数字电子技术基础课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,*,.,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,.,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,数字电子技术基础,第一章,第五章,第四章,第三章,第二章,第八章,第七章,第六章,第九章,1,.,第一章：数字逻辑基础,1.1引言,1.2数制的概念,1.3常用数制间的转换,1.4带符号数的表示方法,1.5二进制数的算术运算,1.6码制,1.7逻辑代数基础,1.8逻辑函数的表示方法及标准形,1.9 逻辑函数的化简,1.10 具有无关项逻函及其化简,2,.,1.1 引言,1.1.1,数字量和模拟量,模拟量：,随时间是连续变化的物理量。,特点：具有连续性。,表示模拟量的信号叫做模拟信号。,工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路。,数字量：,时间、幅值上不连续的物理量。,特点：具有离散性。,表示数字量的信号叫做数字信号。,工作在数字信号下的电子电路称为数字电路。,3,.,1.2 数制的概念,通式：,1.2.1 十进制,(Decimal),有十个数码：0、1、9；,逢十进一（基数为十）；,可展开为以10为底的多项式。,如：（48.63）,4,.,1.2.2 二进制（Binary),有两个数码：0、1；,逢二一（基数为2）；,可展为以2为底的多项式。,如：,式中：,同理：用同样方法可分析十六进制数，此处不再说明。,称为位权。,5,.,十进制,二进制,十进制,二进制,0,0000,8,1000,1,0001,9,1001,2,0010,10,1010,3,0011,11,1011,4,0100,12,1100,5,0101,13,1101,6,0110,14,1110,7,0111,15,1111,下面说明十进制与二进制间的对应关系：,6,.,二、数制转换,1、二十,方法：按位权展开再求和即可。,2、十二,整数部分：除2取余法,19,9,18,1,4,8,1,1,2,0,2,4,0,10011,演算示例,（19）,D,（,）,B,7,.,小数部分：乘2取整法,例：（0.625）,D,（）,B,0.625,2,1.250,0.50,1.0,0.101,3、二十六,方法：从小数点开始左右四位一组，然后按二、十进制的对应关系直接写出即可。,如：（110110010.11011）,B,=（1B2.D8）,H,B,2,1,D,8,8,.,1.6 码制,内容见下表,例如，一位十进制数09十个数 码，用四位二进制数表示时，其代码称为二,十进制代码，简称 BCD代码。,用不同的数码表示不同事物的方法，就称为编码。为便于记忆和处理，在编码时必须遵循一定的规则，这些规则就称为码制。,BCD代码有多种不同的码制：,8421BCD 码、,2421BCD码、,余3码等，,9,.,十进制,编码种类,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,权,8421码,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,8 4 2 1,余3码,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,1 0 1 0,1 0 1 1,1 1 0 0,2421码（A）,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 1 1 0,1 1 1 1,2 4 2 1,余 3 循环码,0 0 1 0,0 1 1 0,0 1 1 1,0 1 0 1,0 1 0 0,1 1 0 0,1 1 0 1,1 1 1 1,1 1 1 0,1 0 1 0,2421码（B）,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,1 0 1 1,1 1 0 0,1 1 0 1,1 1 1 0,1 1 1 1,2 4 2 1,5211码,0 0 0 0,0 0 0 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,1 1 0 0,1 1 0 1,1 1 1 1,5 2 1 1,10,.,1.7 逻辑代数基础,逻辑代数(布尔代数),用来解决数字逻辑电路的分析与设计问题。