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《数字电子技术》知识点
第1章 数字逻辑基础
1.数字信号、模拟信号得定义
2.数字电路得分类
3.数制、编码其及转换
要求:能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD之间进行相互转换。
举例1:(37、25)10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD
解:(37、25)10= (100101、01)2= ( 25、4)16= (00110111、00100101)8421BCD
4.基本逻辑运算得特点
与运算:见零为零,全1为1;
或运算:见1为1,全零为零;
与非运算:见零为1,全1为零;
或非运算:见1为零,全零为1;
异或运算:相异为1,相同为零;
同或运算:相同为1,相异为零;
非运算:零变 1, 1变零;
要求:熟练应用上述逻辑运算。
5.数字电路逻辑功能得几种表示方法及相互转换。
①真值表(组合逻辑电路)或状态转换真值表(时序逻辑电路):就是由变量得所有可能取值组合及其对应得函数值所构成得表格。
②逻辑表达式:就是由逻辑变量与与、或、非3种运算符连接起来所构成得式子。
③卡诺图:就是由表示变量得所有可能取值组合得小方格所构成得图形。

④逻辑图:就是由表示逻辑运算得逻辑符号所构成得图形。
⑤波形图或时序图:就是由输入变量得所有可能取值组合得高、低电平及其对应得输出函数值得高、低电平所构成得图形。
⑥状态图(只有时序电路才有):描述时序逻辑电路得状态转换关系及转换条件得图形称为状态图。
要求:掌握这五种(对组合逻辑电路)或六种(对时序逻辑电路)方法之间得相互转换。
6.逻辑代数运算得基本规则
①反演规则:对于任何一个逻辑表达式Y,如果将表达式中得所有“·”换成“＋”,“＋”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,原变量换成反变量,反变量换成原变量,那么所得到得表达式就就是函数Y得反函数Y(或称补函数)。这个规则称为反演规则。
②对偶规则:对于任何一个逻辑表达式Y,如果将表达式中得所有“·”换成“＋”,“＋”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,而变量保持不变,则可得到得一个新得函数表达式Y＇,Y＇称为函Y得对偶函数。这个规则称为对偶规则。
要求:熟练应用反演规则与对偶规则求逻辑函数得反函数与对偶函数。
举例3:求下列逻辑函数得反函数与对偶函数:
解:反函数:
对偶函数:
7.逻辑函数化简
(1)最小项得定义及应用;
(2)二、三、四变量得卡诺图。
要求:熟练掌握逻辑函数得两种化简方法。
①公式法化简:逻辑函数得公式化简法就就是运用逻辑代数得基本公式、定理与规则来化简逻辑函数。
举例4:用公式化简逻辑函数:
解:
举例5:用公式法化简逻辑函数为最简与或式:
解:

举例6:用公式法化简逻辑函数为最简与或式:
解:
==
==0
②图形化简:逻辑函数得图形化简法就是将逻辑函数用卡诺图来表示,利用卡诺图来化简逻辑函数。(主要适合于3个或4个变量得化简)
举例7:用卡诺图化简逻辑函数:
解:画出卡诺图为
则
举例8:已知逻辑函数,约束条件为。用卡诺图化简。
0
0

最简逻辑表达式为
第2章 逻辑门电路
(1)基本概念
1)数字电路中晶体管作为开关使用时,就是指它得工作状态处于饱与状态与截止状态。
2)TTL门电路典型高电平为3、6 V,典型低电平为0、3 V。
3)OC门与OD门具有线与功能。
4)三态门电路得特点、逻辑功能与应用。高阻态、高电平、低电平。
5)门电路参数:噪声容限VNH或VNL、扇出系数No、平均传输时间tpd。
6)OC门(集电极开路门)得主要应用。
7)三态门得主要应用。
8)门电路多余输入端得处理。
要求:掌握八种逻辑门电路得逻辑功能;掌握OC门与OD门,三态门电路得逻辑功能;能根据输入信号画出各种逻辑门电路得输出波形。
举例9:画出下列电路得输出波形。

