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门电路构成

发布时间:2023-12-11 09:35:36

1. 逻辑门电路的简介

最基本的逻辑关系是与、或、非,最基本的逻辑门是与门、或门和非门。
实现“与”运算的叫 与门,实现“或”运算的叫 或门,实现“非”运算的叫非门,也叫做反相器,等等。
逻辑门是在集成电路(也称:集成电路)上的基本组件。 逻辑门可以用电阻、电容、二极管、三极管等分立原件构成,成为分立元件门。也可以将门电路的所有器件及连接导线制作在同一块半导体基片上,构成集成逻辑门电路。
简单的逻辑门可由晶体管组成。这些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号。 高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0,从而实现逻辑运算。常见的逻辑门包括“与”门,“或”门,“非”门,“异或”门(也称:互斥或)等等。
逻辑门可以组合使用实现更为复杂的逻辑运算。 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓门就是一种开关,它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系),所以门电路又称为逻辑门电路。基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。逻辑门电路按其内部有源器件的不同可以分为三大类。第一类为双极型晶体管逻辑门电路,包括TTL、ECL电路和I2L电路等几种类型;第二类为单极型MOS逻辑门电路,包括NMOS、PMOS、LDMOS、VDMOS、VVMOS、IGT等几种类型;第三类则是二者的组合BICMOS门电路。常用的是CMOS逻辑门电路。
1、TTL全称Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT逻辑门电路,是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路,应用较早,技术已比较成熟。TTL主要有BJT(Bipolar Junction Transistor 即双极结型晶体管,晶体三极管)和电阻构成,具有速度快的特点。最早的TTL门电路是74系列,后来出现了74H系列,74L系列,74LS,74AS,74ALS等系列。但是由于TTL功耗大等缺点,正逐渐被CMOS电路取代。 TTL门电路有74(商用)和54(军用)两个系列,每个系列又有若干个子系列。TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,这被称做TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。
TTL电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的,首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低,另外TTL电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路;再者,计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的,而TTL接口的操作恰能满足这个要求。TTL型通信大多数情况下,是采用并行数据传输方式,而并行数据传输对于超过10英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题,这些问题对可靠性均有影响。
2、CMOS逻辑门电路功耗极低,成本低,电源电压范围宽,逻辑度高,抗干扰能力强,输入阻抗高,扇出能力强。逻辑门电路按其集成度又可分为:SSI(小规模集成电路,每片组件包含10~20个等效门)。MAI(中规模集成电路,每个组件包含20~100个等效门)。LAI(大规模集成电路,每组件内含100~1000个等效门)。VLSI(超大规模集成电路,每片组件内含1000个以上等效门)。常用的MOS门电路有NMOS,PMOS,CMOS,LDMOS,VDMOS等5种。用N沟通增强型场效应管构成的逻辑电路称为NMOS电路;用P沟道场效应管构成的逻辑电路称为PMOS电路;CMOS电路则是NMOS和PMOS的互补型电路,用横向双扩散MOS管构成的逻辑电路称为LDMOS电路;用垂直双扩散MOS管构成的逻辑电路称为VDMOS电路。
3、ECL(Emitter Coupled Logic)即发射极耦合逻辑电路,也称电流开关型逻辑电路。它是利用运放原理通过晶体管射极耦合实现的门电路。在所有数字电路中,它工作速度最高,其平均延迟时间tpd可小至1ns。ECL电路是由一个差分对管和一对射随器组成的,所以输入阻抗大,输出阻抗小,驱动能力强,信号检测能力高,差分输出,抗共模干扰能力强。但是由于单元门的开关管对是轮流导通的,对整个电路来讲没有“截止”状态,所以电路的功耗较大。

2. cmos门电路,TTL门电路有什么组成,他们的原理是什么

内部都是基本门电路。
门电路是有集成制造的场效应管(CMOS门电路)、三极管内(TTL)、电阻容、二极管构成。
内部三极管、场效应管都工作在开关状态。
由于各种门电路、厂家工艺等原因,内部电路不完全相同,所以原理不赘述了。
想学的话,首先要学会三极管基本电路(模电知识),逻辑电路(数电知识)才好理解。

