数字电路之门电路笔记 数字电路中的门电路是实现基本逻辑运算和复合运算的单元电路。常用的门电路在逻辑功能上又与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。在电子电路中，用高、低电平分别表示二值逻辑的1和0两种逻辑状态。 数字电路中的逻辑门电路可以分为正逻辑和负逻辑两种。正逻辑门电路的输入、输出电压的高电平定义为逻辑“1”，低电平定义为逻辑“0”。负逻辑门电路的输入、输出电压的低电平定义为逻辑“1”，高电平定义为逻辑“0”。同一个逻辑门电路，在正逻辑定义下可以实现与门功能，在负逻辑定义下可以实现或门功能。数字系统设计中，不是采用正逻辑就是采用负逻辑，而不能混合使用。 集成电路由于体积小、重量轻、可靠性好，因而在大多数领域里迅速取代了分立器件组成的数字电路。在数字集成电路发展的历史过程中，首先得到推广应用的是双极型的TTL电路。然而，TTL电路存在着一个严重的缺点就是功耗比较大。所以用TTL电路只能做成小规模集成电路(Small Scale Integration,简称SSI，其中仅包含10个以内的门电路)和中规模集成电路(Medium Scale Integration,简称MSI，其中包含10~100个门电路)，而无法制作成大规模集成电路(Large Scale Integration,简称LSI，其中包含1000~10000个门电路)和超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,简称VLSI，其中包含10000个以上的门电路)。CMOS集成电路最突出的优点在于功耗极低，所以非常适合于制作大规模集成电路。随着CMOS制作工艺的不断进步，无论在工作速度还是在驱动能力上，CMOS电路都已不比TTL电路逊色。因此，CMOS电路便逐渐取代了TTL电路而成为当前数字集成电路的主流产品。 在使用CMOS电路时，需要注意静电防护和过流保护。静电防护是为了防止由静电电压造成的损坏，可以通过在存储和运输CMOS器件时不要使用易产生静电高压的化工材料和化纤织物包装，组装、调试时，使电烙铁和其他工具、仪表、工作台台面等良好接地，操作人员的服装和手套等应选用无静电的原料制作等方法来实现。过流保护是为了防止输入电流过大损坏电路，可以通过在输入端与信号源之间串进保护电阻，输入端与电容之间接入保护电阻，输入端接长线时，亦应在输入端接入保护电阻等方法来实现。 CMOS数字集成电路有多种系列，如4000系列、HC/HCT系列、AHC/AHCT系列、VHC/VHCT系列、LVC系列、ALVC系列等。TTL门电路采用双极型三极管作为开关器件，分NPN和PNP型两种，因为在工作时有电子和空穴两种载流子参与导电过程，故称这类三极管为双极型三极管(Bipolar Junction Transistor,简称BJT)。反相器是TTL集成门电路中电路结构最简单的一种，这种类型电路的输入端和输出端均为三极管结构，所以称为三极管-三极管逻辑电路(Transistor-Transistor Logic),简称TTL电路。TI公司最初生产的TTL电路取名为SN54/74系列，我们称它为TTL基本系列。后又相继生产了74H、74L、74S、74LS、74AS、74ALS、74F等改进系列。 数字电路中的门电路是实现基本逻辑运算和复合运算的单元电路，常用的门电路在逻辑功能上又与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。在电子电路中，用高、低电平分别表示二值逻辑的1和0两种逻辑状态。数字电路中的逻辑门电路可以分为正逻辑和负逻辑两种，集成电路由于体积小、重量轻、可靠性好，因而在大多数领域里迅速取代了分立器件组成的数字电路。在使用CMOS电路时，需要注意静电防护和过流保护，CMOS数字集成电路有多种系列，TTL门电路采用双极型三极管作为开关器件。

　从小巧的电子手表，到复杂的电子计算机，它们的许多元件被制成集成电路的形式，即把几十、几百，甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最多的集成电路叫门电路。常用的门电路有与门、非门、与非门。

