[工学]正负逻辑问题

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1、第七节　正负逻辑问题1.正负逻辑的规定　　在逻辑电路中，输入和输出一般都用电平来表示。若用H和L分别表示高、低电平，则门电路的功能可用下表所示的电平表来描述。　　但是，这个门体现了什么逻辑关系尚不清楚，因为还未确切说明电平与逻辑状态之间的隶属关系。这种关系可由人们任意地加以规定。如令H=l，L=0，则称之为正逻辑体制，于是很容易由上表导出下表。　　显然，后者表示—正逻辑与非门的真值表。与此相反，若令H=0，L=1，则称之为负逻辑体制。据此，由本例可得出负逻辑或非门的真值表，如下表所示。　　　对于同一电路，可以采用正逻辑，也可以采用负逻辑。正逻辑和负逻辑两种

2、体制不牵涉到逻辑电路本身的结构问题，但根据所选正负逻辑的不同，即使同一电路也具有不同的逻辑功能。本书如无特殊说明，一律采用正逻辑，即规定高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。2.正负逻辑的等效变换　　一般用正逻辑函数描述电路，在过渡到负逻辑时，只需按下列方式互换各种运算：第八节　逻辑门电路使用中的几个实际问题　　以上讨论了几种逻辑门电路特别是重点地讨论了TTL和CMOS两种电路。在具体的应用中可以根据要求来选用何种器件。器件的主要技术参数有传输延迟时间、功耗、噪声容限，带负载能力等，据此可以正确地选用一种器件或两种器件混用。下面对几个实际问题，如不同门电路之间的

3、接口技术，门电路与负载之间的匹配等进行讨论。一、各种门电路之间的接口问题　　在数字电路或系统的设计中，往往由于工作速度或者功耗指标的要求，需要采用多种逻辑器件混合使用，例如，TTL和CMOS两种器件都要使用。由前面几节的讨论已知，每种器件的电压和电流参数各不相同，因而需要采用接口电路，一般需要考虑下面三个条件：　　1.驱动器件必须能对负载器件提供灌电流最大值。　　2.驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流。　　3.驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范围，包括高。低电压值。　　其中条件１和２，属于门电路的扇出数问题，已在第四节作过详细的分析

4、。条件３属于电压兼容性的问题。其余如噪声容限、输入和输出电容以及开关速度等参数在某些设计中也必须予以考虑。　　下面分别就CMOS门驱动TTL门或者相反的两种情况的接口问题进行分析。1.CMOS门驱动TTL门　　在这种情况下，只要两者的电压参数兼容，不需另加接口电路，仅按电流大小计算出扇出数即可。　　下图表示CMOS门驱动TTL门的简单电路。当CMOS门的输出为高电平时，它为TTL负载提供拉电流，反之则提供灌电流。例2.9.1——74HC00与非门电路用来驱动一个基本的TTL反相器和六个74LS门电路。试验算此时的CMOS门电路是否过载？解：　　（1）查相关

5、手册得接口参数如下：一个基本的TTL门电路，IIL＝1.6mA，六个74LS门的输入电流IIL＝6×0.4mA＝2.4mA。总的输入电流IIL(total)＝1.6mA＋2.4mA＝4mA。　　（2）因74HC00门电路的IOL＝IIL＝4mA，所驱动的TTL门电路未过载。2.TTL门驱动CMOS门　　此时TTL为驱动器件，CMOS为负载器件。由手册可知，当TTL输入为低电平时，它的输出电压参数与CMOSHC的输入电压参数是不兼容的。例如，LSTTL的VOH(min)为2.7V，而HCCMOS的VIH(min)为3.5V。为了克服这一矛盾，常采用如上图所示

6、的接口措施。由图可知，用上拉电阻Rp接到VDD可将TTL的输出高电平电压升到约5V，上拉电阻的值取决于负载器件的数目以及TTL和CMOS的电流参数。　　当TTL驱动CMO——HCT时，由于电压参数兼容，不需另加接口电路。基于这一情况，在数字电路设计中，也常用CMOS——HCT当作接口器件，以免除上拉电阻。二、门电路带负载时的接口电路1.用门电路直接驱动显示器件　　在数字电路中，往往需要用发光二极管来显示信息的传输，如简单的逻辑器件的状态，七段数码显示，图形符号显示等。在每种情况下均需接口电路将数字信息转换为模拟信息显示。　　下图(a)表示CMOS反相器74

7、HC04驱动一发光二极管LED，电路中串接了一限流电阻R以保护LED。限流电阻的大小可分别按下面两种情况来计算。当图中门电路的输入为低电平时，输出为高电平，于是　　反之，当LED接人电路的情况如上图(b)所示时，门电路的输入信号应为高电平，输出为低电平，故有　　以上两式中，ID——LED的电流，VF——LED的正向压降，VOH和VOL为门电路的输出高、低电平电压，常取典型值。2.机电性负载接口　　在工程实践中，往往会遇到用各种数字电路以控制机电性系统的功能，如控制电动机的位置和转速，继电器的接通与断开，流体系统中的阀门的开通和关闭，自动生产线中的机械手多参

8、数控制等。下面以继电器的接口电路为例来说明。在继电器的应用中，继电