电工电子技术 CAI 教学课件

电工电子技术 CAI 教学课件

陶晋宜太原理工大学

1 、电路分析2 、模拟电子技术

3 、数字电子技术4 、电机与控制技术5 、可编程控制技术

电工电子技术的主要内容

上册

下册

电工电子技术 （下册）

数字与电气

控制技术基础

下册 数字电子技术：第九章 数字电路基础第十章 组合逻辑电路第十一章 触发器与时序逻辑电路第十二章 脉冲波形的产生与整形第十三章 数 /模和模 /数转换技术第十四章 存储器与可编程逻辑器件电机与电气控制：第十五章 电机与电气控制技术基础

可编程控制技术：第十六章 可编程控制器

第 9章 数字电路基础9.1 数制9.2 编码9.3 逻辑代数基础9.4 TTL 集成逻辑门9.5 COM 逻辑门

数字信号和模拟信号

电子电路中的信号

模拟信号

数字信号

时间连续的信号

时间和幅度都是离散的

模拟信号：

t

u正弦波信号

t

锯齿波信号

u

研究模拟信号时，我们注重电路输入、输出信号间的大小、相位关系。相应的电子电路就是模拟电路，包括交直流放大器、滤波器、信号发生器等。

在模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态。

数字信号

产品数量的统计。数字表盘的读数。

数字电路信号：

t

u

研究数字电路时注重电路输出、输入间的逻辑关系，因此不能采用模拟电路的分析方法。主要的工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑表达式及波形图表示。

在数字电路中，三极管工作在开关状态，即工作在饱和和截止状态。

（ 1 ）十进制：以十为基数的记数体制

表示数的十个数码：1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8 、9 、 0

遵循逢十进一的规律

157 = 012 107105101

9.1 数制9.1.1 几种常用的进制数制

一个十进制数数 N 可以表示成：

i

i

iD aN 10)(

10i 是十进制数的位权。若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状态与十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难，而且很不经济。

（ 2）二进制：以二为基数的记数体制

表示数的两个数码：0 、 1

遵循逢二进一的规律

i

i

iB aN 2）（

（ 1001 ） B= 0123 21202021

2i 表示二进制数的权位

（ 1 ）用电路的两个状态 --- 开、关来表示二进制数，数码的存储和传输简单、可靠。

（ 2 ）位数较多，使用不便；不合人们的习惯，输入时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。

二进制与十进制相比的优缺点：

（ 3 ）八进制和十六进制：

(46)8= 481+6 80

=(38)D

八进制记数码：0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7

遵循逢八进一的规律

i

i

iaN 88）（

由于二进制书写不方便，又采用八进制和十六进制。

十六进制记数码：0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、8 、 9 、 A(10) 、 B(11) 、 C(12) 、D(13) 、 E(14) 、 F(15)