,参与逻辑运算的变量叫逻辑变量，用字母A，B表示。每个变量的取值非0 即1。逻辑变量的运算结果用逻辑函数来表示，其取值也为0和1。,0、1的含义,在逻辑代数及逻辑电路中，0和1已不再具有值的概念。仅是借来表示事物的两种状态或电路的两种逻辑状态而已。,如：,真1合1高1,取值；开关；电平。,假0分0低0,11,.,2、与逻辑真值表,3、与逻辑函数式,4、与逻辑符号,5、与逻辑运算,&,A,B,Y,0 0=0 0 1=0 1 0=0 1 1=1,Y=A B,A B,Y,0 0,0 1,1 0,1 1,0,0,0,1,一、与逻辑运算,1、与逻辑定义,某一事件能否发生，有若干个条件。当所有条件都满足时，事件才能发生。只要一个或一个以上的条件不满足，事件就不发生，这种决定事件的因果关系“与逻辑关系”。,1.7.1 三种基本逻辑运算,12,.,二、或逻辑运算,A B,0 1,1 0,1 1,Y,0,1,1,1,2、或逻辑真值表,3、或逻辑函数式,4、或逻辑符号,Y=A+B,0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=1,5、或逻辑运算,1,A,B,Y,1、,或逻辑,定义,0 0,某一事件能否发生，有若干个条件。,只要一个或一个以上的条件满足，事件就能发生,；只有当所有条件都不满足时，事件就不发生，这种决定事件的因果关系“或逻辑关系”。,13,.,三、非运算,条件具备时，事件不能发生；条件不具备时事件一定发生。这种决定事件的因果关系称为“非逻辑关系”。,5、非逻辑运算,4、非逻辑符号,3、非逻辑函数式,2、非逻辑真值表,A,Y,0,1,1,0,Y=A,1,A,Y,0=1,1、非,逻辑,定义,1=0,14,.,1.7.2 几种最常见的复合逻辑运算,1、与非,Y=A B,&,A,B,Y,A,B,0 0,0 1,1 0,1 1,Y,1,1,1,0,2、或非,1,A,B,Y,A,B,0 0,0 1,1 0,1 1,Y,1,0,0,0,Y=A+B,3、同或,A,B,0 0,0 1,1 0,1 1,Y,1,0,0,1,Y=AB+A B=A,B,A,B,Y,4、异或,A,B,0 0,0 1,1 0,1 1,Y,0,1,1,0,A,B,Y,1,Y=AB+AB=A B,15,.,1.7.3 逻辑代数的基本公式和常用公式,序号,公式,序号,公式,9,1,0,A=0,2,1,A=A,3,A,A=A,4,5,A,B=BA,6,A,(BC)=(AB)C,7,A,(B+C)=AB+AC,8,A,A=0,A,B=A+B,A=A,10,0=1,11,12,13,14,15,16,17,18,19,A+A,B=A+B,1=0,1+A=1,0+A=A,A+A=A,A+B=B+A,A+(B+C)=(A+B)+C,A+B,C=(A+B)(A+C),A+A=1,A,+B=AB,11,12,13,14,15,16,17,18,16,.,试证明：A+AB=A,1)列真值表证明,2)利用基本公式证明,1、A+AB=A+B,的推广,A+ABC=,A+BC,AB+ABC=,AB+C,A+AB=,A+B,AB+ABC=,AB+C,2、AB=A+B的推广,ABC=,A+B+C,同理：A+B+C=A B C,二、推广举例,A B,A+AB,0+0,0=0,0+0,1=0,1+1,0=1,1+1,1=1,A,0,0,1,1,A+AB=A(1+B)=A1=A,常用公式的证明与推广,一、证明举例,0 0,0 1,1 0,1 1,3、冗余律,ABACBCABAC,17,.,1.7.4 逻辑代数的基本定理,1.4.1代入定理,在逻辑代数中，如将等式两边相同变量都代之以另一逻函，则等式依然成立。,如：AABAB故：AC+D+AC+DBAC+D+B,1.4.2反演定理,将逻函中的“+”变“”，“”变“+”；“0”变“1”，“1”变“0”；原变量变反变量，反变量变原变量，所得新式即为原函数的反函数。,将逻函中的“+”变“”，“”变“+”；“0”变“1”，“1”变“0”；变量不变，所得新式即为原函数的对偶式。,如：Y（A+BCD）E，则YA（B+C+D）+EA（B+CD）+E,1.4.3对偶定理,如：YA（B+C），则YA+BC,18,.,1.8 逻辑函数的表示方法及标准形式,二、真值表,一、,逻辑函数表达式,YABC+ABC+ABC,ABC,Y,000,001,010,011,100,101,110,111,0,0,0,0,0,1,1,1,上述逻函的真值表如右表所示。