數字電路的基本邏輯單元—門電路

　內容提要：
　　本章系統地介紹數字電路的基本邏輯單元—門電路，及其對應的邏輯運算與圖形描述符號，并針對實際應用介紹了三態邏輯門和集電極開路輸出門，最后簡要介紹TTL集成門和CMOS集成門的邏輯功能、外特性和性能參數。
　　2.1 基本邏輯門
　　導讀：
　　在這一節中，你將學習：
　　n 與、或、非三種基本邏輯運算
　　n 與、或、非三種基本邏輯門的邏輯功能
　　n 邏輯門真值表的列法
　　n 畫各種邏輯門電路的輸出波形
　　在邏輯代數中，最基本的邏輯運算有與、或、非三種。每種邏輯運算代表一種函數關系，這種函數關系可用邏輯符號寫成邏輯表達式來描述，也可用文字來描述，還可用表格或圖形的方式來描述。
　　最基本的邏輯關系有三種：與邏輯關系、或邏輯關系、非邏輯關系。
　　實現基本邏輯運算和常用復合邏輯運算的單元電路稱為邏輯門電路。例如：實現“與”運算的電路稱為與邏輯門，簡稱與門；實現“與非”運算的電路稱為與非門。邏輯門電路是設計數字系統的最小單元。
　　2.1.1 與門
　　“與”運算是一種二元運算，它定義了兩個變量A和B的一種函數關系。用語句來描述它，這就是：當且僅當變量A和B都為1時，函數F為1；或者可用另一種方式來描述它，這就是：只要變量A或B中有一個為0，則函數F為0?！芭c”運算又稱為邏輯乘運算，也叫邏輯積運算。
　　“與”運算的邏輯表達式為：
　　
　　式中，乘號“．”表示與運算，在不至于引起混淆的前提下，乘號“．”經常被省略。該式可讀作：F等于A乘B，也可讀作：F等于A與B。
　　
　　邏輯與運算可用開關電路中兩個開關相串聯的例子來說明，如圖2-1所示。開關A、B所有可能的動作方式如表2-1a所示，此表稱為功能表。如果用1表示開關閉合，0表示開關斷開，燈亮時F=1，燈滅時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應的輸出變量的值逐個列舉出來。它是描述邏輯功能的一種重要方法。
　　表2-1a 功能表
　　開關A開關B燈F
　　斷開斷開滅
　　斷開閉合滅
　　閉合斷開滅
　　閉合閉合亮
　　表2-1b “與”運算真值表
　　AB
　　000
　　010
　　100
　　111
　　由“與”運算關系的真值表可知“與”邏輯的運算規律為：
　　
　　簡單地記為：有0出0，全1出1。
　　由此可推出其一般形式為：
　　
　　實現“與”邏輯運算功能的的電路稱為“與門”。 每個與門有兩個或兩個以上的輸入端和一個輸出端，圖2-2是
　　
　　兩輸入端與門的邏輯符號。在實際應用中，制造工藝限制了與門電路的輸入變量數目，所以實際與門電路的輸入個數是有限的。其它門電路中同樣如此。