数字电子技术基础全套课件.ppt

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周三,1.1.3,数字电路的特点,(1),稳定性好，抗干扰能力强。,(2),容易设计，并便于构成大规模集成电路。,(3),信息的处理能力强。,(4),精度高。,(5),精度容易保持。,(6),便于存储。,(7),数字电路设计的可编程性。,(8),功耗小。,5,2025/6/4 周三,1.2,数字系统中的数制,1.2.1,十进制数表述方法,特点,1.,在每个位置只能出现（十进制数）十个数码中的一个。,2.,低位到相邻高位的进位规则是,“,逢十进一,”,，故称为十进制。,3.,同一数码在不同的位置,(,数位,),表示的数值是不同的。,（,1-1,）,6,2025/6/4 周三,1.2.2,二进制,数表述方法,（,1-2,）,如将,(11010.101),2,写成权展开式为：,7,2025/6/4 周三,1.2.2,二进制,数表述方法,二进制的加法规则是：,0+0=0,，,1+0=1,0+1=1,，,1+1=10,二进制的减法规则是：,0 0=0,，,0 1=1,（有借位）,1 0=1,，,1 1=0,二进制的乘法规则是：,0 0=0,，,1 0=0,0 1=0,，,1 1=1,二进制数除法：,11110 101=110,同样可以用算式完成：,8,2025/6/4 周三,1.2.3,十六进制,数表述方法,十六进制数采用,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,和,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,十六个数码。,10,11,12,13,14,15,（,1-3,）,(7F9),16,716,2,+F16,1,+916,0,9,2025/6/4 周三,1.2.4,八进制,数表述方法,八进制数的基数是,8,，它有,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,共八个有效数码。,（,1-4,）,10,2025/6/4 周三,1.3,不同数制间的转换,1.3.1,十六进制、二进制数与十进制数间的转换,从小数点开始向左按四位分节，最高位和低位不足四位时，添,0,补足四位分节，然后用一个等值的十六进制数代换。,转换,二进制数,十六进制数,转换,二进制数,十六进制数,将每个十六进制数用,4,位二进制来书写，其最左侧或最右侧的可以省去。,转换,二进制数,十进制数,通常采用基数乘除法。,转换,二进制数,十进制数,将对应的二、十六进制数按各位权展开，并把各位值相加。,11,2025/6/4 周三,1.3.1,十六进制、二进制数与十进制数间的转换,【,例,1-1】,将二进制数,(110101,101),2,转换为十进制数。,解：,(110101,101),2,12,5,+l2,4,+02,3,+12,2,+02,1,+l2,0,+12,-1,+02,-2,+12,-3,32+16+0+4+0+1+0.5+0+0.125,(53,625),D,【,例,1-2】,将十六进制数,(4E5.8),H,转换为十进制数。,解：,(4E5.8),H,4(16),2,+E(16),1,+5(16),0,+8(16),-1,4256+1416+51+8(1/16),(1253.5),D,12,2025/6/4 周三,1.3.2,十进制数转换为二进制、十六进制数,【,例,1-3,】,将,(59.625),D,转换为二进制数。,解,：,整数部分,2|59,余数,2|29 1,低位,2|14 1,2|7,0,（反序）,2|3,1,2|1,0,0,1,高位,小数部分,0.625,整数,2,1.250 1,高位,0.250,2,0.500,0,（顺序）,2,1.000,1,低位,即,(59.625),D,=,（,101011.101),B,13,2025/6/4 周三,1.3.2,十进制数转换为二进制、十六进制数,【,例,1-4】,将十进制数（,427.34357),D,转换成十六进制数。