(4E6)H= 4162+14 161+6 160

=(1254)D

逢十六进一

i

i

iH aN 16）（

9.1.2 数制间的转换

计算机中处理的数据——二进制

数据输入、输出计算机时转换成人们熟悉的数制。需要数制间的转换。

1. 十进制与二进制之间的转换：

02

i

i

iD aN）（

22

20

1

1 aa

Ni

i

iD

）（

22

21

2

2

2

aa

Ni

i

iD

）（

两边除二，余数为第 0 位 a0

商两边除二，余第 1 位 a1

2 25 余1 a0

122 余0 a1

62 余0 a2

32 余1 a3

12 余1 a4

0

转换过程：

(25)D=(11001)B

十进制与二进制之间的转换，可以用二除十进制数，余数是二进制数的第 0 位，然后依次用二除所得的商，余数依次是 a1a2 、……。

——除二取余法

对于纯小数：乘 2取整两边乘二，整数部分为第 -1 位 a-

1

小数两边乘二，整数部分第 -2 位 a-

2

1

1

11 22i

i

iD aaN）（

1

2

221

1

1 222i

i

ii

i

i aaa

转换过程：

25.012625.0

5.00225.0 02 a

0125.0 13 a

2101.0625.0 D

11 a

2. 十六进制与二进制之间的转换：

(0101 1001)B= [027+1 26+0 25+1 24

+1 23+0 22+0 21+1 20]D

= [(023+1 22+0 21+1 20) 161

+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D

=(59)H

每四位 2进制数对应一位 16进制数

(10011100101101001000)D=

从末位开始四位一组

(1001 1100 1011 0100 1000)D =

( )H84BC9

=(9CB48)H

3. 八进制与二进制之间的转换：

(10011100101101001000)B=

从末位开始三位一组

(10 011 100 101 101 001 000)B =

( )O01554

=(2345510)O

32

9.2 编码

数字系统的信息

数值

文字、图形 二进制代码

编码

为了表示

9.2.1 有符号二进制数的编码

算术运算中： + 表示正数， - 表示负数计算机中： 0 表示正数， 1 表示负数，机器数算术运算： X=+1010110 Y=-1011100

机器数： X=01010110 Y=11011100

机器数的表示方法：原码、反码、补码

1. 原码在数值的真值前加符号位。

例如： W=1101 X=-1011 Y=0.1001

Z=-0.1001 字长 n=5 。对应的原码： W=01101 X=11011

Y= 0.1001 Z=1 .1001

计算机中，用原码 实现运算时，一般是取绝对值参加运算，符号位单独处理。

2. 补码将减法化为加法。是计算机的一种编码方式。

编码方式：

正数的补码是正数本身加上用 0 表示的符号位，与原码相同。

负数的补码是：用 1 表示符号位，数值各位按位求反后加 1 。

例如： W=1101 X=-1011 Y=0.1001 Z=-0.1001 字长 n=5 。

对应的补码： [W] 补 =01101

[X] 补 =10101

[Y] 补 = 0.1001

[Z] 补 =1 .0111

例：求 1101-1011=？

一般计算：

1101 -1011

0010

用计算机计算：

[ 01101] 补 +[ 10101] 补

100010 溢出

结果相同

3. 反码

编码规则：正数的反码是数值，加上用 0

表示的符号位。

负数：用 1 表示符号位，真值

部分按位变反。

例如： W=1101 X=-1011

Y=0.1001 Z=-0.1001 字长 n=5 。

对应的反码： [W] 反 =01101

[X] 反 =10100

[Y] 反 = 0.1001

[Z] 反 =1 .0110

为了分别表示 N 个字符，所需的二进制数的最小位数：

N2n

编码可以有多种，数字电路中所用的主要是二–十进制码（ BCD 码）。

BCD------Binary-Coded-Decimal

4.BCD码

在 BCD 码中， 用四位二进制数表示0~9 十个数码。四位二进制数最多可以表示 16 个字符，因此 0~9 十个字符与这16 中组合之间可以有多种 情况，不同的对应便形成了一种编码。这里主要介绍：

