门电路和触发器.doc

第九节 门电路和触发器 电子电路通常分模拟电子电路和数字电子电路两大类。前面介绍的放大电路属于第一类，电路中的工作信号是连续变化的电信号(模拟信号)。数字电路的基本工作信号是二进制的数字信号，它在时间上和数值上是离散的，即不是连续渐变的，而且只有0和1两个基本数字，反映在电路上就是低电平和高电平两种状态。因此在稳态时，电路中的半导体器件都是工作在开、关状态。数字电路是由几种最基本的单元电路组成的。在这些基本单元中，对元件的精度要求不高，只要在工作时能够可靠地区分0和1两种状态就可以了。数字电路中研究的主要问题是输入信号的状态(0或1)和输出信号的状态(0或1)之间的关系，即所谓逻辑关系，采用的数学工具是逻辑代数。 一、逻辑代数基础 在逻辑代数中变量具有二值性，即只有两个可能的取值“0”和“1”。 （一）基本的逻辑运算 逻辑代数的基本运算有三种，即“与”运算、“或”运算和“非”运算。 1．“与”运算 也称“与”关系，它可表述为：当决定一事件的所有条件都具备之 后，这事件才会而且一定会发生。在现实生活中，“与”逻辑关系很多，如图8-9－1，开关 A，B控制一盏灯Z。灯亮的条件是开关A、B同时合上。假定灯亮为“1”，不亮为“0”。开关合上为“1”。断开为“0”，把灯的状态和开关所处位置之间的关系列如表8-9-1 所示。这种表称真值表(或称功能表)，其逻辑表达式为， Z=A·B 所以“与”关系也称为逻辑乘。运算规则为：0·0＝0，0·1=0，1·0＝0，1·1＝ 1。 2．“或”运算：在决定一事件的各个条件中，只要具备一个或一个以上的条件，这事 件就会发生，这样的因果关系称“或”逻辑关系。用并联的两个开关控制一盏灯，如图 8-9-2所示只要开关A或月有一个处于合上位置灯就会亮。按前面的假定来赋值“0”、 “1”，可列出真值表如表8-9-2，其逻辑表达式为Z＝A+B。所以“或”关系也称为逻辑加。运算规则为：0+0＝0，0+1＝1，1＋0＝1，1+1＝1。 （二）逻辑代数的基本定律和基本定理 1．基本定律： (1)0—1律： 0＋A＝A 1·A=A 1+A＝1 0·A＝0 (2)重叠律： A+A＝A A·A＝A (3)互补律： A+A＝1 A·A＝0 (4)交换律： A+B：B＋A A·B＝B·A (5)结合律： A+(B+C)＝(A＋B)+C A·(B·C)＝(A·B)·C (6)分配律： A·(B+C)＝AB+AC A+B·C＝(A十B)·(A十C) (7)反演律： A+B＝A·B A·B=A+B (8)否定律：=A 反演律又称狄·摩根定理，十分有用，可推广到两个以上变量： 2．基本定理： 定理1： A+AB=A A·(A+B)=A 定理2： A+（A+B）=A+B A(+B) =A·B 定理3： AB+C+BC=AB+C 应用上述定律、定理可简化逻辑表达式。 例如 F=A+ABC+BC+B+AD+A=A+BC(A+)+B+A(D+)=A十BC+B十A =A+BC+B=A+B+BC=A+B(1十C) =A+B 二、逻辑门电路 实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路，简称门电路，前面介绍了三种基本运算，实现中基本运算的电路分别称为与门、或门和非门。 （一）分立元件门电路 1．二极管与门：电路如图8-9-4(a)，A、B为输入端，Y为输出端(输入、输出和电源共用的地线未在图中画出)，按输入信号的不同，有四种不同的工作情况： (1)UA＝UB＝0V，此时二极管D1、D2导通，UY≈0V。 (2) UA＝0V，UB＝3V，此时D1导通，由于钳位作用，UY≈0V，D2截止。 (3) UA＝3V，UB＝0V，此时D2导通，Dl截止，UY=0V。 (4) UA＝3V，UB＝3V。D1，D2都导通，UY≈3V。 8