如何判断ttl门电路的输出状态，输出为高电平。逻辑门电路表2-10TTL与非门电路的电平关系表逻辑门电路表2-11与非门真值表逻辑门电路2.3.2TTL门电路的特点与参数TTL门的电流传输特点它大致可以分为3段，即：AB段：u为高电平，此时与非门处于截至(关门)状态。BC段：u做线性变化，此段为与非门的转换段。CD段：u为低电平，此时与非门处于导通(开门)状态。逻辑门电路图2-10TTL与非门电流传输特点3.63.02.01.00.30.51.01.52.0电源电流UCCCC为保证电路正常工作时的电源电流，额定值为5V，容许波动5%。输出高电平UOHOH为与非门处于截至状态(AB段)时的输出电平。UOH型值是3.6V，产品规定为2.7输出低电平UOLOL为与非门处于导通状态(CD段)时的输出电平。UOL型值是0.3V，产品规定为0.5输入高电平UIHIH为使与非门输出为低电平(导通)时的输入电平。它与逻辑1相对应。UIH的典型值是3.6V，产品规定，一般也把这个值称为开门电平，意为能保证与非门处于导通(开门)状态的最小输入电平。
输入低电平UILIL为使与非门输出为高电平(截至)时的输入电平，它与逻辑0相对应。UIL的典型值是0.3V，产品规定为0.8V，一般这个值合称为关门电平，意为能保证与非门处于截至(关门)状态的最大输入电平。输入高电平噪音容限UNHNH为在保证输出为低电平时，容许叠加于输入高电平上的噪音电流。在实际定义时，用同类与非门的输出高电平作为输输入低电平噪音容限UNLNL为在保证输出为高电平时，容许叠加于输入低电平上的噪音电平。在实际定义时，用同类与非门的输出低电平作为输入，则输入高电平电压IIHIH为与非门输入高电平时流入输入端的电压。产品规定，OHmin=2.为20μA。其数学意义为作为负载的与非门在输入高电平时，可“拉出”前级门的输出端电压。输入低电平电压IILIL为与非门输入低电平时流出输入端的电压。产品规定，OLmax=0.=0.4mA。其数学意义为作为负载的与非门在输入低电平时，可“灌入”前级门的输出端电压。逻辑门电路10)输出高电平电压IOHOH为与非门输出高电平时流出输出端的电压。产品规定OHmax为0.4mA，它是被负载“拉出”的电压。
11)输出低电平电压IOLOL为与非门输出低电平时流入输出端的电压。产品规定逻辑门电路12)扇出系数NN为与非门可带同类门的个数。当输出低电平时，当输出高电平时，逻辑门电路13)输出高电平电源电压为与非门输出高电平时的电源电压。产品规定I为1.6mA。14)输出低电平电源电压ICCLCCL为与非门输出低电平时的电源电压。产品规定I4.4mA。以上2个电源电压参数均为空载下测试，并是静态工作参数，在动态工作时，实际值要减小。另外，按照ICC可得到与非门的帧率CCCCCC逻辑门电路15)平均延后时间tpd当与非门输入方波电流时，其输出波形对输入波形有一定的时间延后。如图2-11所示，从输入波形增长沿的中点到输出波形上升沿的中点之间的延后称为截至时间tPLH；从输入波形上升沿中点到输出波形增长沿中点间的时间延后称为导通延后时PLH。二者的平均值称为平均延后时间，即pd(2-10)平均延后时间反映了与非门的开关速率。产品规定tpdmax为15ns。
逻辑门电路图2-11平均延后时间0.5IM0.5逻辑门电路16)帧率—延迟积对于一个理想的门电路来说，应当是速率快，帧率低。但实际上这是个矛盾的问题，常常是速率快都会降低帧率，而功耗小则速率就低。所以在实际应用中，力求它们的综合性能高即可。帧率—延迟积即为评判这一综合性能的指标：pdCCPD(2-11)逻辑门电路2.3.3栅极开路门和三态门