3. 门电路是用什么电子器件组成的

门电路是由晶体管、电阻、电容等组成的,只不过这些都是模拟电路的范围,版直接由权这些分立件表示数字电路的话不够简洁,也不利于分析与理解,所以就用“门”把它封装起来,可以说门电路是数字电路的最小单位。

这是一种与非门结构图
http://pdf.18ic.com/upload/2007-4/5/200745214952.bmp

4. 逻辑电路的基本的逻辑电路——门电路

简单的逻辑电路通常是由门电路构成,也可以用三极管来制作,例如,一个NPN三极管的集电极和另一个NPN三极管的发射极连接,这就可以看作是一个简单的与门电路,即:当两个三极管的基极都接高电平的时候,电路导通,而只要有一个不接高电平,电路就不导通。
常见的门电路如下所示:
非门:利用内部结构,使输入的电平变成相反的电平,高电平(1)变低电平(0),低电平(0)变高电平(1)。
A
B
0
1
1
0
与门:利用内部结构,使输入两个高电平(1),输出高电平(1),不满足有两个高电平(1)则输出低电平(0)。
A
B
C
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
或门:利用内部结构,使输入至少一个输入高电平(1),输出高电平(1),不满足有两个低电(0)输出高电平(1)
A
B
C
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
与非门:利用内部结构,使输入至多一个输入高电平(1),输出高电平(1),不满足有两个高电平(1)输出高电平(1)。
A
B
C
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
或非门:利用内部结构,使输入两个输入低电平(0),输出高电平(1),不满足有至少一个高电平(1)输出高电平(1)。
A
B
C
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
异或门:当输入端同时处于低电平(0)或高电平(1)时,输出端输出低电平(0),当输入端一个为高电平(1),另一个为低电平时(0),输出端输出高电平(1)。
A
B
C
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
同或门:当输入端同时输入低电平(0)或高电平(1)时,输出端输出高电平(1),当输入端一个为高电平(1),另一个为低电平时(0),输出端输出低电平(0)。
A
B
C
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1

5. 基本门电路原理

实现基本和常用逻辑运算的电子电路,叫逻辑门电路。 在数字电路中,所谓"门"就是只能实现基本逻辑关系的电路。

逻辑门可以用电阻、电容、二极管、三极管等分立原件构成,成为分立元件门。也可以将门电路的所有器件及连接导线制作在同一块半导体基片上,构成集成逻辑门电路

用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路。常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门,现分别把各个门电路介绍如下

一:与门

与门又称"与电路"、逻辑"与"电路。是执行"与"运算的基本逻辑门电路。有多个输入端,一个输出端。当所有的输入同时为高电平(逻辑1)时,输出才为高电平,否则输出为低电平(逻辑0)

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
二:或门:

或门又称或电路、逻辑或电路。如果几个条件中,只要有一个条件得到满足,某事件就会发生,这种关系叫做"或"逻辑关系。具有"或"逻辑关系的电路叫做或门。或门有多个输入端,一个输出端,只要输入中有一个为高电平时(逻辑"1"),输出就为高电平(逻辑"1");只有当所有的输入全为低电平(逻辑"0")时,输出才为低电平(逻辑"0")。

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
三:非门

非门实现逻辑代数非的功能,即输出始终和输入保持相反。当输入端为高电平(逻辑"1")时,输出端为低电平(逻辑"0");反之,当输入端为低电平(逻辑"0")时,输出端则为高电平(逻辑"1")。

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
四:与非门

与非门是与门和非门的结合,先进行与运算,再进行非运算。与非运算输入要求有两个,如果输入都用0和1表示的话,那么与运算的结果就是这两个数的乘积。如1和1(两端都有信号),则输出为0;1和0,则输出为1;0和0,则输出为1。与非门的结果就是对两个输入信号先进行与运算,再对与运算结果进行非运算的结果。简单说,与非与非,就是先与后非。

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
五:或非门

或非门是数字逻辑电路中的基本元件,实现逻辑或非功能。有多个输入端,1个输出端,多输入或非门可由2输入或非门和反相器构成。只有当两个输入A和B为低电平(逻辑0)时输出为高电平(逻辑1)。也可以理解为任意输入为高电平(逻辑1),输出为低电平(逻辑0)。