,解：,整数部分,16|427,余数,16|26 11,低位,16|1,10,（反序）,0 1,高位,小数部分,0.34357,整数,16,5.50000 5,高位,0.50000,（顺序）,16,8.00000,8,低位,即（,427.34357),D,=,（,1AB.58),16,14,2025/6/4 周三,1.3.3,二进制数与十六进制数之间的相互转换,【,例,1-5】,将二进制数（,10110101011.100101)B,转换成十六进制数。,解：,因为,10110101011.100101,=,0101,1010,1011,.,1001,0100,5 A B 9 4,所以（,10110101011.100101)B=,（,5AB.94)H,15,2025/6/4 周三,1.3.3,二进制数与十六进制数之间的相互转换,【,例,1-6】,将十六进制数（,75E.C6)H,转换成二进制数。,解：,将每位十六进制数写成对应的四位二进制数,（,75E.C6)H,=,（,0111 0101 1110.1100 0110)B,=,（,111 0101 1110.1100 011)B,16,2025/6/4 周三,1.3.3,二进制数与十六进制数之间的相互转换,【,例,1-7】,将八进制数（,5163)O,转换成二进制数。,解,：将每位八进制数码分别用三位二进制数表示，转换过程如下,(5163)O,=(,101,001,110,011,)2,=(101001110011)2,八进制转二进制规则是，将每位八进制数码分别用三位二进制数表示，并在这个,0,和,1,构成的序列去掉无用的前导,0,即得。,17,2025/6/4 周三,1.4,数字系统中数的表示方法与格式,1.4.1,十进制编码,1.8421 BCD,码,在这种编码方式中，每一位二进制代码都代表一个固定的数值，把每一位中的,1,所代表的十进制数加起来，得到的结果就是它所代表的十进制数码。由于代码中从左到右每一位中的,1,分别表示,8,、,4,、,2,、,1,（权值），即从左到右，它的各位权值分别是,8,、,4,、,2,、,1,。所以把这种代码叫做,8421,码。,8421 BCD,码是只取四位自然二进制代码的前,10,种组合。,18,2025/6/4 周三,1.4.1,十进制编码,2.2421,码,从左到右，它的各位权值分别是,2,、,4,、,2,、,1,。与每个代码等值的十进制数就是它表示的十进制数。在,2421,码中，,0,与,9,的代码、,1,与,8,的代码、,2,与,7,的代码、,3,与,6,的代码、,4,与,5,的代码均互为反码。,3.,余,3,码,余,3,码是一种特殊的,BCD,码，它是由,8421 BCD,码加,3,后形成的，所以叫做余,3,码。,19,2025/6/4 周三,表,1-2,三种常用的十进制编码,十进制数,8421,码（,BCD,码）,2421,码,余,3,码,0,0000,0000,0011,1,0000,0001,0100,2,0010,0010,0101,3,0011,0011,0110,4,0100,0100,0111,5,0101,1011,1000,6,0110,1100,1001,7,0111,1101,1010,8,1000,1110,1011,9,1001,1111,1100,1111,1010,1111,1110,1001,1110,1101,1000,1101,0010,0111,1100,0001,0110,1011,0000,0101,1010,不用的代码,（伪码）,20,2025/6/4 周三,1.4.1,十进制编码,4.,格雷码,二进制码到格雷码的转换,（,1,）格雷码的最高位（最左边）与二进制码的最高位相同。,（,2,）从左到右，逐一将二进制码的两个相邻位相加，作为格雷码的下一位（舍去进位）。,（,3,）格雷码和二进制码的位数始终相同。,格雷码到二进制码的转换,（,1,）二进制码的最高位（最左边）与格雷码的最高位相同。,（,2,）将产生的每个二进制码位加上下一相邻位置的格雷码位，作为二进制码的下一位（舍去进位）。