教学要求：
熟练掌握最简单的与、或、非门电路；掌握TTL 门电路、CMOS 门电路特点和逻辑功能（输入输出关系）；掌握TTL 门电路、CMOS 门电路的电气特性；理解TTL 门电路、CMOS 门电路在应用上的区别。
了解特殊的门电路，如OC 门，三态门，CMOS 传输门。
教学重点：
TTL 门电路的外部特性，逻辑功能、电气特性。
CMOS 门电路的外部特性，逻辑功能、电气特性。
2. 1 概述
门电路——用以实现各种基本逻辑关系的电子电路
正逻辑——用1 表示高电平、用0 表示低电平
负逻辑——用0 表示高电平、用1 表示低电子的情况。
2.2 分立元件门电路
2.2.1 二极管的开关特性
图2.2.1二极管静态开关电路及其等效电路
(a)电路图(b) 输入高电平时的等效电路(c)输入低电平时的等效电路
二、动态开关特性在高速开关电路中，需要了解二极管导通与截止间的快速转换过程。
图２.２.２二极管动态开关特性
(a)电路图(b)输入脉冲电压波形(c)实际电流波形
当输入电压U I 由正值U F 跃变为负值U R 的瞬间，V D 并不能立刻截止，而是在外加反向电压UR
作用下，产生了很大的反向电流I R ，这时i D ＝I R ≈- U R ／R ，经一段时间
t rr后二极管V D 才进人截止状态，如图3. 2. 3 (c) 所示。
通常将t rr称作反向恢
复时间。
产生t rr 的主要原因是由于二极管在正向导通时，P 区的多数载流子空穴大
量流入N 区，N 区的多数载流子电子大量流入P 区，在P 区和N 区中分别存储了
大量的电子和空穴，统称为存储电荷。
当U I 由U F跃变为负值U R 时，上述存储
电荷不会立刻消失，在反向电压的作用下形成了较大的反向电流I R ，随着存储电荷
的不断消散，反向电流也随之减少，最终二极管V D 转为截止。
当二极管V D 由截
止转为导通时，在P 区和N 区中积累电荷所需的时间远比t rr 小得多，故可以忽略。
2. 2. 2 三极管的开关特性
一、静态开关特性及开关等效电路
2. 3.1 二极管门电路
一、二极管与门电路
图２.３.１二极管与门的工作原理
二、二极管或门电路
图２.３.２二极管或门的工作原理
(a)电路图(b)逻辑符号(c)工作波形
表2.3.1 或门输入和输出的逻辑电平表2.3.2 或门的真值表
2.3.2 三极管非门电路
图２.３.３三极管非门的工作原理
(a)电路图(b)逻辑符号(c)工作波形
表2.3.3 非门的真值表
２.３.３组合逻辑门电路
图２.３.４与非门电路及其逻辑符号
(a)电路图(b)逻辑符号
二、或非门电路
列出其真值表
图2.3.5 或非门电路及其逻辑符号
(a)电路图(b)逻辑符号
2 . 4 . 1 TTL 与非门
内部电路只需了解原理，外部特性要掌握。
一、TTL 与非门的工作原理
1 ．电路结构
2 ．工作原理
①输入有低电平0.3V ：K 点电位为1V; V 1 导通V 2 ,V 5 截止，V 3 V 4导通。
（F 为3.6V高电平。
)
②输入全为高电平3V 则K 点电位3.7V 在三个PN 结的钳制下V K =2.1vV 1 集
电结正偏发射结反偏。
R 1 处于倒置工作状态（B 反）R 1 V 5 - 饱和M点电位1V则V 3 ——微导通V 4 ——截止（则F=0.3V 低电平）
由①、②
图2.4.1CT74S系列与非门及其逻辑符号(a)电路图(b)逻辑符号
1 ．采用抗饱和三极管
三极管饱和越深，其工作速度越慢。
要提高电路的工作速度，就必须设法使三极管工作在浅饱和状态，为此，需采用抗饱和三极管。
2 ．采用有源泄放电路
在V5 导通后，V6 接着导通，分流了V5 的部分基极电流，使V5 工作在浅饱和状态，这也有利于缩短V5 由导通向截止转换的时间。