,逻函是以表达式的形式反应逻辑功能。,真值表是以表格的形式反应逻辑功能。,1.8.1 逻辑函数及表示方法,1.8.1 逻辑函数及表示方法,19,.,三、逻辑图,以逻辑符号的形式反应逻辑功能。与上述逻函对应的逻辑电路如下,逻辑功能还有其它描述方法。,&,&,&,1,1,1,A,B,C,Y,20,.,四、各种逻辑功能描述方法间的转换关系,逻函,真值表,逻辑图,例：,已知逻辑图，求其真值表。,解：,先由逻辑图写出逻函表达式，再将逻函表达式化为与或式并以此列出真值表。,21,.,YAABBAB,AAB+BAB,A（A+B）+B（A+B）,AB+AB,AB,Y,00,01,10,11,0,0,1,1,先学做人后学专业,&,&,&,&,A,B,Y,22,.,1.8.2 逻函的两种标准形式,逻函有两种标准表达形式，即最小项和最大项表达形式，这里主要介绍最小项表达形式。,一、最小项,定义：设某逻函有个变量，,是个变量的一个乘积项，若中每个变量以原变量或反变量的形式出现一次且只出现一次，则,称为这个逻函的,一个最小项。,23,.,如：Y（A、B、C、D）ABCD+ABCD+ABC,是,不是,1、最小项性质,、个变量必有且仅有2,最小项,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,A B C,A B C,A B C,A B C,A B C,A B C,A B C,A B C,编号,m,0,m,1,m,2,m,3,m,4,m,5,m,6,m,7,A B C,最小项,约定：原变量用“1”表示；,反变量用“0”表示。,注：用编号表示最小项时，变量数不同，相同编号所对应的最小项名也不同。,如，,6,：,对三变量逻函为ABC；,对四变量逻函为ABCD,24,.,、所有最小项之和恒等于1,25,.,、所有最小项之和恒等于1,根据这一性质知，逻函一般不会包含属于它的所有最小项。,2、最小项的求法,26,.,注：,在真值表中，逻函所包含的最小项恰是逻函取值为“1”所对应的项，,如：,逻函的最小项表达形式是唯一的。,二、最大项自学,1.9.1化简的意义,先看一例：,1.9 逻辑函数的化简,27,.,1,1,&,&,1,B,A,C,Y,与或表达式,与或非表达式,与非与非表达式,或非或非表达式,或与表达式,=ABAC,=(A+B)(A+C),=AB+AC,Y=AB+AC,=AB+AC,=A+B+A+C,可见，同一逻函可以有多种表达方式，对应有不同的实现电路。,那么哪种实现电路的方案最简单呢？因此，化简就成为最重要、最有实际意义的问题了。,28,.,化简的原则,1、表达式中乘积项最少（所用的门最少）；,2、乘积项中的因子最少（门的输入端数最少）；,3、化为要求的表达形式（便于用不同的门来实现）。,1.9.2,公式化简法,例1：,YAB+AB+ABC+ABCD+ABCD,AB（1+C）+AB+（AB+AB）CD,AB+AB+AB+ABCD,AB+AB+CD,29,.,例2：,Y=ABC+AD+CD+BD+BED,=ABC+AD+CD+BD,=ABC+(A+C)D+BD,=ABC+ACD+BD,=ABC+ACD,例3：,Y=AB+BC+BC+AB,=AB(C+C)+BC(A+A)+BC+AB,=ABC+ABC+ABC+ABC+BC+AB,=BC+AC+AB,人的核心竞争力是“学习”,30,.,1.9.3逻函的卡诺图化简法,公式化简法建立在基本公式和常用公式的基础之上，化简方便快捷，但是它依赖于人们对公式的熟练掌握程度、经验和技巧，有时化简结果是否为最简还心中无数，而卡诺图化简法具有规律性，易于把握。,一、逻函的卡诺图表示法,（一）、逻辑相邻项,定义：在逻函的两个最小项中，只有一个变量因互补而不同外，其余变量完全相同。,如：,与,ABC,Y,000,001,010,011,100,101,110,111,0001,0111,31,.,显然，在真值表中，几何相邻的两个最小项未必满足逻辑相邻。那么，能否将真值表中的最小项重新排列从而使得几何相邻必逻辑相邻呢？答案是：能，那就是真值表！,ABC,ABC,ABC,ABC,ABC,ABC,ABC,ABC,A,A,0,4,3,2,1,7,6,BC,BC,BC,BC,0,1,00,01,11,10,5,A,BC,二变量：,01,0,1,A,B,珍爱环境就是珍爱生命,32,.,四变量：,AB,CD,00011110,00,01,11,10,请同学们考虑它的相邻关系。