數(shù)字電路的基本邏輯單元—門(mén)電路

　內(nèi)容提要：
　　本章系統(tǒng)地介紹數(shù)字電路的基本邏輯單元—門(mén)電路，及其對(duì)應(yīng)的邏輯運(yùn)算與圖形描述符號(hào)，并針對(duì)實(shí)際應(yīng)用介紹了三態(tài)邏輯門(mén)和集電極開(kāi)路輸出門(mén)，最后簡(jiǎn)要介紹TTL集成門(mén)和CMOS集成門(mén)的邏輯功能、外特性和性能參數(shù)。
　　2.1 基本邏輯門(mén)
　　導(dǎo)讀：
　　在這一節(jié)中，你將學(xué)習(xí)：
　　n 與、或、非三種基本邏輯運(yùn)算
　　n 與、或、非三種基本邏輯門(mén)的邏輯功能
　　n 邏輯門(mén)真值表的列法
　　n 畫(huà)各種邏輯門(mén)電路的輸出波形
　　在邏輯代數(shù)中，最基本的邏輯運(yùn)算有與、或、非三種。每種邏輯運(yùn)算代表一種函數(shù)關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系可用邏輯符號(hào)寫(xiě)成邏輯表達(dá)式來(lái)描述，也可用文字來(lái)描述，還可用表格或圖形的方式來(lái)描述。
　　最基本的邏輯關(guān)系有三種：與邏輯關(guān)系、或邏輯關(guān)系、非邏輯關(guān)系。
　　實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和常用復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路稱(chēng)為邏輯門(mén)電路。例如：實(shí)現(xiàn)“與”運(yùn)算的電路稱(chēng)為與邏輯門(mén)，簡(jiǎn)稱(chēng)與門(mén)；實(shí)現(xiàn)“與非”運(yùn)算的電路稱(chēng)為與非門(mén)。邏輯門(mén)電路是設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的最小單元。
　　2.1.1 與門(mén)
　　“與”運(yùn)算是一種二元運(yùn)算，它定義了兩個(gè)變量A和B的一種函數(shù)關(guān)系。用語(yǔ)句來(lái)描述它，這就是：當(dāng)且僅當(dāng)變量A和B都為1時(shí)，函數(shù)F為1；或者可用另一種方式來(lái)描述它，這就是：只要變量A或B中有一個(gè)為0，則函數(shù)F為0?！芭c”運(yùn)算又稱(chēng)為邏輯乘運(yùn)算，也叫邏輯積運(yùn)算。
　　“與”運(yùn)算的邏輯表達(dá)式為：
　　
　　式中，乘號(hào)“．”表示與運(yùn)算，在不至于引起混淆的前提下，乘號(hào)“．”經(jīng)常被省略。該式可讀作：F等于A乘B，也可讀作：F等于A與B。
　　
　　邏輯與運(yùn)算可用開(kāi)關(guān)電路中兩個(gè)開(kāi)關(guān)相串聯(lián)的例子來(lái)說(shuō)明，如圖2-1所示。開(kāi)關(guān)A、B所有可能的動(dòng)作方式如表2-1a所示，此表稱(chēng)為功能表。如果用1表示開(kāi)關(guān)閉合，0表示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，燈亮?xí)rF=1，燈滅時(shí)F=0。則上述功能表可表示為表2-1b。這種表格叫做真值表。它將輸入變量所有可能的取值組合與其對(duì)應(yīng)的輸出變量的值逐個(gè)列舉出來(lái)。它是描述邏輯功能的一種重要方法。
　　表2-1a 功能表
　　開(kāi)關(guān)A開(kāi)關(guān)B燈F
　　斷開(kāi)斷開(kāi)滅
　　斷開(kāi)閉合滅
　　閉合斷開(kāi)滅
　　閉合閉合亮
　　表2-1b “與”運(yùn)算真值表
　　AB
　　000
　　010
　　100
　　111
　　由“與”運(yùn)算關(guān)系的真值表可知“與”邏輯的運(yùn)算規(guī)律為：
　　
　　簡(jiǎn)單地記為：有0出0，全1出1。
　　由此可推出其一般形式為：
　　
　　實(shí)現(xiàn)“與”邏輯運(yùn)算功能的的電路稱(chēng)為“與門(mén)”。 每個(gè)與門(mén)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸入端和一個(gè)輸出端，圖2-2是
　　
　　兩輸入端與門(mén)的邏輯符號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，制造工藝限制了與門(mén)電路的輸入變量數(shù)目，所以實(shí)際與門(mén)電路的輸入個(gè)數(shù)是有限的。其它門(mén)電路中同樣如此。