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
六:异或门

异或门是数字逻辑中实现逻辑异或的逻辑门。有多个输入端、1个输出端,多输入异或门可由2输入异或门构成。若两个输入的电平相异,则输出为高电平1;若两个输入的电平相同,则输出为低电平0。亦即,如果两个输入不同,则异或门输出高电平1。

虽然异或不是开关代数的基本运算之一,但是在实际运用中相当普遍地使用分立的异或门。大多数开关技术不能直接实现异或功能,而是使用多个门设计。

6. 门电路工作原理

第五节 CMOS逻辑门电路
http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0321/course/_source/web/lesson/char2/j6.htm 看看把

CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后 ,所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件,从发展趋势来看,由于制造工艺的改进,CMOS电路的性能有可能超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件 。CMOS电路的工作速度可与TTL相比较,而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL。此外,几乎所有的超大规模存储器件 ,以及PLD器件都采用CMOS艺制造,且费用较低。
早期生产的CMOS门电路为4000系列 ,随后发展为4000B系列。当前与TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可与TTL器件交换使用。下面首先讨论CMOS反相器,然后介绍其他CMO逻辑门电路。

MOS管结构图

MOS管主要参数:

1.开启电压VT
·开启电压(又称阈值电压):使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压;
·标准的N沟道MOS管,VT约为3~6V;
·通过工艺上的改进,可以使MOS管的VT值降到2~3V。

2. 直流输入电阻RGS
·即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比
·这一特性有时以流过栅极的栅流表示
·MOS管的RGS可以很容易地超过1010Ω。

3. 漏源击穿电压BVDS
·在VGS=0(增强型)的条件下 ,在增加漏源电压过程中使ID开始剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDS
·ID剧增的原因有下列两个方面:
(1)漏极附近耗尽层的雪崩击穿
(2)漏源极间的穿通击穿
·有些MOS管中,其沟道长度较短,不断增加VDS会使漏区的耗尽层一直扩展到源区,使沟道长度为零,即产生漏源间的穿通,穿通后
,源区中的多数载流子,将直接受耗尽层电场的吸引,到达漏区,产生大的ID

4. 栅源击穿电压BVGS
·在增加栅源电压过程中,使栅极电流IG由零开始剧增时的VGS,称为栅源击穿电压BVGS。

5. 低频跨导gm
·在VDS为某一固定数值的条件下 ,漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导
·gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力
·是表征MOS管放大能力的一个重要参数
·一般在十分之几至几mA/V的范围内

6. 导通电阻RON
·导通电阻RON说明了VDS对ID的影响 ,是漏极特性某一点切线的斜率的倒数
·在饱和区,ID几乎不随VDS改变,RON的数值很大 ,一般在几十千欧到几百千欧之间
·由于在数字电路中 ,MOS管导通时经常工作在VDS=0的状态下,所以这时的导通电阻RON可用原点的RON来近似
·对一般的MOS管而言,RON的数值在几百欧以内

7. 极间电容
·三个电极之间都存在着极间电容:栅源电容CGS 、栅漏电容CGD和漏源电容CDS
·CGS和CGD约为1~3pF
·CDS约在0.1~1pF之间

8. 低频噪声系数NF
·噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的
·由于它的存在,就使一个放大器即便在没有信号输人时,在输 出端也出现不规则的电压或电流变化
·噪声性能的大小通常用噪声系数NF来表示,它的单位为分贝(dB)
·这个数值越小,代表管子所产生的噪声越小
·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数
·场效应管的噪声系数约为几个分贝,它比双极性三极管的要小

一、CMOS反相器

由本书模拟部分已知,MOSFET有P沟道和N沟道两种,每种中又有耗尽型和增强型两类。由N沟道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS或CMOS电路。
下图表示CMOS反相器电路,由两只增强型MOSFET组成,其中一个为N沟道结构,另一个为P沟道结构。为了电路能正常工作,要求电源电压VDD大于两个管子的开启电压的绝对值之和,即
VDD>(VTN+|VTP|) 。