,（二）、相邻项的合并规则,两个相邻项合并可消去一个变量，如：,33,.,四个相邻项合并可消去两个变量，,如：,八个相邻项合并可消去三个变量，如：,同理：,十六个相邻项合并可湔去四个变量；,以此类推。,AB,CD,00011110,00,01,11,10,34,.,二、逻函的卡诺图化简法,化简原则：,被圈最小项数应等于2,个；,卡诺圈应为矩形且能大不小；,最小项可被重复圈但不能遗漏；,每圈至少应包含有一个新有最小项。,例1：,Y,（0，1，3，5，7）,AB,CD,00011110,00,01,11,10,Y,1,1,1,1,1,例2：,Y,（0，4，5，7，15）,1,1,=ACD+ABC+BCD,=ACD+ABD+BCD,此例说明：逻函化简的结果不一定是唯一的，但最简程度一定是唯一的。,AD+ABC,35,.,例3：,YBD+ABCD+ACD+ACD+ABCD,1,1,1,1,Y,BD,+ABC,+ACD,+ACD,+ABC,AB,CD,00011110,00,01,11,10,Y,1,1,1,1,Y=ABC+ACD+ACD+ABC,例3：,Y=,m(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14),1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,圈“1”法：,圈“0”法：,YBC+AD+AB+CD,依据：,Y+Y1，即（Y+Y）包含所有最小项，未被Y包含的最小项必被Y所包含；又Y1时，Y0，Y,（0，15）,36,.,YABCD+ABCD,1.10约束逻函的化简法,1.10.1 约束项和约束条件,在8421BCD码中，m,10,m,15,这六个最小项是不允许出现的，我们把它们称之为约束项（无关项、任意项）。,（10，11，12，13，14，15）0称为约束条件。,1.10.2 约束逻函的化简,例：,设A、B、C、D为一位8421BCD码，当C、D两变量取值相反时，函数值取值为1，否则取值为0，试写出逻函的最简表达式。,解：,先列出该逻辑问题的真值表：,此例说明：卡诺图不仅可以化简逻函，还可以转换表达形式。,YABCD+ABCD,37,.,ABCD,Y,0000,0001,0010,0011,0100,0110,0101,0111,1000,1001,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,AB,CD,00011110,00,01,11,10,Y,1,1,1,1,1,38,.,第二章：门电路,2.1引言,2.2二、三极管的开关特性,2.3最简单的与、或、非门电路,2.4TTL门电路,2.5CMOS门电路,39,.,2.2二、三极管的开关特性,2.2.1,二极管的开关特性,U,2,U,1,S,R,D,截止,断开,_,+,导通,闭合,2.1概述,用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路统称,为 门电路,一、门电路,二、正、负逻辑,1,0,正逻辑,0,1,负逻辑,40,.,2.2.2 三极管的开关特性,V,O,/V,0,t/ms,V,i,/V,0,t/ms,截止区,放大区,饱和区,截止区：,I,I,0，V,V,相当于,饱和区：,I,V,/(,Rc)=I,cs，,V,0V,相当于,V,O,V,V,CC,R,C,R,VT,41,.,2.3最简单的与、或、非门电路,2.3.1 二极管与门,A B,Y,0V 0V,0V 3V,3V 0V,3V 3V,0.7V,0.7V,0.7V,3.7V,约定：电平,高电平“1”,低电平“0”,A B,Y,0 0,0 1,1 0,1 1,0,0,0,1,Y=AB与逻辑功能,5V,R,A,B,Y,D,2,D,1,0V,3V,0.7V,3.7V,42,.,2.3.2 二极管或门,A B,Y,0 0,0 1,1 0,1 1,0,1,1,1,Y=A+B或逻辑功能,人,自然,Y,A,B,R,D,1,D,2,0V,3V,0V,2.3V,43,.,2.3.3 三极管非门,A,Y,0,1,1,0,I,2,I,1,Y=A,一、当,0V时,V,V,EE,R,1,R,1,R,2,0,83.3,3.310,2V，,所以VT截止，I,C,=0，V,O,=5V。