8421 码 余 3码

5421 码 2421 码

简单介绍

在 BCD 码中，十进制数 (N)D 与二进制编码 (a3a2a1a0)B 的关系可以表示为：

(N)D= W3a3 +W2a2+W1a1+W0a0

W3~W0 为二进制各位的权

所谓的 8421 码，就是指各位的权

重是 8 、 4 、 2 、 1 。

0000000100100011

011001111000100110101011

110111101111

0101

1100

0100

0123

6789

1011

131415

5

12

4

0123

5

789

6

4

0123

56789

40

345678

2

9

1

0123

678

54

9

二进制数 自然码 8421 码2421 码 5421 码 余三码

9.2.2 可靠性编码 为了避免信息代码的 错误，提高可靠性，采用可靠性编码。1.循环码（格雷码 GRAY）

特点：任意两个相邻的循环码，仅有一位不同。这样可避免出现误码。

例：四位二进制数 0101 0110 ，会出现短暂误码 0100 。采用格雷码就可以避免。

2.奇偶校验码

由有效位和校验位组成。校验位可位于有效位之前，也可位于有效位之后。

奇校验码：当有效位中 1 的个数为偶数时，为 1 ，当有效位中 1 的个数为奇数时，为 0 。

偶校验码：当有效位中 1 的个数为偶数时，

为 0 ，当有效位中 1 的个数为奇数时，为 1 。

如下表，校验位位于有效位之后。

0000000100100011

011001111000100110101011

110111101111

0101

1100

0100

0123

67891011

131415

5

12

4

二进制数 自然码 格雷0000000100110010

01010100

1100110111111110

101110011000

0111

1010

0110

奇校验 偶校验

000010001000100001110100001011011010111

01000010011

000000001100101001100100101010011000111

11000110010

9.3 逻辑代数基础9.3.1 逻辑代数的特点和基本运算

在数字电路中，研究的是电路的输入输出之间的逻辑关系，所以数字电路又称逻辑电路，相应的研究工具是逻辑代数（布尔代数）。

“与”、“或”、“非”是三种基本的逻辑运算，任何其它的逻辑关系都可以由它们构成。

在逻辑代数中，逻辑 函数的变量只能取两个值（二值变量），即0 和 1 ，中间值 没有意义，这里的 0和 1只表示两个对立的逻辑状态，如电位的低高（ 0 表示低电位， 1 表示高电位）、开关的开合等。

（ 1 ）“与”逻辑A 、 B 、 C 都具备时，事件 F 才发

生。

E F

A B C&A

B

C

F

逻辑电路符号

F=A•B•C

逻辑式逻辑乘法逻辑与

A FB C000 0100 0010 0110 0001 0101 0011 0111 1

真值表

（ 2）“或”逻辑A 、 B 、 C只有一个具备时，事件 F 就发生。

1

AB

C

F

逻辑电路符号A

E F

BC

F=A+B+C

逻辑式逻辑加法逻辑或

A FB C000 0100 1010 1110 1001 1101 1011 1111 1

真值表

（ 3 ）“非”逻辑A 具备时 ，事件 F 不发生； A 不具备

时，事件 F 发生。

逻辑电路符号

AE F

R

AF

逻辑式逻辑非逻辑反

真值表

AF

A F0 11 0

9.3.2 逻辑代数的基本公式和规则从三种基本的逻辑关系，我们可以得

到以下逻辑运算的基本公式：

0• 0=0 • 1=1 • 0=0

1 • 1=10+0=0

0+1=1+0=1+1=110

01

1 ）基本运算规则

A+0=A A+1=1

A • 0 =0 • A=0 A • 1=A

1AA AAA

0AA AAA

AA

2 ）基本代数规律

交换律

结合律

分配律

A+B=B+A

A• B=B • A

A+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)+B

A• (B • C)=(A • B) • C

A(B+C)=A • B+A • C

A+B • C=(A+B)(A+C)普通代数不适用 !

3 ）吸收规则1. 原变量的吸收：

A+AB=A

证明：A+AB=A(1+B)=A•1=A

利用运算规则可以对逻辑式进行化简。

例如：CDAB)FE(DABCDAB

被吸收

2. 反变量的吸收：

BABAA

证明： BAABABAA BA)AA(BA

例如： DEBCADCBCAA

被吸收

3.混合变量的吸收：CAABBCCAAB

证明：BC)AA(CAAB

BCCAAB

CAAB

BCAABCCAAB

例如：

CAAB

BCCAAB

BCDBCCAAB

BCDCAAB

1

吸收

4 ）反演定理：

BABA

BABA

A B AB

0 0 0 1 1 1 10 1 0 1 1 0 11 0 0 1 0 1 11 1 1 0 0 0 0

BA A B BA

可以用列真值表的方法证明：

3. 运算规则1 ）反演规则

将逻辑函数 F 表达式中所有的 “ .” 换成“ +” ，所有的“ +” 换成“ .” ， “ 1”换成“ 0” ， “ 0” 换成“ 1” ，原变量换成反变量，反变量换成变量，所得到的函数——反函数。例如：求逻辑函数 F=AB+CD 的反函数