1.工作原理

首先考虑两种极限情况:当vI处于逻辑0时 ,相应的电压近似为0V;而当vI处于逻辑1时,相应的电压近似为VDD。假设在两种情况下N沟道管 TN为工作管P沟道管TP为负载管。但是,由于电路是互补对称的,这种假设可以是任意的,相反的情况亦将导致相同的结果。
下图分析了当vI=VDD时的工作情况。在TN的输出特性iD—vDS(vGSN=VDD)(注意vDSN=vO)上 ,叠加一条负载线,它是负载管TP在 vSGP=0V时的输出特性iD-vSD。由于vSGP<VT(VTN=|VTP|=VT),负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。两条曲线的交点即工作点。显然,这时的输出电压vOL≈0V(典型值<10mV ,而通过两管的电流接近于零。这就是说,电路的功耗很小(微瓦量级)

下图分析了另一种极限情况,此时对应于vI=0V。此时工作管TN在vGSN=0的情况下运用,其输出特性iD-vDS几乎与横轴重合 ,负载曲线是负载管TP在vsGP=VDD时的输出特性iD-vDS。由图可知,工作点决定了VO=VOH≈VDD;通过两器件的电流接近零值 。可见上述两种极限情况下的功耗都很低。

由此可知,基本CMOS反相器近似于一理想的逻辑单元,其输出电压接近于零或+VDD,而功耗几乎为零。

2.传输特性

下图为CMOS反相器的传输特性图。图中VDD=10V,VTN=|VTP|=VT=
2V。由于 VDD>(VTN+|VTP|),因此,当VDD-|VTP|>vI>VTN 时,TN和TP两管同时导通。考虑到电路是互补对称的,一器件可将另一器件视为它的漏极负载。还应注意到,器件在放大区(饱和区)呈现恒流特性,两器件之一可当作高阻值的负载。因此,在过渡区域,传输特性变化比较急剧。两管在VI=VDD/2处转换状态。

3.工作速度

CMOS反相器在电容负载情况下,它的开通时间与关闭时间是相等的,这是因为电路具有互补对称的性质。下图表示当vI=0V时 ,TN截止,TP导通,由VDD通过TP向负载电容CL充电的情况。由于CMOS反相器中,两管的gm值均设计得较大,其导通电阻较小,充电回路的时间常数较小。类似地,亦可分析电容CL的放电过程。CMOS反相器的平均传输延迟时间约为10ns。

二、CMOS门电路

1.与非门电路

下图是2输入端CMOS与非门电路,其中包括两个串联的N沟道增强型MOS管和两个并联的P沟道增强型MOS管。每个输入端连到一个N沟道和一个P沟道MOS管的栅极。当输入端A、B中只要有一个为低电平时,就会使与它相连的NMOS管截止,与它相连的PMOS管导通,输出为高电平;仅当A、B全为高电平时,才会使两个串联的NMOS管都导通,使两个并联的PMOS管都截止,输出为低电平。

因此,这种电路具有与非的逻辑功能,即
n个输入端的与非门必须有n个NMOS管串联和n个PMOS管并联。

2.或非门电路

下图是2输入端CMOS或非门电路。其中包括两个并联的N沟道增强型MOS管和两个串联的P沟道增强型MOS管。

当输入端A、B中只要有一个为高电平时,就会使与它相连的NMOS管导通,与它相连的PMOS管截止,输出为低电平;仅当A、B全为低电平时,两个并联NMOS管都截止,两个串联的PMOS管都导通,输出为高电平。
因此,这种电路具有或非的逻辑功能,其逻辑表达式为

显然,n个输入端的或非门必须有n个NMOS管并联和n个PMOS管并联。
比较CMOS与非门和或非门可知,与非门的工作管是彼此串联的,其输出电压随管子个数的增加而增加;或非门则相反,工作管彼此并联,对输出电压不致有明显的影响。因而或非门用得较多。