,2V，,V,EE,(-8V),R,2,10k,V,CC,(5V),A,Y,R,1,3.3k,R,C,1k,T,=20,0V,5V,5V,0V,44,.,I,b,I,C,二、当Vi=5V时,设：T导通，则：V,BE,0.7V，所以，,V,R,1,I,1,50.7,3.3,1.3A，,（V,EE,）,R,2,I,2,0.7（8）,10,0.87A，,I,1,I,2,I,0.43A，,CC,R,C,I,BS,5,201,0.25A,I,CS,R,而,V,CC,(5V),A,Y,R,1,3.3k,R,C,1k,T,=20,0V,5V,5V,0V,V,EE,(-8V),R,2,10k,I,2,I,1,45,.,又因为I,I,BS，,所以T饱和导通，,0V,2.4TTL门电路,2.4.1 TTL反相器,一、电路结构及工作原理,0.2V,3.4V,1、输入A0.2V（V,IL,）,T,1,导通，V,B1,0.9V，,V,IL,0.2V,0.9V,T2、T4截止，I,B1,(V,CC,V,B1,)/R,1,=1.025A。,R,2,1.6,R,1,4,R,3,1,R,4,130,D,1,T,1,D,2,T,2,T,3,T,4,A,V,CC,（5V）,Y,46,.,R,2,1.6,R,1,4,R,3,1,R,4,130,D,1,T,1,D,2,T,2,T,3,T,4,A,V,CC,（5V）,Y,V,IL,0.2V,0.9V,Y（输出）V,CC,V,R2,V,BE3,V,D2,3.4VV,OH,。,V,O,3.4V,2、输入A3.4V（V,OH,）,T,1,集电结导通、T,2,、T,4,饱和，V,B1,2.1V，,2.1V,V,IH,3.4V,T,1,发射结反偏，,T,1,深度饱和，,0.7V,0.9V,V,E2,V,B1,V,BC1,V,BES2,2.1V0.7V0.7V0.7V，,V,C2,V,E3,V,CES2,0.7V0.2V0.9V，,所以T,3,、D,2,截止，VO0.2V。,V,O,0.2V,47,.,二、电压传输特性o（V,I,）,0,V,O,/V,V,I,/V,3.4V,A,B,C,D,R,2,1.6,R,1,4,R,3,1,R,4,130,D,1,T,1,D,2,T,2,T,3,T,4,A,V,CC,（5V）,Y,1,5V,V,V,V,TH,V,TH,称为阈电压或门槛电压，约为1.4V。,48,.,然后根据电压传输特性曲线由：,三、输入噪声容限,一般大约：,V,L（）,V,L（）,V,LN,（0.2V）,V,H（）,V,H（）,V,HN,（3V）,V,IL（）,0.8V；,V,IH（）,2.0V。,V,OL（）,0.4V。,V,OH（）,2.4V；,V,IH（）。,V,OH（）,V,IL（）,；,V,OL（）,通常，很难保证输入、输出电平在正常值上始终不变，,首先规定：,49,.,0,V,O,/V,V,I,/V,3.4V,A,B,C,D,V,OH（）,V,IH（）,V,IL（）,V,OL（）,V,OL（）,V,OH（）,1,1,V,O,V,I,定义：,V,NL,V,IL（）,V,OL（）,0.8V0.4V0.4V；,V,NH,V,OH（）,V,IH（）,2.4V2.0V0.4V,噪声容限反应了门电路的抗干扰能力。,50,.,2.4.2TTL反相器输入、输出特性,一、输入特性,I,（,I,）,1,I,I,5V,5V,R,1,T,1,V,BE2,V,BE4,v,I,/V,I,/A,0,I,IS,I,IH,（0.04mA）,1.4V,I,IS,称为输入短路电流；,I,IH,称为高电平输入电流。,二、输出特性,O,（,L,）,L,O,5V,1,R,L,51,.,1、高电平输出特性,5V,R,2,T,3,OH,D,2,R,4,R,L,L,L,/A,OH,/V,0,5A,74系列门电路输出高电平时的,L,不能超过0.4A。,2、低电平输出特性,5V,R,L,T,4,OL,R,3,L,L,/A,OH,/V,0,0.2V,16A,52,.,3、扇出系数N,O,I,OH,L,输出高电平时的N,O,:,N,OH,=I,OH(max),/I,IH,=0.4/0.04=10。,N,OL,=I,OL(max),/I,IS,=16/1=16,。