,21,2025/6/4 周三,1.4.1,十进制编码,表,1-3,四,位格雷码,十进制数,二进制码,格雷码,十进制数,二进制码,格雷码,0,0000,0000,8,1000,1100,1,0001,0001,9,1001,1101,2,0010,0011,10,1010,1111,3,0011,0010,11,1011,1110,4,0100,0110,12,1100,1010,5,0101,0111,13,1101,1011,6,0110,0101,14,1110,1001,7,0111,0100,15,1111,1000,22,2025/6/4 周三,1.4.1,十进制编码,【,例,1-8,】,把二进制数,1001,转换成格雷码。,解：,二进制数到格雷码的转换,23,2025/6/4 周三,1.4.1,十进制编码,【,例,1-9】,把格雷码,0111,转换成二进制数。,解：,格雷码到二进制数的转换,24,2025/6/4 周三,1.4.2,十进制数的,BCD,码表示方法,【,例,1-10,】,求出十进制数,972.65,10,的,8421 BCD,码。,解,：,将十进制数的每一位转换为其相应的,4,位,BCD,码。,那么十进制数,972.65,就等于：,8421 BCD,码：,1001,0111,0010,.,0110,0101,8421BCD,，即,972.65,10,=100101110010.01100101,8421BCD,十进制,9 7 2 .6 5,十进制,9 7 2 .6 5,BCD 1001 0111 0010 .0110 0101,25,2025/6/4 周三,1.4.2,十进制数的,BCD,码表示方法,【,例,1-11】,用余,3,码对十进制数,N,=567810,进行编码。,解,：首先对十进制数进行,8421BCD,编码，然后再将各的位编码加,3,即可得到余,3,码。,十进制,9 7 2 .6 5,5 6 7 8,0101 0110 0111 1000,1000 1001 1010 1011,所以有：,N,=567810=1000 1001 1010 1011,余,3,26,2025/6/4 周三,1.4.3,字母数字码,【,例,1-12】,一组信息的,ASCII,码如下，请问这些信息是什么？,1001000 1000101 1001100 1010000,解：,把每组,7,位码转换为等值的十六进制数，则有：,48 45 4C 50,以此十六进制数为依据，查表,1-4,可确定其所表示的符号为：,H E L P,27,2025/6/4 周三,1.4,数字系统中数的表示方法与格式,1.4.3,字母数字码,十进制,9 7 2 .6 5,位,765,位,4321,表,1-4,美国信息交换标准码（,ASCII,码）表,位,765,位,4321,000,001,010,011,100,101,110,111,0000,NUL,DLE,SP,0,P,p,0001,SOH,DC1,!,1,A,Q,a,q,0010,STX,DC2,”,2,B,R,b,r,0011,ETX,DC3,#,3,C,S,c,s,0100,EOT,DC4,$,4,D,T,d,t,0101,ENQ,NAK,%,5,E,U,e,u,0110,ACK,SYN,&,6,F,V,f,v,0111,BEL,ETB,7,G,W,g,w,1000,BS,CAN,(,8,H,X,h,x,1001,HT,EM,),9,I,Y,i,y,1010,LF,SUB,*,:,J,Z,j,z,1011,VT,ESC,+,;,K,k,1100,FF,FS,N,n,1111,SI,US,/,?,O,_,o,DEL,28,2025/6/4 周三,1.4.4,码制,十进制,9 7 2 .6 5,1.,原码表示法,十进制的,+37,和,-37,的原码可分别写成：,十进制数,+37 -37,二进制原码,0 100101 1 100101,符号位 符号位,小数,+53.625,和,-53.625,的原码可分别写成：,十进制数,+53.625 -53.625,二进制原码,0 110101.101 1 1101010.101,符号位 符号位,因此，整数原码的定义为：,29,2025/6/4 周三,1.4.4,码制,2.,反码表示法,【,例,1-13】,用四位二进制数表示十进制数,+5,和,-5,的反码。,解：,可以先求十进制数所对应二进制数的原码，再将原码转换成反码。