3.异或门电路

上图为CMOS异或门电路。它由一级或非门和一级与或非门组成。或非门的输出。而与或非门的输出L即为输入A、B的异或

如在异或门的后面增加一级反相器就构成异或非门,由于具有的功能,因而称为同或门。异成门和同或门的逻辑符号如下图所示。

三、BiCMOS门电路

双极型CMOS或BiCMOS的特点在于,利用了双极型器件的速度快和MOSFET的功耗低两方面的优势,因而这种逻辑门电路受到用户的重视


1.BiCMOS反相器

上图表示基本的BiCMOS反相器电路,为了清楚起见,MOSFET用符号M表示BJT用T表示。T1和T2构成推拉式输出级。而Mp、MN、M1、M2所组成的输入级与基本的CMOS反相器很相似。输入信号vI同时作用于MP和MN的栅极。当vI为高电压时MN导通而MP截止;而当vI为低电压时,情况则相反,Mp导通,MN截止。当输出端接有同类BiCMOS门电路时,输出级能提供足够大的电流为电容性负载充电。同理,已充电的电容负载也能迅速地通过T2放电。
上述电路中T1和T2的基区存储电荷亦可通过M1和M2释放,以加快
电路的开关速度。当vI为高电压时M1导通,T1基区的存储电荷迅速消散。这种作用与TTL门电路的输入级中T1类似。同理 ,当vI为低电压时,电源电压VDD通过MP以激励M2使M2导通,显然T2基区的存储电荷通过M2而消散。可见,门电路的开关速度可得到改善。

2.BiCMOS门电路

根据前述的CMOS门电路的结构和工作原理,同样可以用BiCMOS技术实现或非门和与非门。如果要实现或非逻辑关系,输入信号用来驱动并联的N沟道MOSFET,而P沟道MOSFET则彼此串联。正如下图所示的
2输入端或非门。

当A和B均为低电平时,则两个MOSFET MPA和MPB均导通,T1导通而MNA和MNB均截止,输出L为高电平。与此同时,M1通过MPA和MpB被VDD所激励,从而为T2的基区存储电荷提供一条释放通路。
另一方面,当两输入端A和B中之一为高电平时 ,则MpA和MpB的通路被断开,并且MNA或MNB导通,将使输出端为低电平。同时,M1A或M1B为T1的基极存储电荷提供一条释放道路。因此 ,只要有一个输入端接高电平,输出即为低电平。

四、CMOS传输门

MOSFET的输出特性在原点附近呈线性对称关系,因而它们常用作模拟开关。模拟开关广泛地用于取样——保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等。下面着重介绍CMOS传输门。

所谓传输门(TG)就是一种传输模拟信号的模拟开关。CMOS传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型MOSFET并联而成,如上图所示。TP和TN是结构对称的器件,它们的漏极和源极是可互换的。设它们的开启电压|VT|=2V且输入模拟信号的变化范围为-5V到+5V 。为使衬底与漏源极之间的PN结任何时刻都不致正偏 ,故TP的衬底接+5V电压,而TN的衬底接-5V电压 。两管的栅极由互补的信号电压(+5V和-5V)来控制,分别用C和表示。
传输门的工作情况如下:当C端接低电压-5V时TN的栅压即为-5V,vI取-5V到+5V范围内的任意值时,TN均不导通。同时,TP的栅压为+5V
,TP亦不导通。可见,当C端接低电压时,开关是断开的。
为使开关接通,可将C端接高电压+5V。此时TN的栅压为+5V ,vI在-5V到+3V的范围内,TN导通。同时TP的棚压为-5V ,vI在-3V到+5V的范围内TP将导通。
由上分析可知,当vI<-3V时,仅有TN导通,而当vI>+3V时,仅有TP导通当vI在-3V到+3V的范围内,TN和TP两管均导通。进一步分析
还可看到,一管导通的程度愈深,另一管的导通程度则相应地减小。换句话说,当一管的导通电阻减小,则另一管的导通电阻就增加。由于两管系并联运行,可近似地认为开关的导通电阻近似为一常数。这是CMOS传输出门的优点。
在正常工作时,模拟开关的导通电阻值约为数百欧,当它与输入阻抗为兆欧级的运放串接时,可以忽略不计。
CMOS传输门除了作为传输模拟信号的开关之外,也可作为各种逻辑电路的基本单元电路。

7. 什么是门电路,最基本的门电路有哪些,门电路有何用途

用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路。
常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。
目前实际应用的门电路都是集成电路。在集成电路设计过程中,将复杂的逻辑函数转换为具体的数字电路时,不管是手工设计还是EDA工具自动设计,通常要用到七种基本逻辑(与、或、非、与非、或非、同或、异或)的图形表示,在电路术语中这些逻辑操作符号被称作门,对应的具体电路就叫做门电路,包括某个基本逻辑或者多个基本逻辑组合的复杂逻辑。