根据反演规则： ）（）（ DCBAF

2 ）对偶规则

）（）（ 1 CABAF

将逻辑函数 F 表达式中所有的 “ .” 换成“ +” ，

所有的“ +” 换成“ .” ， “ 1” 换成“ 0” ， “ 0” 换

成“ 1” ，所得到的函数就是函数 F 的对偶式

——记为 。F

CBAF

0 CABAF

CBAF

9.3. 2 最小项和最小项表达式1. 真值表：将输入、输出的所有可能状态一一对应地列出的表格。

A B C F0 1 0 00 1 1 00 0 0 00 0 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

n个变量可以有 2n个组合，一般按二进制的顺序，输出与输入状态一一对应，列出所有可能的状态。

2. 最小项若一个具有 n变量的逻辑函数的“与项”包含了所有变量的原变量或反变量，则这一项称为最小项。

对两个变量 A 、 B ：有四个最小项： BA BA BA AB

对三个变量 A 、 B 、C 有八个最小项： CBA CBA CBA BCA

CBA CBA CAB ABC

n 个变量构成 2n 个最小项

3. 最小项表达式

由最小项组成的与或表达式

比如： ABCCBACBACBACBAF

若两个最小项只有一个变量以原、反区别，其他相都相同，称它们逻辑相邻。

最小项组成的与或表达式又称为逻辑函数的标准形式。

ABCCBACBACBACBAF

逻辑相邻 CBCBACBA

逻辑相邻的项可以合并，消去一个因子

4 . 卡诺图：

将 n 个输入变量的全部最小项用小方块阵列图表示，并且将逻辑相邻的最小项放在相邻的几何位置上，所得到的阵列图就是 n变量的卡诺图。

卡诺图的每一个方块（最小项）代表一种输入组合，并且把对应的输入组合的相应代码注明在阵列图的上方和左方。

00 01

10 11

AB 0 1

0

1

两变量卡诺图 三变量卡诺图

ABC

00 01 11 10

0

1

000 001 011 010

100 101 111 110

有时为了方便，用二进制对应的十进制表示单元编号。

ABC

00 01 11 10

0

1

0 1 3 2

4 5 7 6

0000 0001 0011 0010

0100 0101 0111 0110

1100 1101 1111 1101

1000 1001 1011 1010

AB

CD00 01 11 10

00

01

11

10

四变量卡诺图

AB

CD00 01 11 10

00

01

0 1 3 2

4 5 7 6

12 13 15 14

8 9 11 10

11

10

0000 0001 0011 0010

0100 0101 0111 0110

1100 1101 1111 1101

1000 1001 1011 1010

AB

CD00 01 11 10

00

01

11

10

几何相邻 轴对称相邻

卡诺图的特点：（ 1 ）相邻小方格和轴对称小方格中的

最小项只有一个因子不同。

（ 2 ）合并 2k 个最小项，可以消去 k 个逻辑变量。

0000 0001 0011 0010

0100 0101 0111 0110

1100 1101 1111 1110

1000 1001 1011 1010

AB

CD00 01 11 10

00

01

11

10消去一个变量。

CBA

消去两个变量。

BC

消去三个变量。

C

1 0

0 1

AB 0 1

0

1

5. 用卡诺图表示逻辑表达式

BAABF

逻辑表达式中所 含的最小项用1 表示，不含的用 0 表示。

AB

BA

ABC

00 01 11 10

0

1

1 1 0 1

1 0 0 1

CABCBACBACBACBAF

ABC

00 01 11 10

0

1

0 1 0 1

1 0 1 1

F( A , B , C )=( 1 , 2 , 4 , 7 ) 1,2,4,7 单元取 1 ，其它取 0

逻辑表达式还可用每个最小项对应的单元数表示

7421 mmmm

F(A,B,C,D)=(0,2,3,5,6,8,9,10,11, 12,13,14,15)