当V2 由导通转为截止后，由于V6 仍处于导通状态，为V5 基区存储电荷的泄放提供了低阻通路，加速了V5 的截止，从而缩短了关闭时间。
三、电压传输特性和噪声容限
1 ．电压传输特性
2 ．关门电平、开门电平和阈值电压
（1 ）关门电平
在保证输出为标准高电平U SH ( 常取U SH ＝3V ）时，允许输入低电平的最大值称为关门电平, 用U OFF 表示。
由上图可得U OFF ≈1.0V 。
显然，只有当输入u I ＜U OFF 时，与非门才关闭，输出高电平。
（2 ）开门电平
在保证输出为标准低电平U SL （常取U SL ＝0.3V ）时，允许输入高电平的最小值称为开门电平用U ON 表示。
由上图可得U ON ≈1.2V 。
显然，只有当u I ＞U ON 时，与非门才开通，输出低电平。
（3 ）阈值电压
工作在电压传输特性转折区中点对应的输入电压称为阈值电压，又称门槛电平。
3 ．噪声容限搞干扰能力
V NL （低电平噪声容限）= V OFF －V IL
V NL （高电平噪声容限）= V IH －V ON
四、输入负载特性
图２.４.２TTL与非门的输入负载特性(a)电路图(b)输入负载特性五、输出负载特性
输出电压U 0 随负载电流i 0 变化的特性曲线称为输出负载特性。
图2.4.3 TTL与非门的传输延迟时间
2.4.2 其它功能的TTL 门电路
一、集电极开路与非门（OC 门）
1 ．OC 门的工作原理
工作原理：当输入人A 、B 、C 都为高电平时，V2 和V5 饱和导通，输出低电平；当输入A 、B 、C
中有低电平时，V2 和V5 截止，输出高电平。
因此，OC 门具有与非功能，其逻辑表达式为：
图２.４.４集电极开路与非门及其逻辑符号(a)电路图(b)逻辑符号
２：用OC门实现与
图２.４.５用OC门实现与
３：驱动显示器
图2.4.6 显示电路
３：实现电平转换
图2.4.7 用OC门实现电平转换
二、与或非门
图2.4.8 与或非门及其逻辑符号(a)电路图(b)逻辑符号
三、三态输出门（TSL 门）1 ．三态输出门的工作原理
图２.４.９三态输出与非门及其逻辑符号
2 ．三态输出门的应用
（1 ）用三态输出门构成单向总线
（2 ）用三态输出门构成双向总线
图2.4.10 用三态门构成单向总线图2.4.11 用三态门构成双向总线
2.4.5 TTL 集成逻辑门的使用注意事项
一、电源电压及电源干扰的消除，对74 系列应满足5V 5 ％的要求。
二、输出端的连接
三、闲置输入端的处理
（1 ）对于与非门的闲置输人端可直接接电源电压V CC ，或通过1 ～10k 的电阻接电源V CC 。
（2 ）如前级驱动能力允许时，可将闲置输人端与有用输人端并联使用，如图3.3.18 （C ）所示。
（3 ）在外界干扰很小时，与非门的闲置输人端可以剪断或悬空。
但不允许接开路长线，以免引入干扰
而产生逻辑错误。
（4 ）或非门不使用的闲置输人端应接地，对与或非门中不使用的与门至少有一个输人端接地，
四、电路安装接线和焊接应注意的问题
五、调试中应注意的问题
§2-5 CMOS 门电路
CMOS 应用广泛、工艺简单、抗干扰能力强、集成度高、功耗小、价廉高5V 低0V IG （控制极）
一、MOS 反相器
1 、MOS 管开关特性⑴CMOS
⑤、输出范围大（顶天立地）V OH =V DD 、V OL =0V
1 ．与非门驱动管串联、负载管并联（图略）
②单双掷控制开关
本章小结
一、TTL 电路
输入级采用多发射极晶体管，输出级采用推拉式结构，所以工作速度较快，负载能力较强，是目前使用最广泛的一种集成逻辑门。
应掌握好TTL 门电气特性和参数。
二、CMOS 电路
属于单极型电路，CMOS 电路具有高速度、功耗低、扇出大、电源电压范围宽、抗干扰能
力强、集成度高等一系列特点，使之在整个数字集成电路中占据主导地位的趋势日益明显。