解:由逻辑图写出表达式为:,则输出Y见上。
举例10:P91,作业2、7、2、8、
第3章 组合逻辑电路
1.常用组合逻辑部件得作用与特点
2.会用组合逻辑部件设计逻辑函数
要求:掌握编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、半加器、全加器得定义,功能与特点,以及应用。
举例11:能对两个1位二进制数进行相加而求得与及进位得逻辑电路称为半加器。
第4章 触发器
1)触发器得得概念与特点:
触发器就是构成时序逻辑电路得基本逻辑单元。其具有如下特点:
①它有两个稳定得状态:0状态与1状态;
②在不同得输入情况下,它可以被置成0状态或1状态,即两个稳态可以相互转换;
③当输入信号消失后,所置成得状态能够保持不变。具有记忆功能
2)不同逻辑功能得触发器得特性方程为:
RS触发器:,约束条件为:RS＝0,具有置0、置1、保持功能。
JK触发器:,具有置0、置1、保持、翻转功能。
D触发器: ,具有置0、置1功能。
T触发器: ,具有保持、翻转功能。
T′触发器: (计数工作状态),具有翻转功能。
要求:能根据触发器(重点就是JKFF与DFF)得特性方程熟练地画出输出波形。
举例12:已知J,KFF电路与其输入波形,试画出

第5章 时序逻辑电路
1.常用时序逻辑部件得作用与特点
时序逻辑部件:计数器、寄存器。
2.同步时序逻辑电路得设计方法
3.用中规模集成电路设计时序逻辑电路
要求:掌握编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、半加器、全加器得定义,功能与特点,以及应用。
第6章 半导体存储器与可编程逻辑器件
1、半导体存储器得分类、基本结构、工作原理;
2.半导体存储器得使用方法,半导体存储器扩展存储容量得方法,可编程逻辑器件PLD、PAL、GAL得分类、基本结构、基本功能与使用方法,可编程逻辑器件得编程方法与在系统可编程技术。
要求:掌握半导体存储器得分类、基本结构、工作原理,掌握可编程逻辑器件PLD、PAL、GAL得分类、基本结构、基本功能;掌握半导体存储器与可编程逻辑器件得编程方法。
第7章 脉冲波形得产生与整形
1)施密特触发器就是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要得矩形脉冲得电路。要求:会根据输入波形画输出波形。
特点:具有滞回特性,有两个稳态,输出仅由输入决定,即在输入信号达到对应门限电压时触发翻转,没有记忆功能。
2)多谐振荡器就是一种不需要输入信号控制,就能自动产生矩形脉冲得自激振荡电路。
特点:没有稳态,只有两个暂稳态,且两个暂稳态能自动转换。
3)单稳态触发器在输入负脉冲作用下,产生定时、延时脉冲信号,或对输入波形整形。
特点:①电路有一个稳态与一个暂稳态。
②在外来触发脉冲作用下,电路由稳态翻转到暂稳态。
③暂稳态就是一个不能长久保持得状态,经过一段时间后,电路会自动返回到稳态。
要求:熟练掌握555定时器构成得上述电路,并会求有关参数(脉宽、周期、频率)与画输出波形。
举例7:已知施密特电路具有逆时针得滞回特性,试画出输出波形。
解:

第8章 A/D与D/A转换器
1)A/D与D/A转换器概念:
模数转换器:能将模拟信号转换为数字信号得电路称为模数转换器,简称A/D转换器或ADC。由采样、保持、量化、编码四部分构成。
数模转换器:能将数字信号转换为模拟信号得电路称为数模转换器,简称D/A转换器或DAC。由基准电压、变换网络、电子开关、反向求与构成。
ADC与DAC就是沟通模拟电路与数字电路得桥梁,也可称之为两者之间得接口。
2)D/A转换器得分辨率
分辨率用输入二进制数得有效位数表示。在分辨率为n位得D/A转换器中,输出电压能区分2n个不同得输入二进制代码状态,能给出2n个不同等级得输出模拟电压。
分辨率也可以用D/A转换器得最小输出电压与最大输出电压得比值来表示。
举例8:10位D/A转换器得分辨率为:
3)A/D转换器得分辨率
A/D转换器得分辨率用输出二进制数得位数表示,位数越多,误差越小,转换精度越高。
举例9:输入模拟电压得变化范围为0～5V,输出8位二进制数可以分辨得最小模拟电压为5V×2－8＝20mV;而输出12位二进制数可以分辨得最小模拟电压为5V×2－12≈1、22mV。
典型题型总结及要求
(一)分析题型
1.组合逻辑电路分析:
分析思路:
①由逻辑图写出输出逻辑表达式;
① 将逻辑表达式化简为最简与或表达式;
③由最简与或表达式列出真值表;
④分析真值表,说明电路逻辑功能。
要求:熟练掌握由门电路与组合逻辑器件74LS138、74LS153、74LS151构成得各种组合逻辑电路得分析。
举例11:分析如图逻辑电路得逻辑功能。