　从小巧的电子手表，到复杂的电子计算机，它们的许多元件被制成集成电路的形式，即把几十、几百，甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最多的集成电路叫门电路。常用的门电路有与门、非门、与非门。

D触发器能在触发脉冲边沿到来瞬间，将输入端D的信号存入触发器，由Q端输出。触发脉冲消失，输出能保持不变。所以D触发器又名D锁存器 CD4013是常用的D触发器，内含两个上升沿触发的D触发器。图4-17给出了其中一个D触发器的原理图符号。4013的每个D触发器除了具有输入端D，脉冲控制端CP，输出端O、~O以外，还有直接置位端SD，直接复位端CD。直接置位端与直接复位端都是高电平有效。 数字电路仿真实验是指在计算机软件环境中模拟数字电路的搭建和测试过程，这一实验方法能够让学习者在无需实际搭建电路的情况下，理解电路的原理和工作方式。Multisim软件是其中一种常用的仿真工具，支持数字电路的设计、测试与分析。 D触发器是数字电路中的基本存储单元，它在触发脉冲的边沿到来时将输入端D的信号存入触发器内部，并通过输出端Q和~Q输出。CD4013是常用的D触发器集成芯片，它包含两个独立的D触发器，每个触发器都有输入端D、时钟脉冲输入端CP、输出端O、~O以及直接置位端SD和直接复位端CD。直接置位端和直接复位端都是高电平有效，可直接控制触发器的状态。 与门和与非门是基本的逻辑门电路，它们通过逻辑运算实现信号的处理。在Multisim软件中可以搭建相应的仿真电路，通过逻辑分析仪观察和测试电路的输出结果。编码器、译码器、计数器、JK触发器、移位寄存器等都是数字电路中重要的逻辑器件，它们各自具有不同的功能和应用，仿真这些器件有助于理解其工作原理和逻辑功能。 在进行数字电路仿真实验时，可以通过Multisim软件对电路进行搭建，并设置相应的测试条件，例如时钟频率、输入信号等，来观察电路的响应和输出结果。例如，通过设置时钟频率为500Hz对74LS138译码器电路进行测试，记录不同输入下的输出状态，以验证译码器的功能。在JK触发器功能测试中，观察其在触发脉冲到来时，根据输入端JK信号改变触发器状态的能力，并在电路复位时输出指示灯的状态变化。 移位寄存器是一种同步时序电路，它能够实现信号的移位存储和传输。使用如74LS194这样的4位双向移位寄存器，可以测试其清零、左移、右移、预置数等基本功能。在仿真过程中，通过控制开关来模拟控制信号，观察寄存器中信号的变化。 施密特触发器是一种具有特定回差电压的开关特性电路，它的输出状态依赖于输入信号的递增或递减。在仿真中可以观察施密特触发器对信号波形的整形作用。 最终，利用各种计数器设计特定进制的计数电路，例如使用74LS161设计60进制计数器，使用74LS160实现24进制计数器，使用74LS192实现24进制计数器，以及通过控制开关S1来实现正反计数功能等，这些都是数字电路仿真实验中的重要内容。通过这些实验，学习者可以加深对数字电路原理的理解，并提升电路设计与分析的能力。

为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的 脉动成分以获得直流电压。

1．了解与熟悉基本门电路逻辑功能； 2．掌握门电路逻辑功能的测试方法，验证与加深对门电路逻辑功能的认识； 3．熟悉门电路的外形和管脚排列，以及其使用方法。

主要内容 功率 速度 封装 三者是紧密相关的

1. 验证常用TTL集成门电路. 2. 掌握各种门电路的逻辑符号. 3. 了解集成电路的外引线排列及其使用方法. 4. 熟悉TDH-1型数字实验箱的使用

数字逻辑基本试验指导，包括主要用到的器件图，和选作试验

电工电子技术基础