Question

什么是门电路，有什么作用？

Answer 1

在数字电路中，逻辑“1”与逻辑“0”可表示两种不同电平的取值，根据实际取值的不同，有正、负逻 辑之分。正逻辑中，高电平用逻辑“1”表示，低电平用逻辑“0”表示；负逻辑中，高电平用逻辑“0” 表示，低电平用逻辑“1”表示。 　　2．门电路的基本功能　　数字电路中的四种基本操作是与、或、非及触发器操作，前三种为组合电路，后一种为时序电路。与非 、或非和异或的操作仍然是与、或、非的基本操作。与、或、非、与非、或非和异或等基本逻辑门电路为 常用的门电路，它们的逻辑符号、逻辑表达式和真值表均列于表1中，应熟练掌握。|
表1 常用门电路逻辑符号及逻辑功能　　3．数字集成电路的引脚识别及型号识别　　（1）引脚识别　　集成电路的每一个引脚各对应一个脚码，每个脚码所表示的阿拉伯数字（如1，2，3，…）是该集成电路物理引脚的排列次序。使用器件时，应在手册中了解每个引脚的作用和每个引脚的物理位置，以保证正确地使用和连线。每个双列直插式集成电路都有定位标识，以帮助使用者确定脚码为1的引脚。从图1可见，定位标识有半圆和圆点两种表达形式，最靠近定位标识的引脚规定为物理引脚的第1脚，脚码为1，其他引脚的排列次序及脚码按逆时针方向依次加1递增。

图1 数字集成电路的脚码及型号　　（2）型号识别　　如图1所示，每一个TTL数字集成电路上都印有该器件的型号，国标的TTL命名示例如下。　　图标示例： C T 74LS04 C（或M） J（或D或P或F）　 　① ② ③ ④ ⑤　　说明：①C：中国；②T：TTL集成电路；③74：国际通用74系列（如果是54，则表示国际通用54系列），LS：低功耗肖特基电路，04：器件序号（04为六反相器）；④C：商用级（工作温度0～70＇C），M：－55～125°C（只出现在54系列）；⑤J：黑瓷低熔玻璃双列直插封装，D：多层陶瓷双列直插封装，P：塑料双列直插封装，F：多层陶瓷扁平封装。　　如果将型号中的CT换为国外厂商缩写字母，则表示该器件为国外相应产品的同类型号。例如，SN表示美国得克萨斯公司，DM表示美国半导体公司，MC表示美国摩托罗拉公司，HD表示日本日立公司。　　集成电路元件型号的下方有一组表示年、周数生产日期的阿拉伯数字，注意不要将元件型号与生产日期混淆。　　4．实验中所用的门电路引脚图　　74LS00 （⊥弓昌卜门）， 74LS02 （豆戈爿｜门）， 74LS04 （芎卜门）， 74LS08 （⊥弓门）， 74LS32 （厦戈门），74LS86（异或门）的外部引脚参看附录“部分集成电路引脚图”中的内容。　　5．门电路功能验证方法　　为了验证某一种门电路功能，首先选定元件型号，并正确连接好元件的工作电压端。选定某种“逻辑电平输出”电路，该电路应具有多个输出端，每个端都可以独立提供逻辑“0”和“1”两种状态，将被测门电路的每个输入端分别连接到“逻辑电平输出”电路的每个输出端。选定某种具有可以显示逻辑状态“0”或“1”的电路，将被测门电路的输出端连接到这种电路的输入端上。确定连线无误后，可以上电实验，并记录实验数据，分析结果。　　在“RTDZ－4电子技术综合实验台”上以测试74LS08与门功能为例，测试74LS08与门功能就是验证该门电路的真值表。测试电路如图2所示。首先将电子技术实验台上的RTDZ05号板的“＋5 V”和“⊥”端分别对应接至实验台的5V直流电源输出端的“＋5V”和“⊥”端处，保证RTDZ05号板上的电路被提供5 V工作电压。
图2 门电路功能验证连线图　　74LS08的14脚和7脚同样分别接到实验台的5V直流电源输出端的“＋5V”和“⊥”端处，连接好集成电路工作电压。TTL数字集成电路的工作电压为5V（实验允许±5％的误差），究竟哪一个引脚应接电源，需查阅该器件手册或该器件外部引脚排列图。　　A，B为被测与门的两个输入端，分别接RTDZ－5板的“十六位逻辑电平输出”端，该板有16个逻辑电平输出端，每个端均可分别输出TTL逻辑高电平或低电平，使用时可以任选两个输出端。Y为与门输出端，接 “十六位逻辑电平输入及高电平显示”输入端，用于显示门电路的输出状态。实验连线如图⒋2所示，当S，接“⊥”时，A端为逻辑“0”；当S，接“＋5 V”时，A端为逻辑“1”。由于S1，S2共有四种开关位置的组合，对应了被测电路的四种输入逻辑状态，即00，01，10，II，因而可以改变S，，S，开关的位置，观察“十六位逻辑电平输入及高电平显示”电路中的LED的亮（表示“I”）和灭（表示“0”），以真值表的形式记录被测门电路的输出逻辑状态。表格形式如表所示。

表 74LS08与门功能测试记录　　比较实测值与理论值，比较结果一致，说明被测门的功能是正确的，门电路完好。如果实测值与理论值不一致，应检查集成电路的工作电压是否正常，实验连线是否正确，判断门电路是否损坏。　　6．故障排除方法　　在门电路组成的组合电路中，若输入一组固定不变的逻辑状态，则电路的输出端应按照电路的逻辑关系输出一组正确结果。若存在输出状态与理论值不符的情况，则必须进行查找和排除故障 的工作，方法如下：　　首先用万用表（直流电压挡）测所使用的集成电路的工作电压，确定工作电压是否为正常的电源电压（ TTL集成电路的工作电压为5V，实验中4.15～5.25V也算正常），工作电压正常后再进行下一步工作。　　根据电路输入变量的个数，给定一组固定不变的输入状态，用所学的知识正确判断此时该电路的输出状 态，并用万用表逐一测量输入、输出各点的电压。逻辑“1”或逻辑“0”的电平必须在规定的逻辑电平范 围内才算正确，如果不符，则可判断故障所在。通党出现的故障有集成电路无工作电压，连线接错位置， 连接短路、断路。　　7．TTL集成电路的使用注意事项　　（1）接插集成块时，认清定位标识，不允许插错。　　（2）工作电压5V，电源极性绝对不允许反接。　　（3）闲置输入端处理。　　①悬空。相当于正逻辑“1”，TTL门电路的闲置端允许悬空处理。中规模以上电路和CMOS电路不允许悬 空。　　②根据对输入闲置端的状态要求，可以在Ucc与闲置端之间串入一个1～10 kΩ电阻或直接接Ucc，此时 相当于接逻辑“1”。也可以直接接地，此时相当于接逻辑“0”。　　③输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当R≤680Ω（关门电阻）时，输入 端相当于接逻辑“0”；当R≥4.7 kΩ（开门电阻）时，输入端相当于接逻辑“1”。对于不同系列器件， 其开门电阻RON与关门电阻ROFF的阻值是不同的。　　④除三态门（TS）和集电极开路（OC）门之外，输出端不允许并联使用。　　⑤输出不允许直接接地和接电源，但允许经过一个电阻R后，再接到直流＋5V，R取3～5.1 kΩ。