解:
①由逻辑图写出输出逻辑表达式
②将逻辑表达式化简为最简与或表达式

③由最简与或表达式列出真值表
④分析真值表,说明电路逻辑功能
当输入A、B、C中有2个或3个为1时,输出Y为1,否则输出Y为0。所以这个电路实际上就是一种3人表决用得组合逻辑电路:只要有2票或3票同意,表决就通过。
2.时序逻辑电路分析:
分析思路:
① 由电路图写出时钟方程、驱动方程与输出方程;
② 将驱动方程代入触发器得特征方程,确定电路状态方程;
③分析计算状态方程,列出电路状态表;
④由电路状态表画出状态图或时序图;
⑤分析状态图或时序图,说明电路逻辑功能。
要求:熟练掌握同步时序电路,比如同步加法计数器、减法计数器、环形计数器、扭环形计数器得分析。
举例12:如图所示时序逻辑电路,试分析它得逻辑功能,验证就是否能自启动,并画出状态转换图与时序图。

解:
时钟方程为:CP0=CP1=CP
激励方程为:

将激励方程代入JKFF得特性方程可得状态方程为

由状态方程做出状态转换表为:

0 0
0
1
0 1
1
0
1 0
0
0
1 1
0
0
则状态转换图与时序图为:

可见电路具有自启动特性,这就是一个三进制计数器。
(二)设计题型
1.组合逻辑电路设计:
设计思路:
① 由电路功能描述列出真值表;
② 由真值表写出逻辑表达式或卡若图;
③将表达式化简为最简与或表达式;
④实现逻辑变换,画出逻辑电路图。
要求:熟练掌握用常用门电路与组合逻辑器件74LS138、74LS153、74LS151设计实现各种组合逻辑电路。
举例13:某汽车驾驶员培训班进行结业考试,有三名评判员,其中A为主评判员,B与C为副评判员,在评判时按照服从多数原则通过,但主评判员认为合格也通过,试用与非门实现该逻辑电路。(或用74138、74151、74153实现)
解:由题意可作出真值表为:用卡诺图化简为

A B C
Y
0 0 0
0
0 0 1
0
0 1 0
0
0 1 1
1
1 0 0
1
1 0 1
1
1 1 0
1
1 1 1
1
则输出逻辑表达式为
用与非门实现逻辑电路图为:

2.时序逻辑电路设计:
设计思路:
①由设计要求画出原始状态图或时序图;
②简化状态图,并分配状态;
③选择触发器类型,求时钟方程、输出方程、驱动方程;
④画出逻辑电路图;
⑤检查电路能否自启动。
要求:熟练掌握同步时序电路,比如同步加法计数器、减法计数器得设计实现。
举例14:设计一个按自然态序变化得7进制同步加法计数器,计数规则为逢七进1,产生一个进位输出。
解:
①建立原始状态图:

②简化状态图,并分配状态:已经就是最简,已就是二进制状态;
③选择触发器类型,求时钟方程、输出方程、驱动方程:
因需用3位二进制代码,选用3个CP下降沿触发得JK触发器,分别用FF0、FF1、FF2表示。
由于要求采用同步方案,故时钟方程为:
输出方程:

状态方程:

④画出电路图

⑤检查电路能否自启动:
将无效状态111代入状态方程计算:
可见111得次态为有效状态000,电路能够自启动。
3.集成计数器与寄存器得应用:构成N进制计数器,构成环形计数器与扭环形计数器。
要求:熟练掌握74LS160、74LS161、74LS162、74LS163四种集成计数器应用,比如分析或设计N进制计数器;熟练掌握74LS194应用,比如分析或设计环形计数器与扭环形计数器。
1、用同步清零端或置数端归零构成N进置计数器
(1)写出状态SN1得二进制代码。
(2)求归零逻辑,即求同步清零端或置数控制端信号得逻辑表达式。
(3)画连线图。
2、用异步清零端或置数端归零构成N进置计数器
(1)写出状态SN得二进制代码。
(2)求归零逻辑,即求异步清零端或置数控制端信号得逻辑表达式。
(3)画连线图。
举例15:用74LS161来构成一个十二进制计数器。
解:
(1)用异步清零端归零:
SN＝S12＝1100
则电路为:
注:这里D0～D3可随意处理。

(2)用同步置数端归零:
SN＝S11＝1011
则电路为:注:这里D0～D3必须都接0。

举例16:用74LS160来构成一个48进制同步加法计数器。
解:因74LS160为同步十进制计数器,要构成48进制同步加法计数器须用二片74LS160来实现,现采用异步清零实现: S48=01001000,取高位片得QC与低位片得QD作归零反馈信号。即清零端归零信号为:,则电路连线图为:

(三)计算与画图题型:要求:会分析电路工作原理,说明电路功能;会根据题意计算电路参数,或正确画出电路波形。
举例17:如图电路,完成下列问题:
1)说明这就是什么电路？
2)求电路得输出信号频率f
3)画出VC及VO得波形。

解:
1) 这就是一个由555定时器构成得多谐振荡器。
2) 其振荡周期为

则其频率为
3)VC及VO得波形得波形为:
三、基本概念练习
一、判断题
1.CMOS门电路为双极型电路,而TTL门电路则为单极型电路。( )
2、能够实现“线与”功能得门电路就是OC门或OD门。( )
3.施密特触发器得特点就是只有一个稳态,需在外加信号作用下才能由稳态翻转到暂稳态。( )
4.在时钟脉冲得控制下,根据输入信号T不同情况,凡就是具有保持与翻转功能得电路,称为T触发器。( )
5、某电路任意时刻得输出不仅取决于当时得输入信号,而且与电路得原状态有关,该电路为时序逻辑电路。( )
6、若集成555定时器得第4脚接低电平时,不管输入信号为任意值,定时器始终输出高电平。( )
二、填空题:
1.(44.375)10= 2 = 8 = 16 = 8421BCD。
2.Y=AB(C+D),它得反函数= ;对偶函数= 。
3.或非逻辑运算特点就是 ,异或逻辑运算特点为 。
4、n2 n线译码器得输入代码为 个,输出代码为 个。
5、就单稳态触发器与施密特触发器而言,若要实现延时、定时得功能,应选用 ;若要实现波形变换、整形得功能,应选用 。
6、一位二进制计数器可实现 分频;n位二进制计数器,最后一个触发器输出得脉冲频率就是输入频率得 倍。
三、选择题
1、八位二进制数所能表示得最大十进制数为( )。
(a) 255 (b) 88 (c) 99 (d) 128
2、下图中能实现逻辑运算得电路就是( )。

3、8421BCD十进制译码器,数字输入信号端与数字输出信号端分别有( )个。
(a)4与16 (b) 3与8 (c) 3与10 (d) 4与10
4.四个触发器构成十进制加法计数器,若触发器输出从低位至高位分别为Q0、Q1、Q2、Q3,则输出进位信号C为( )
(a) Q3Q1 (b) Q3Q2Q1Q0 (c) Q2Q1Q0 (d) Q3Q0
5.能将输入三角波信号转换成矩形脉冲信号输出得电路就是( )。
(a) 多谐振荡器 (b) A／D转换器
(c) 单稳态触发器 (d) 施密特触发器
6、若A/D转换器输入模拟电压得变化范围为0～5V,则输出10位二进制数可以分辨得最小模拟电压为( )
(a)1、5mV (b)2、4mV (c)4、9mV (d)6、5mV