AB

CD00 01 11 10

00

01

1 0 1 1

0 1 0 1

1 1 1 1

1 1 1 1

11

10

9.3.4 逻辑函数的化简1 .利用逻辑代数的基本公式：例：

ABAC

)BC(A

)BCB(A

ABCBA

)CC(ABCBA

ABCCABCBAF

反变量吸收

提出 AB

=1

提出 A

例： CBBCBAABF )CBBC(BAAB ）（

反演

CB)AA(BC

)CC(BAAB

配项

CBBCAABC

CBACBAAB

被吸收被吸收

CB)BB(CAAB CBCAAB

EWB仿真。由表达式列真值表

EWB仿真化简

CBCAAB 代数式化简 结果不唯一

2 利用卡诺图化简：

ABC

00 01 11 10

0

1

0 0 1 0

0 0 1 1

ABC

BCA

BC

BCAABC

ABC

00 01 11 10

0

1

0 0 1 0

0 0 1 1 AB?

ABC

00 01 11 10

0

1

0 0 1 0

0 0 1 1 AB

BC

F=AB+BC

化简过程：

利用卡诺图化简的规则：

（ 1 ）卡诺圈内 1 的逻辑相邻的小方格应是 2k

个。

AB

CD00 01 11 10

00

01

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 1 0

1 1 1 0

11

10

AD

AB

CD00 01 11 10

00

01

0 0 0 0

0 1 0 0

1 1 0 0

1 0 0 0

11

10

（ 2 ）画卡诺圈时应首先考虑圈尽可能少，其次考虑圈尽可能大。

（ 3 ）各最小项可以重复使用。

（ 5 ）所有的 1 都被圈过后，化简结束。

（ 6 ）化简后的逻辑式是各化简项的逻辑和。

（ 4 ）注意利用无关项，可以使结果大大简化。

例：化简 F(A,B,C,D)=(0,2,3,5,6,8,9,10,11, 12,13,14,15)

AB

CD00 01 11 10

00

01

1 0 1 1

0 1 0 1

1 1 1 1

1 1 1 1

11

10A

DC

CB

DB

DCB

DCBDBCBDCAF

DCBDBCBDCAF

例：化简

AB

CD00 01 11 10

00

01

1 1 1 1

1 1 1 1

1 0 0 1

1 1 1 1

11

10

ABD

ABDF

例：已知真值表如图，用卡诺图化简。A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 11 1 0 11 1 1 1

101 状态未给出，即是无所谓状态。

ABC

00 01 11 10

0

1

0 0 0 0

1 X 1 1

化简时可以将无所谓状态当作 1或 0 ，目的是得到最简结果。

认为是 1

A

F=A

与基本逻辑关系相对应门电路叫基本们主要有：与门、或门、非门

在数字电路中，一般用 高电平代表 1 、低点平代表 0 ，即所谓的正逻辑系统。

9.4 TTL 集成门电路9.4.1 门电路门电路是用以实现逻辑关系的电子电路

1. 基本门

2. 几种常用的复合门

“与”、“或”、“非”三种基本门的逻辑组合，构成常见的复合门。

CBAF

与非：条件A 、 B 、 C 都具备，则 F 不发生。

&ABC

F

CBAF

或非：条件A 、 B 、 C任一具备，则 F不 发生。

1ABC

F

BA

BABAF

异或：条件A 、 B 有一个具备，另一个不具备则 F 发生。

=1A

B

BA

ABBAF

同或：条件A 、 B 有两个同时具备相同状态， F 发生。

=A

B

F

1 .TTL 的基本与非门的基本原理

与分离元件电路相比，集成电路具有体积小、可靠性高、速度快的特点，而且输入、输出电平匹配，所以早已广泛采用。根据电路内部的结构，可分为 DTL 、 TTL 、 HTL 、 MOS 管集成门电路。

9.4.1 TTL 与非门

（ Transistor- Transistor-Logic ）

+5V

F

R4R2

R1

3k

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

b1c1A

BC

TTL与非门的内部结构

CBAF

+5V

F

R4R2

R1

3k

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

b1c1A

BC

1 ）任一输入为低电平（ 0.3V ）时

“0”