,十进制数,+5,5,二进制原码,0 101 1 101,二进制反码,0 101 1 010,符号位 符号位,即,+5,反,=0101,，,-5,反,=1010,。,30,2025/6/4 周三,1.4.4,码制,十进制,9 7 2 .6 5,3.,补码表示法,（,1,）整数补码的定义：,31,2025/6/4 周三,【,例,1-14】,用四位二进制数表示,+5,和,-5,的补码。,解,：,解题的过程三步：先求十进制数所对应二进制数的原码，再将原码转换成反码，然后将反码变为补码。,十进制数,+5,5,二进制原码,0 101 1 101,二进制反码,0 101 1 010,二进制补码,0 101 1 010+1=1 011,符号位 符号位,即,+5,补,=0101,，,-5,补,=1011,。,（,1,）整数补码的定义：,32,2025/6/4 周三,十进制,9 7 2 .6 5,（,1,）整数补码的定义：,3.,补码表示法,表,1-5,四位有符号数的表示,b,3,b,2,b,1,b,0,原码,反码,补码,b,3,b,2,b,1,b,0,原码,反码,补码,0111,+7,+7,+7,1000,-0,-7,-8,0110,+6,+6,+6,1001,-1,-6,-7,0101,+5,+5,+5,1010,-2,-5,-6,0100,+4,+4,+4,1011,-3,-4,-5,0011,+3,+3,+3,1100,-4,-3,-4,0010,+2,+2,+2,1101,-5,-2,-3,0001,+1,+1,+1,1110,-6,-1,-2,0000,+0,+0,+0,1111,-7,-0,-1,（,1,）整数补码的定义：,33,2025/6/4 周三,【,例,1-15】,求二进制数,x,=+1011,，,y=-1011,在八位存贮器中的原码、反码和补码的表示形式。,解：,无论是原码、反码和补码形式，八位存贮器的最高位为符号位，其它位则是数值部分的编码表示。在数值部分中，对于正数，原码、反码和补码各位相同，而对于负数，反码是原码的按位求反，补码则是原码的按位求反加,1,。所以，二进制数,x,和,y,的原码、反码和补码分别表示如下：,x,原码,=00001011,，,x,反码,=00001011,，,x,补码,=00001011,y,原码,=10001011,，,y,反码,=11110100,，,y,补码,=11110101,（,1,）整数补码的定义：,34,2025/6/4 周三,【,例,1-16】,求,X=,1001010,的补码。,解：,x,补,=2,8,+(-1001010),=10000 0000-1001010,=1011 0110,。,（,1,）整数补码的定义：,35,2025/6/4 周三,（,2,）定点小数,(,二进制小数,),补码的定义,二进制小数的补码定义为,【,例,1-17】,求,X1=+0.101 1011,和,X2=,0.101 1011,的补码。,解：,X1,补,=0.101 1011,X2,补,=2+(-0.101 1011),=10-0.101 1011,=1.010 0101,36,2025/6/4 周三,1.4.5,用补码进行二进制数计算,1.,原码运算,原码中的符号位不参加运算。,同符号数相加作加法；不同符号数相加作减法。,2.,补码运算,运算时符号位和数值一起参加运算，不单独处理。,X,Y,补,X,补,Y,补,；,X,Y,补,X,补,Y,补,。,3.,反码运算,运算时符号位与数值一起参加运算，如果符号位产生了进位，则此进位应加到和数的最低位，称为循环进位。,X,Y,反,X,反,Y,反,；,X,Y,反,X,反,Y,反,。,37,2025/6/4 周三,1.4.5,用补码进行二进制数计算,【,例,1-18】,设,X=+101 1101,Y=+001 1010,求,Z=X-Y,。,解：,(1),原码运算,X,原,=0101 1101,，,Y,原,=0001 1010,因为,|X|,|Y|,所以,X,作被减数，,Y,作减数，差値为正。,0,1,0,1,1,1,0,1,-,0,0,0,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,即,Z,原,=0100 0011,其真値为,Z=+100 0011,。