,OH,输出低电平时的N,OL,:,I,IS,OL,L,春,1,1,1,1,53,.,三、输入端负载特性,I,（R,I,）,1,V,I,R,I,5V,5V,R,1,T,1,V,BE2,V,BE4,R,I,R,L,/,I,/V,0,1.4,I,(V,CC,V,BE1,)R,I,/(R,I,+R,1,)=(50.7)R,I,/(R,I,+4)=4.3R,I,/(R,I,+4),2.4.4其它类型的TTL电路,一、与非门、或非门、与或非门等,&,1,1,&,2.4.3TTL反相器动态特性自学,54,.,二、OC(Open Collector Gate)门和TS(Three-State Output)门,问题的提出：,V,OL,V,OH,R,4,D,2,T,3,T,4,5V,过电流,1、OC门,R,2,R,1,R,3,T,2,T,4,B,V,CC,Y,A,Y=AB,&,典型TTL门,电路的输出端不能并接使用。,R,4,D,2,T,3,T,4,5V,55,.,&,&,&,&,1,&,m个门,n个输入端,R,L,V,CC,线与,R,L,称上拉电阻。,选择方法如下：,V,OH,V,OH,V,OH,I,OH,I,LM,I,OH,I,IH,I,L,式中：,I,OH,输出三极管截止时的漏电流；,I,LM,输出三极管允许的最大电流；,m,负载门的个数，若负载门输入端为或运算，则m应为输入端数。,I,IL,V,OL,56,.,2、TS门,R,2,R,1,R,3,D,1,T,1,D,2,T,2,R,4,T,3,T,4,B,V,CC,EN,A,P,1,1,Y,当EN=1时：,Y=AB,当EN=0时：,T3、T4均截止，输出呈高阻 态(禁态)。,&,EN,B,A,Y,高电平有效：,低电平有效：,&,EN,B,A,Y,虽然OC门和TS门都能实现线与，但OC 门的优势在于通过外接不同的电源电压可获得不同的输出高电平；而TS门的优势在于可方便地构成总线结构。如：,57,.,单总线：,EN,EN,&,A,Y,&,B,&,Z,&,EN,EN,双总线：,Z,EN,&,&,&,&,B,Y,A,2.5 其它类型的双极型,数字,集成电路,以下电路仅作扼要介绍。,2.4.5 改进型TTL电路,74H系列、74S系列、74LS系列等。,ECL电路、I,2,L电路。,静,58,.,2.6CMOS门电路,2.6.1CMOS反相器,V,O,V,I,V,DD,T,2,T,1,1、电路结构及工作原理,设：V,DD,V,TH1,+V,TH2,且V,IL,=0V，V,IH,=V,DD。,则：输入与输出间为非逻辑关系。,2、电压传输特性和电流传输特性,0,V,DD,V,DD,V,DD,/2,V,DD,/2,V,I,V,O,D,C,B,A,V,DD,V,DD,/2,i,D,V,I,V,TH1,V,TH2,0,59,.,2.6.2CMOS反相器的输入、输出特性,V,O,V,I,V,DD,T,2,T,1,D,2,D,I,R,S,V,I,i,I,0,V,DD,+0.7V,-0.7V,V,DD,T,2,R,L,i,D2,i,OL,V,IH,=V,DD,V,OL,V,OL,i,OL,0,V,DD,=5V,10V,15V,60,.,B,A,Y,V,DD,T,4,T,3,T,2,T,1,A,0,1,0,1,B,0,0,1,1,Y,1,1,1,0,Y=AB,2.6.3CMOS与非门,2.6.4CMOS传输门和双向开关,C,C,V,DD,O/I,I/O,T,2,T,1,V,I,t,0,10V,3V,7V,T,1,导通,T,2,导通,SW,C,I/O,O/I,设：传输信号电压为10V，C=10V，C=0V，V,TH1,=V,TH2,=3V。,TG,C,1,O/I,I/O,61,.,第三章：组合逻辑电路,3.1引言,3.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法,3.4若干常用的组合逻辑电路,3.3,组合逻辑电路中的竞争冒险现象,62,.,3.1引言,电路特点：,功能特点:,任意时刻的输出信号只与此时刻的输入信号有关，而与信号作用前电路的输出状态无关。,不包含有记忆功能的单元电路，也没有反馈电路。,组合逻辑电路的特点:,数字电路,组合逻辑电路,时序逻辑电路,63,.,3.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法,3.2.1组合逻辑电路的分析方法,已知逻辑电路,分析逻辑功能,由逻辑电路写出逻函表达式；,分析步骤：,化简逻函并变换为与或式；,列真值表，判断其功能。,例：,试分析图示电路的逻辑功能。,&,1,&,C,B,A,Y,解：,64,.,A B C,Y,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,1,1,0,0,0,0,0,0,功能：,检测三位二进制码是否相同；,检测三台设备的工作状态是否相同；,检测三个输入信号是否相同。