1V

不足以让T2 、 T5导通

三个 PN 结

导通需 2.1V

+5V

F

R4R2

R1

3k

R5

T3

T4T1

b1c1A

BC

1 、任一输入为低电平（ 0.3V ）时

“0”

1V

uo

uo=5-uR2-ube3-ube43.4V高电平！

+5V

F

R4R2

R1

3k

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

b1c1A

BC

2 、输入全为高电平（ 3.4V ）时

“1”

全导通

电位被嵌在 2.1V

全反偏 1V截止

3 、输入全为高电平（ 3.4V ）时

+5V

F

R2

R1

3k

T2

R3

T1

T5

b1c1A

BC

全反偏

“1”

饱和

uF=0.3V

ABCF 此电路

一、电压传输特性2 .TTL 与非门的特性和技术参数

测试电路

&

+5V

ui u0

u0(V)

ui(V)1 2 3

UOH

(3.4V)

UOL

(0.3V)

传输特性曲线

u0(V)

ui(V)1 2 3

UOH

“1”

UOL

(0.3V)

阈值 UT=1.4V

理想的传输特性

输出高电平

输出低点平

1 ）输出高电平 UOH 、输出低电平 UOL

UOH2.4V UOL 0.4V 便认为合格。 典型值 UOH=3.4V UOL 0.3V 。 2 ）阈值电压 UT

ui<UT 时，认为 ui 是低电平。ui>UT 时，认为 ui 是高电平。

UT=1.4V

3 ）开门电平 UON 、关门电平 UOFF

UON ：保证输出为低电平时的最小输入高电

平， 其值为 2V 。

UOFF ：保证输出为高电平时的最大输入低电

平，其值为 0.8V 。

UON越小，在输入高电平时，抗干扰能力越强

UOFF越大，在输入低电平时，抗干扰能力越强

4 ）高电平噪声容限 UNH ，低电平噪声容限 U

NLVUUU ONOHNH 4.024.2min ）（

VUUU OLOFFNL 4.04.08.0max ）（

噪声容限反映了 TTL 与非门的抗干扰能力，噪声容限越大，抗干扰能力越强。

二、负载能力

& &？

1 ）前后级之间电流的联系

+5V

R4R2

R5

T3

T4

R1

T1

+5V

前级输出为 高电平时

前级 后级

反偏

流出前级电流 IOH

（拉电流）

前级输出为 低电平时+5V

R2

R1

3k

T2

R3

T1

T5

b1c1

R1

T1

+5V

前级 后级

流入前级的电流 IOL 约 1.4mA (灌电流 )