,38,2025/6/4 周三,1.4.5,用补码进行二进制数计算,【,例,1-18】,设,X=+101 1101,Y=+001 1010,求,Z=X-Y,。,解：,（,2,）反码运算,X,反,=0101 1101,，,Y,反,=1110 0101,即,Z,原,=0100 0011,其真値为,Z=+100 0011,。,1,1,0,0,0,0,1,0,1,+,0,1,0,0,0,0,1,0,(1),1,0,1,0,0,1,1,1,+,1,0,1,1,1,0,1,0,39,2025/6/4 周三,1.4.5,用补码进行二进制数计算,【,例,1-18】,设,X=+101 1101,Y=+001 1010,求,Z=X-Y,。,解：,（,3,）补码运算,X,补,=0101 1101,，,Y,补,=1110 0110,即,Z,补,=0100 0011,其真値为,Z=+100 0011,。,舍弃,0,1,0,1,1,1,0,1,+,1,1,1,0,0,1,1,0,(1),0,1,0,0,0,0,1,1,40,2025/6/4 周三,本 章 小 结,0,和,1,02N-1,07,09,，,AF,二进制（八进制或十六进制）到十进制,转换,八进制 二进制,转换,二进制 八进制（或十六进制）,转换,转换,十进制 二进制、八进制、十六进制,八进制 十六进制,转换,编码,代码,BCD,码,余,3,码,格雷码,ASCII,码,BCD,码,原码,反码,补码,41,2025/6/4 周三,第,2,章,逻辑门功能及其电路特性,42,2.1,基本逻辑门,2.1.1,逻辑代数的三种基本运算模型,图,2-1,与、或、非逻辑说明示例,43,2025/6/4 周三,2.1,基本逻辑门,亮,闭合,闭合,灭,断开,闭合,灭,闭合,断开,灭,断开,断开,灯,Y,开关,B,开关,A,表,2-1,与逻辑功能表,亮,闭合,闭合,亮,断开,闭合,亮,闭合,断开,灭,断开,断开,灯,Y,开关,B,开关,A,表,2-2,或逻辑功能表,灭,闭合,亮,断开,灯,Y,开关,A,表,2-3,非逻辑功能表,44,2025/6/4 周三,2.1.2,基本逻辑代数与逻辑符号,运算符号,“,”“+”,非运算符号,“”,1+1=1,1,1=1,1+0=1,1,0=0,0+1=1,0,1=0,0+0=0,0,0=0,非运算,或运算,与运算,A+A=A,A,A=A,A+1=1,A,1=A,A+0=A,A,0=0,非运算,或运算,与运算,45,2025/6/4 周三,2.1.2,基本逻辑代数与逻辑符号,（,a,）矩形轮廓图形符号,(b),特定外型的图形符号,&,A,B,A,B,A,B,Y,Y,Y,Y,Y,Y,A,B,A,A,与,或,非,非,或,与,1,1,图,2-2,与、或、非的图形符号,46,2025/6/4 周三,2.1.2,基本逻辑代数与逻辑符号,图,2-3 3,输入和,8,输入与门 图,2-4 3,输入或门和,8,输入或门,47,2025/6/4 周三,2.1.2,基本逻辑代数与逻辑符号,A,B,A,B,Y,A,B,Y,图,2-5 2,输入与门及其输入和 输出波形,(a),输入波形,(b)2,输入与门,(c),输出波形,48,2025/6/4 周三,2.1.2,基本逻辑代数与逻辑符号,A,B,A,B,Y,A,B,Y,图,2-6 2,输入或门及其输入和输出波形,(a),输入波形,(b)2,输入与门,(c),输出波形,49,2025/6/4 周三,2.1.2,基本逻辑代数与逻辑符号,图,2-7,非门及其输入和输出波形,A,A,Y,A,Y,(a),输入波形,(b),非门,(c),输出波形,50,2025/6/4 周三,2.2,其他逻辑门及表述,2.2.1,与非门,(a),与门和非门组合,(b),与非门,A,B,Y,图,2-8,二输入与非门的图形符号,其输出与输入之间的逻辑关系表达式为：,51,2025/6/4 周三,2.2.1,与非门,(a),输入波形,(b),与非门,(c),输出波形,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,B,A,表,2-7,“,与非,”,门真值表,A,B,A,B,Y,A,B,Y,图,2-9 