,3.2.2组合逻辑电路的设计方法,已知逻辑功能,设计实现电路,设计步骤：,画出逻辑图并选择适当的器件实现逻函。,列真值表；,写出逻函表达式并化简为适当的形式；,分析逻辑功能确定输入变量、输出函数；,65,.,例：,电路设计一三人表决电路。,解：,设：分别用A、B、C代表三人的意见，取值,=1，同意；,=0，不同意。,Y代表表决结果，Y=,1，通过；,0，未通过。,A B C,Y,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,1,0,0,0,1,1,0,1,&,&,&,&,C,B,A,Y,66,.,3.3组合逻辑电路中的竞争,_,冒险现象,Y=ABAC=AB+AC,1,&,&,&,B,A,C,Y,G,1,G,2,G,3,G,4,Y,1,Y,2,原因分析：当BC1时，YA+A应恒等于1但由于存在延迟时间t,pd,，使得G,2,、G,3,的输入信号不同时改变，导致G,4,输入信号也不同时改变，遭成G,4,的输出产生不应出现的负脉冲，该负脉冲对后续电路将产生造成干扰。,称：A+A0型冒险。,B、C,1,A,A,Y,1,Y,2,t,pd2,t,pd1,Y,67,.,1,B,A,C,Y,G,1,G,2,G,3,G,4,Y,1,Y,2,1,1,1,Y=A+B+A+C=AA+AC+AB+BC,B、C,0,A,A,Y,1,Y,2,t,pd2,t,pd1,Y,称：AA1型冒险。,当BC0时，YAA应恒等于0，但考虑t,pd,后，输出端出现了正的干扰脉冲。,判断方法：当其它变量取常值时，若逻函能化为A+A、AA形式，则存在竞争冒险现象。,消除方法：,在电路输出端接入滤波电容。,在电路输入端加选通脉冲。,在逻函中增加冗余项。,68,.,3.4常用的组合逻辑电路模块,3.4.1编码器,一、普通编码器,编码：用文字、符号、数字表示特定对象的过程。如电话号码、运动员编号、姓名等均属编码。,特指：把输入的每一个高低电平信号编成一个对应的二进制代码的电路。,3位二进制编码器(8线3线编码器)：,3位二,进制编,码器,Y,2,Y,1,Y,0,I,7,I,1,I,0,I,0,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,Y,0,Y,2,Y,3,1 0 0 0 0 0 0 0,0 1 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 0 1,0 0 0,0 0 1,1 1 1,任一时刻仅允许有一个输入端为高电平(有效)约束。,69,.,由真值表写出逻函表达式并利用约束项化简可得：,1,1,1,I,7,I,6,I,5,I,4,Y,2,I,3,I,1,I,2,Y,1,Y,0,二、优先编码器,特点：允许多个输入信号同时有效，但只对优先权最高的一个输入信号进行编码。,8线3线编码器74LS148：,电路见P,141,：F,3.3.3,输入：I,0,I,7,，低电平有效；,输出：Y,0,Y,3,，低电平有效。,70,.,由电路易得：,S称为选通输入端，S=,0，编码器工作；,1，编码器不工作。,低电平有效。,Y,S,称为选通输出端，低电平有效：,0，表示编码器工作且无信号输入；,Y,S,=,1，编码器工作且有输入信号。,Y,EX,称为扩展输出端，低电平有效。,Y,EX,=0，表示，编码器工作且有输入信号。,71,.,逻辑符号：,用二片74LS148扩展为16线4线编码器：,Y,2,Y,1,Y,0,Y,S,Y,EX,74LS148 S,I,0,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,Y,2,Y,1,Y,0,Y,S,Y,EX,74LS148 S,I,0,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,A,15,A,14,Z,1,A,8,A,3,Z,2,Z,3,&,&,&,&,Z,0,A,12,A,13,A,9,A,10,A,11,A,7,A,6,A,5,A,4,A,2,A,1,A,0,10线4线(8421BCD码)编码器74LS147,电路见P,144,F,3.3.5,：,输入：I,0,I,9,，代表09十个数码；,输出：Y,3,Y,0,，代表一位8421BCD码。