比如实现取反功能的反相器,就叫做非门;实现“先与后反”功能的就是与非门,如下图所示。与非门由两个N管和两个P管组成:P管并联,一端接电源;N管串联,一端接地。根据CMOS结构互补的思想,每个N管都会和一个P管组成一对,它们的栅极连在一起,作为与非门的输入;输出则在“串-并”结构的中间。当输入端A、B中只要有一个为0时,下面接地的通路断开,而上面接电源的通路导通,就输出高电平1;而只有A、B同时为1时,才会使接地的两个串联NMOS管都导通,从而输出低电平0。而这正是与非门的逻辑:只有两个输入都为1时,输出为0;否则结果为1。
上述7种基本逻辑对应的门即为:与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门。

另外还有一个常用的基本门电路叫传输门,可以模拟“开关”的动作,当然也是由MOS-FET组成的,利用了其栅电压控制MOS管导通的原理;当CP为1,A的数据可以传到B端,当CP为0时,其内部晶体管截止,可以把电路中的通路临时关断。它们的逻辑符号如右图所示。
门电路几乎可以组成数字电路里面任何一种复杂的功能电路,包括类似于加法、乘法的运算电路,或者寄存器等具有存储功能的电路,以及各种自由的控制逻辑电路,都是由基本的门电路组合而成的。
门电路输出端的电路结构有三种型式:有源负载推拉式(或互补式)输出、集电极(或漏极)开路输出和三态输出。
推拉式输出的门电路一般用于完成逻辑运算。集电极开路的门电路(OC门)在实现一定逻辑功能的同时,还能实现电平变换或驱动较高电压、较大电流的负载:可以把两个门的输出端直接并联,实现逻辑与的功能(称“线与”联接)。三态输出门广泛应用于和系统总线的联接以及实现信号双向传输等方面。

8. 物理:“门电路”内部结构

“门”是这样的一种电路:它规定各个输入信号之间满足某种逻辑关系时,才有信号输出,通常有下列三种门电路:与门、或门、非门(反相器)。从逻辑关系看,门电路的输入端或输出端只有两种状态,无信号以“0”表示,有信号以“1”表示。也可以这样规定:低电平为“0”,高电平为“1”,称为正逻辑。反之,如果规定高电平为“0”,低电平为“1”称为负逻辑,然而,高与低是相对的,所以在实际电路中要选说明采用什么逻辑,才有实际意义,例如,负与门对“1”来说,具有“与”的关系,但对“0”来说,却有“或”的关系,即负与门也就是正或门;同理,负或门对“1”来说,具有“或”的关系,但对“0”来说具有“与”的关系,即负或门也就是正与门。
凡是对脉冲通路上的脉冲起着开关作用的电子线路就叫做门电路,是基本的逻辑电路。门电路可以有一个或多个输入端,但只有一个输出端。门电路的各输入端所加的脉冲信号只有满足一定的条件时,“门”才打开,即才有脉冲信号输出。从逻辑学上讲,输入端满足一定的条件是“原因”,有信号输出是“结果”,门电路的作用是实现某种因果关系──逻辑关系。所以门电路是一种逻辑电路。基本的逻辑关系有三种:与逻辑、或逻辑、非逻辑。与此相对应,基本的门电路有与门、或门、非门。
门电路可用分立元件组成,也可做成集成电路,但目前实际应用的都是集成电路。由于单一品种的与非门可以构成各种复杂的数字逻辑电路,而器件品种单一,给备件、调试都会带来很大方便,所以集成电路工业产品中并没有与门、或门,而供应与非门。
与门电路真值表:
A B 结果
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
或门电路真值表:
A B 结果
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
非门电路真值表:
A 结果
0 1
1 0

9. 门电路的电路结构类型

门电路输出端的电路结构有三种型式:有源负载推拉式(或互补式)输出、集电极(或漏极内)开路输出和三容态输出。
推拉式输出的门电路一般用于完成逻辑运算。集电极开路的门电路(OC门)在实现一定逻辑功能的同时,还能实现电平变换或驱动较高电压、较大电流的负载:可以把两个门的输出端直接并联,实现逻辑与的功能(称“线与”联接)。三态输出门广泛应用于和系统总线的联接以及实现信号双向传输等方面。

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