3.1 基本逻辑门电路

我们知道基本逻辑运算有与、或、非三种运算，相应的基本逻辑门电路有与、或、非门电路。本节将要介绍由二极管构成的与、或门电路及由三极管构成的反相器（非门电路），作为学习逻辑门电路的基础。

3.1.1 二极管与逻辑门电路

用电子电路来实现逻辑运算时，它的输入、输出量均为电信号（电位或电平)。输入量作为条件，输出量且作为结果，输入与输出量之间能满足与逻辑关系的电路，称为与逻辑门电路。如图3-1所示。（a）表示由半导体二极管组成的与逻辑门电路，（b）表示它的符号。图中A、B、C为输入端，L为输出端。输入信号的电位为+5V或0V，输出信号的电位一般为VCC值或二极管导通压降。

下面对图3-1电路进行不同情况的分析：

(1)输入端A、B、C都处于零电位时，即VA＝VB＝VC＝0V，这时二极管D1、D2、D3都处于正向导通状态。因二极管导通电阻相对于R＝3kΩ来说小得多，可忽略不计(即忽略二极管正向压降)，那么L点电位基本上与A(B、C)点电位相等，即VL≈0V。

(2)若输入端中有两个输入为低电平,另一个为高电平。如A、B都为0V,C为 5V，则 、 导通，使L点电位 被钳制在0V。此时，D3受反向电压而截止。所以VL≈0V。

(3)若输入端中有任意一个为低电平，其它为高电平。如 为0V，另两个为5V,在这种情况下，D1导通，使L点电位 被钳制在0V。此时，D2、D3受反向电压作用而截止，所以 V。

由上分析可见，与门几个输入端中,只有加低电平的输入二极管才导通，并把L点钳制在低电平(接近0V)，而加高电位的输入二极管都截止。

(4)输入端A、B、C都处于高电位 5V，这时，D1、D2、D3都截止,所以输出端L点电位VL与+Vcc相等，即 VL=+5V。

把上述分析结果归纳起来列入表3-1中，可见图3-1的电路满足与逻辑的要求。即只有所有输入都是高电压时，输出才是高电压，否则输出就是低电压，所以它是一种与逻辑。

为了用二元常量1和0来表示与门的逻辑关系，我们把高电位(+5V)用1表示，低电位(0V)用0表示，于是得到表3-2与逻辑关系，该逻辑关系称为逻辑门电路的真值表。因为有三个输入变量，其输入组合数量有23=8种。从表3-2的真值表中可以得到L与A、B、C之间的逻辑关系，只有当A、B、C都是1时，L才为1，否则L为0，其逻辑表达式为L=A*B*C。

3.1.2 二极管或门电路

图3-2表示由半导体二极管组成的或逻辑门电路，按照上面与门逻辑电路的分析方法，可以得到输出、输入之间能满足或逻辑关系。其中(a)为逻辑电路图，(b)为其电路符号。

对上述电路的分析如下： 

(1)输入端A、B、C都处于零电位时D1、D2、D3都处于截止状态，L点处于低电位，VL=0V。

(2)若输入端中VA=0V，而VB=VC=5V时，D2、D3导通，使VL处于高电位，D1受反向电压作用而截，这时VL≈+5V。

(3)若输入端中有两个为0V，另一个为=5V，如VB=VC=0V，VC=+5V，这时D3导通，VL处于高电位，使D1、D2都受反向电压作用而截止，这种情况下，亦有VL≈+5V。

(4)若输入端全为高电位，即VA=VB=VC=+5V，则D1、D2、D3都导通VL≈+5V。

同样用二元常量1、0分别表示高、低电位，则上述逻辑关系可列成真值表，如表3-3所示。表3-3说明，A、B、C中只要有一个为1，L就是1，这就是或逻辑关系，可写成下列逻辑表达式 L=A+B+C。

3.1.3 三极管非逻辑门电路

图3-3表示由三极管构成的非逻辑门电路,也称反相器电路。在这里是利用三极管的开关特性来实现反相的。图(a)表示分门逻辑电路，图(b)是电路的符号。

该电路输入为逻辑0时，三极管将截止，输出电压将接近VCC，即逻辑1;当输入为逻辑1时，三极管将饱和导通，输出电压约为0.2—0.3V,即为逻辑0。可见反相器的输出与输入量之间的逻辑关系是非逻辑关系，其真值表如表3-4所示。

以上讨论的是利用二极管或三极管实现基本的与、或、非门逻辑电路，即实现了与、或、非三种逻辑运算。事实上，我们不仅要考虑电路的逻辑实现，也要考虑电路的带负载能力。由于它们的输出电阻比较大，带负载的能力差，开关性能也不理想,因而下面将讨论性能更好的逻辑门电路。