2,输入与非门的输入,/,输出波形,52,2025/6/4 周三,2.2.2,或非门,图,2-10,或非门的逻辑符号,(a),或门和非门组合,(b),或非门,A,B,Y,输出与输入之间的逻辑关系可表达式为：,53,2025/6/4 周三,图,2-11,或非门的输入输出波形,表,2-8,“,或非,”,门真值表,A,B,0,0,1,0,1,0,1,0,0,1,1,0,2.2.2,或非门,(a),输入波形,(b),或非门,(c),输出波形,A,B,A,B,Y,A,B,Y,54,2025/6/4 周三,2.2.3,异或门,图,2-12,二输入异或门的逻辑符号,A,B,Y,相应的逻辑表达式为：,或表示为,55,2025/6/4 周三,图,2-13,异或门的输入输出波形,2.2.3,异或门,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,B,A,表,2-9,二输入,“,异或,”,门真值表,B,A,Y,=,(a),输入波形,(b),异或门,(c),输出波形,A,B,A,B,Y,A,B,Y,56,2025/6/4 周三,2.2.4,同或门,图,2-14,二输入同或门的逻辑符号,A,B,Y,二变量同或运算的逻辑表达式为,:,Y=A,B,57,2025/6/4 周三,图,2-15,同或门的输入输出波形,2.2.4,同或门,表,2-10,二变量,“,同或,”,门真值表,A,B,Y=A,B,0,0,1,0,1,0,1,0,0,1,1,1,(a),输入波形,(b),同或门,(c),输出波形,A,B,A,B,Y,A,B,Y,58,2.3,其他辅助门电路,2.3.1,三态门,图,2-16,三态门,(a),高电平使能,(b),低电平使能,Y,EN,A,A,Y,EN,逻辑功能可表达为：,当,EN=1,时（,EN,输入为高电平时），,Y=A,，即,Y,直接输出来自,A,的信号；而当,EN=0,时，,Y,呈高阻态，即等同于断开状态，可表述为：,Y=Z,。,逻辑功能可表达为：,当,EN=0,时（,EN,输入为低电平时），三态门工作，即,Y=A,，而当,EN=1,时，,Y=Z,。,59,2.3.1,三态门,图,2-17,三态与非门的逻辑符号,(,a,),控制端高电平有效,(,b,),控制端低电平有效,A,B,EN,Y,A,B,EN,Y,1,高阻态,Z,x,x,0,Y,B,A,EN,输出端,数 据,使能端,表,2-11 EN,高电平有效型三态与非门的简化真值表,B,A,Y,=,60,2.3.1,三态门,图,2-18,三态门用于总线传输 图,2-19,用三态门实现数据双向传输,A,1,B,1,EN,1,A,2,B,2,EN,2,数据总线,A,n,B,n,ENn,A,B,EN,G,2,G,1,61,2.3.2,集电极开路逻辑门,图,2-20 OC,与非门的开关级描述,F,A,B,图,2-21 OC,与非门的逻辑符号,62,2.3.2,集电极开路逻辑门,1.,实现线与功能,图,2-22 OC,与非门构成的线与逻辑电路,C,D,+5V,F,R,P,A,B,F,1,F,2,逻辑表达式,:,1K,+5V,G,H,E,F,C,D,A,B,Y,图,2-23,四,OC,门,四个,OC,门线与的输出表达式：,Y=A,B,C,D,E,F,G,H,63,2.3.2,集电极开路逻辑门,2.,实现电平转换,V,O,A,B,R,P,+10V,图,2-24,实现电平转换,64,2.3.2,集电极开路逻辑门,3.,用做驱动器,图,2-25,驱动发光二极管,A,B,R,P,+5V,65,2.4,集成电路逻辑门,2.4.1,逻辑门及其基本结构与工作原理,图,2-26 NMOS,晶体管的图形符号,(a)NMOS,晶体管,(b)NMOS,晶体管的两种简化符号,66,2.4.1,逻辑门及其基本结构与工作原理,图,2-27 PMOS,晶体管的图形符号,(a)PMOS,晶体管,(b)PMOS,晶体管的两种简化符号,67,2.4.1,逻辑门及其基本结构与工作原理,(a)MOS,反相器结构,(b)MOS,反相器另一种表示法,1.CMOS,反相器（,CMOS,非门）工作原理,图,2-28 