,节能型,&,&,72,.,3.4.2译码器,译码是编码的逆过程，它是将输入的代码转换成对应的高低电平输出。,一、二进制译码器,3位二进制译码器（3线-8线）：,1,1,1,A,0,A,1,A,2,Y,0,Y,1,Y,7,Y,2,V,CC,输入：A,2,A,1,A,0,代表3位二进制码。,输出：Y,7,Y,0,代表07八个数码。,Y,0,=A,2,A,1,A,0,，,Y,7,=A,2,A,1,A,0,73,.,集成3线8线译码器74LS138，电路见P,146,、F,3.3.8,。,由电路易得：Y,0,=A,2,A,1,A,0,S=m,0,S，,Y,1,=A,2,A,1,A,0,S=m,1,S，,Y,7,=A,2,A,1,A,0,S=m,7,S,S=S,1,S,2,S,3,称为译码控制端(使能端)。,S=,0，不工作；,1，工作。,1,0,0,0,S,2,+S,3,0,1,1,1,S,1,1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,0 1 1 1 1 1 1 1,1 0 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0,0 0 1,1 1 1,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,Y,4,Y,5,Y,6,Y,7,A,2,A,1,A,0,功能表,74,.,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,Y,4,Y,5,Y,6,Y,7,74LS138,S,1,S,2,S,3,A,2,A,1,A,0,二、BCD码(4线10线)译码器,逻辑符号,8421BCD码译码器74LS42,A,3,A,2,A,1,A,0,：输入，表示8421BCD码；,Y,0,Y,9,：代表09十个数码。,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,Y,4,Y,5,Y,6,Y,7,Y,8,Y,9,74LS42,A,3,A,2,A,1,A,0,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,Y,4,Y,5,Y,6,Y,7,74LS138,S,1,S,2,S,3,A,2,A,1,A,0,用二片138扩展为4线16线译码器：,Z,14,Z,15,Z,13,Z,12,Z,11,Z,10,Z,9,Z,8,Z,7,Z,6,Z,5,Z,4,Z,3,Z,2,Z,1,Z,0,5V,D,3,D,1,D,2,D,0,75,.,三、显示译码器,显示器,驱动器,代 码,常见的显示器,发光二极管LED；,液晶LCD。,1、七段字符显示器(数码管),译码器,b,a,c,d,e,f,g,D.P,a,b,g,D.P,a,b,g,D.P,2、BCD七段显示译码器,1 1 1 1 1 1 0,0 1 1 0 0 0 0,1 1 1 0 0 1 1,0 0 0 0,0 0 0 1,1 0 0 1,Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg,A,3,A,2,A,1,A,0,据8421BCD码和数码管工作原理可列出真值表：,76,.,由真值表可求出各输出端逻函表达式，如：,A,3,A,2,A,1,A,0,00011110,00,01,11,10,Ya,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,Ya=A,3,A,2,A,1,A,0,+A,2,A,0,+A,3,A,1,同理可得：,Ya=A,3,A,2,A,1,A,0,+A,2,A,0,+A,3,A,1,Yc=A,2,A,1,A,0,+A,3,A,2,Yd=A,2,A,1,A,0,+A,2,A,1,A,0,+A,2,A,1,A,0,Yb=A,3,A,2,A,1,A,0,+A,2,A,0,+A,3,A,1,Ye=A,2,A,1,+A,0,Yf=A,3,A,2,A,0,+A,2,A,1,+A,1,A,0,Yg=A,2,A,1,A,0,+A,3,A,2,A,1,据此，可画出逻辑电路图。,77,.,集成BCD码七段显示译码器7448：,电路见P,155,F,3.3.15,，其逻辑符号为：,Y,a,Y,b,Y,c,Y,d,Y,e,Y,f,Y,g,74LS48,BI