1

15OL R

beTT5I

结压降的压降

mA4.13

7.03.05

灌电流的计算饱和

+5VR2

R1

3k

T

2

R3

T1

T5

b1 c1

R1

T1

+5V

名称及符号 含义

输入低电平电流 IiL 输入为低电平时流入输入端的电流-1 .4mA。

输入高电平电流 IiH 输入为高电平时流入输入端的电流几十μ A。

IOL 及其极限 IOL（max） 当 IOL> IOL(max)时，输入不再是低电平。

IOH 及其极限 IOH (max) 当 IOH >IOH(max)时，输出不再是高电平。

关于电流的技术参数

2 ）扇出系数

与非门能带同类门的最大个数

+5V

R4R2

R5

T3

T4

T1

前级

T1

T1IiH1

IiH3

IiH2

IOH

前级输出为 高电平时 例如：

+5V

R2

R1

3k

T2

R3

T1

T5

b1c1

前级

IOL

IiL1

IiL2

IiL3

前级输出为 低电平时

输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：

2iL1iLOL III

输出高电平时，流出前级的电流（拉电流）：

2iH1iHOH III

与非门的扇出系数一般是 10 。

3 ）输入端接一电阻 R接地

R ui

“1”,“0”？+5V

F

R4R2

R1

3k

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

b1c1

R 较小时 ui<UT T2 不导通，输出高电平。

)U5(RR

Ru 1be1

i

R3

R3.4

R ui

+5V

F

R4R2

R1

3k

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

b1c1

R增大 Ruiui=UT 时，输出低电平。

R3

R3.4)V(4.1

R 临界 =1.45K

R ui

+5V

F

R4R2

R1

3k

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

b1c1

1 、悬空的输入端相当于接高电平。

2 、为了防止干扰，可将悬空的输入端接高电平。

关于输入电阻的两点说明

4 ）平均传输时间

t

ui

o

t

uo

o

50%

50%

tpd1 tpd2

平均传输时间

)tt(2

1t 2pd1pdpd

Tpd1 下降延迟时间

Tpd2 上升延迟时间

三、 TTL 门电路系列介绍

TTL 门电路分为两种系列： 54 系列和 74 系列

1 ） 54/74 ： 标准系列2 ） 54/74H ： 高速系列3 ） 54/74S ： 肖基特（抗饱和）系列4 ） 54/74LS ： 低功耗肖基特系列5 ） 54/74AS ： 先进肖基特系列6 ） 54/74ALS ：先进低功耗肖基特系列

9.4.3 集电极开路的与非门（ OC门）

+5V

F

R2

R1

3k

T2

R3

T1

T5

b1c1A

BC

集电极悬空

T3

无 T3,T4

Open Collector Gate

1.OC 门的工作原理

&

符号

！

+5V

F

R2

R1

3k

T2

R3

T1

T5

b1c1A

BC

应用时输出端要接一个负载电阻 RL

RL

UP

+5V

F

R2

R1

3k

T2

R3

T1

T5

b1 c1ABC

当 A 、 B 、 C全为高电平时， T2 T5均饱和，输出端为低电平 0.3V 。

RL

UP

当 A 、 B 、 C 中有一个 低电平时， T2 T5均截止，输出端为

高电平 E PV 。

OC 门可以实现“线与”功能

&

&

&

UCC

F1

F2

F3

F

F=F1F2F3

RL

输出级

UCC

RL

T5

T5

T5

F=F1F2F3?

UCC

RL

F1

F2

F3

F

任一导通

F=0

UCC

RL

F1

F2

F3

F

全部截止

F=1

F=F1F2F3?

所以： F=F1F2F3!

2. 负载电阻 RL 和电源 UCC 可以根据情况选择

&

+10V

COMS门

实现 TTL 门与 CMOS 门的连接

9.4.4 三态输出门（ TS门）

+5V

F

R4R2

R1

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

AB

DE E

E--- 控制端

1. 三态输出门的电路结构

+5V

F

R4R2

R1

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

AB

DE E

0 1

截止

ABF

+5V

F

R4R2

R1

T2

R5

R3

T3

T4T1

T5

AB

DE E

1 0

导通 截止

截止

高阻态

符号

输出高阻

0E

1E

ABF

功能表

低电平起作用

&A

BF

E

符号

输出高阻

1E

0E

ABF

功能表

高电平起作用

&A

BF

E

E1

E2

E3

公用总线

０

１

０

三态门主要作为 TTL 电路与总线间的接口电路

2. 用途：

E1 、 E2 、E3 分时接入高电平

9.5 MOS 门电路1. MOS 反相器

0 UDS

ID

ui

uo

UCC

R

负载线

ui=“1”

ui=“0”

uo=“0” uo=“1”

ui

uo

UCC

ui

uo

UCC

实际结构 等效结构

２ CMOS 反相器

UCC

S

T2D

T1

A F

NMOS 管

PMOS 管

CMOS 电路Complementary

UCC

S

T2D

T1

ui uo

ui=0

截止

ugs2=UCC

导通

u ０ =“１”

工作原理：

UCC

S

T2D

T1

ui uo

ui=１

导通

截止

u ０ =“０”

工作原理：

抽象成电气开关UDD=5V

UIN=L UOUT=H

UDD=5V

UIN=H

UOUT=L

３ CMOS 电路的优点

１、静态功耗小。

２、允许电源电压范围宽（ 318V ）。

3 、扇出系数大，抗噪容限大。