CMOS,反相器的开关模型,68,2.4.1,逻辑门及其基本结构与工作原理,2.CMOS,或非门工作原理,图,2-29 CMOS,或非门,69,2.CMOS,或非门工作原理,图,2-30 CMOS,或非门的等效开关模型,2.4.1,逻辑门及其基本结构与工作原理,70,2.4.1,逻辑门及其基本结构与工作原理,3.CMOS,与非门工作原理,S,TP1,A,负载管并联,（并联开关）,驱动管串联,（串联开关）,B,Y,S,TP2,S,TN1,S,TN2,V,DD,图,2-31 CMOS,与非门,71,3.CMOS,与非门工作原理,图,2-32 CMOS,与非门的开关模型,(a),输入均为高电平,(b),输入中有一个高电平,(c),输入均为低电平,2.4.1,逻辑门及其基本结构与工作原理,72,2.4.2 TTL,集成电路逻辑门及同类,CMOS,器件系列,TTL,门电路,74,（民用）,系列,54,（军用）系列,子系列,子系列,74,：标准,TTL,（,Standard TTL,）。,74L,：低功耗,TTL,（,Low-power TTL,）。,74S,：肖特基,TTL,（,Schottky TTL,）。,74AS,：先进肖特基,TTL,（,Advanced Schottky TTL,）。,74LS,：低功耗肖特基,TTL,（,Low-power Schottky TTL,）。,74ALS,：先进低功耗肖特基,TTL,（,Advanced Low-power Schottky TTL,）,73,2.4.2 TTL,集成电路逻辑门及同类,CMOS,器件系列,74L,74ALS,74LS,74AS,74,74S,最小,最大,74AS,74S,74ALS,74LS,74,74L,最快,最慢,TTL,系列,功耗,TTL,系列,速度,表,2-13 TTL,系列速度及功耗的比较,表,2-14 54,系列与,74,系列的比较,系列,电源电压（,V,）,环境温度（）,54,4.5 5.5,55 +125,74,4.75 5.25,0 70,74,2.4.3,集成电路门的性能参数,1.,器件的工作电源电压,TTL,集成电路的标准直流电源电压为,5V,，最低,4.5V,，最高,5.5V,。,2.,逻辑器件的输入,/,输出逻辑电平,数字集成电路分别有四种不同的输入,/,输出逻辑电平。,75,2.,逻辑器件的输入,/,输出逻辑电平,标准,TTL,电路则有：,定义为逻辑,0,的低电平输入电压范围,V,IL,：,00.8V,。,定义为逻辑,1,的高电平输入电压范围,V,IH,：,25V,。,定义为逻辑,0,的低电平输出电压范围,V,OL,：不大于,0.3V,。,定义为逻辑,1,的高电平输出电压范围,V,OH,：不小于,2.4V,。,5V CMOS,电路：,定义为逻辑,0,的低电平输入电压范围,V,IL,：,0 0.5V,。,定义为逻辑,1,的高电平输入电压范围,V,IH,：,2.55V,。,定义为逻辑,0,的低电平输出电压范围,V,OL,：不大于,0.1V,。,定义为逻辑,1,的高电平输出电压范围,V,OH,：不小于,4.4V,。,76,2.,逻辑器件的输入,/,输出逻辑电平,图,2-33,标准,TTL,门的输入,/,输出逻辑电平,77,3,逻辑信号传输延迟时间,图,2-34,t,PHL,和,t,PLH,的定义,78,4.,集成逻辑电路的扇入和扇出系数,图,2-35,两种逻辑状态中的电流和电压,I,OH,Low,Low,输出高电平,V,OH,V,IH,I,IH,驱动门,负载门,I,OL,High,High,输出低电平,V,OL,V,IL,I,IL,驱动门,负载门,79,4.,集成逻辑电路的扇入和扇出系数,【,例,2-1】,已知,74ALS00,的电流参数为,IOL(max)=8mA,，,IIL,（,max,）,=0.1mA,，,IOH,（,max,）,=0.4mA,，,IIH,（,max,）,=20,A,。求一个,74ALS00,与非门输出能驱动多少个,74ALS00,与非门的输入。,解,：,首先考虑低电平状态。在低电平状态下得到能被驱动的输入个数：,80,2.4.3,集成电路门的性能参数,5.,集成逻辑门器件的功耗,功耗,81,2.4.4 TTL,与,CMOS,集成电路的传统接口技术,表,2-15 TTL,门与,CMOS,门的连接条件,驱动门,负载门,V,OH(min),V,IH(min),V,OL(max),V,IL(max),I,OH,I,IH,I,OL,I,IL,82,2.4.4 TTL,与,CMOS,集成电路的传统接口技术,R,TTL,CMOS,+5V,图,2-36 TTL,驱动门与,CMOS,负载门的连接,83,2.4.5 CMOS,与,TTL,逻辑器件的封装,图,2-37 74LS00,引脚配置及,DIP,封装外形图,84,逻辑门,本 章 小 结,逻辑运算,与、或、非运算,逻辑符号、逻辑表达式和真值表,高电平,复合逻辑运算,与非运算、或非运算、异或及同或运算,与非门,异或门,同或（异或非）门,“,线与,”,功能,集成电路（,IC,）,TTL,系列,CMOS,系列,扇出系数,对数字,IC,的理解重点在于它们的输出与输入之间的逻辑关系和外部电气特性。,可编程逻辑器件,85,实 验,1,、集成电路,TTL,和,CMOS,器件的逻辑功能和性能参数测试。,根据,2.4,节的原理，分别测试下列,TTL,器件和,CMOS,器件的功能和性能参数。,（,1,）测试,74LS08,（二输入端四与门）的逻辑功能,（,2,）测试,74LS32,（二输入端四或门）的逻辑功能,（,3,）测试,74LS04,（六反相器）的逻辑功能,（,4,）测试,74LS00,（二输入端四与非门）的逻辑功能,（,5,）测试,74LS86,（二输入端四异或门）的逻辑功能,（,6,）测试,CD4002,（四输入端二或非门）的逻辑功能,（,7,）测试,CD4011,（二输入端四与非门）的逻辑功能,86,实 验,图,2-51 74LS00,和,CD4011,四与非门,1 2 3 4 5 6 7,14 13 12,11 10 9 8,VDD,VSS,图,2-52 74LS08,四与门,图,2-53 CD4002,二或非门,87,实 验,图,2-54 74LS04,六非门 图,2-55 74LS32,四或门 图,2-56 74LS86,四异或门,88,实 验,测试内容：,（,1,）逻辑功能测试：在输入端输入高、低电平信号的不同组合，测出相应的输出逻辑电平。,（,2,）集成电路门的性能参数；分别测试标准,TTL,门和,CMOS,门的输入,/,输出逻辑电平。,（,3,）比较标准,TTL,器件和,CMOS,器件的性能特点，总结与门、或门、非门、与非、或非门、异或的逻辑规律。完成实验报告。,89,第,3,章,逻辑函数运算规则及化简,90,3.1,概 述,逻辑函数的表示方法如下：,设输入逻辑变量为,A,、,B,、,C,、,，输出逻辑变量为,F,。,当,A,、,B,、,C,、,的取值确定后，,F,的值就被唯一的确定下来，则称,F,是,A,、,B,、,C,、,的逻辑函数，,记为：,F=f,（,A,，,B,，,C,，,）,逻辑变量和逻辑函数的取值只能是,0,或,1,，没有其它中间值。,逻辑函数,真值表,逻辑表达式,逻辑图,波形图和卡诺图,91,3.2,逻辑代数的运算规则,3.2.1,逻辑代数基本公理,公理,1,：,设,A,为逻辑变量，若,A0,，则,A,1,；若,Al,，则,A,0,。这个公理决定了逻辑变量的双值性。在逻辑变量和逻辑函数中的,0,和,1,，不是数值的,0,和,1,，而是代表两种逻辑状态。,公理,2,：,。式中点表示逻辑与，在用文字表述时常省略；加号表示逻辑或。,公理,3,：,。,公理,4,：,。,。,公理,5,：,；。,92,3.2.2,逻辑代数的基本定律,（,1,）,0-1,律：。,（,2,）,自等律：。,（,3,）,重叠律：。,（,4,）,互补律：。,（,5,）,还原律：。,（,6,）,交换律：。,（,7,）,结合律：。,以上各定律均可用公理来证明，方法是将逻辑变量分别用,0,和,1,代入，所得的表达式符合公理,2,至公理,5,。,93,3.2.2,逻辑代数的基本定律,（,8,）,分配律,：,加（逻辑或）对乘（逻辑与）的分配律证明如下：,94,3.2.2,逻辑代数的基本定律,（,9,）,吸收律：,证明：,(10),等同律：,证明：,95,3.2.2,逻辑代数的基本定律,（,11,）,反演律（摩根定理）,采用真值表法证明，反演