数字电子技术全书电子教案正本书课件全套教学教程电子讲义.ppt

,的基础知识,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,本次课主要内容,第一,点,数字信号和模拟信号,第二,点,第三,点,数制和码制,数字电路的基本概念,一、数字信号和模拟信号,主,题,数字电子电路的基础知识,数字信号举例：,自动点钞机，每通过一张钞票便给控制电路一个信号，使之计,1,；没钞票通过时，给控制电路的信号为,0,，所以不计数。,数字信号,：,在时间上和幅度上都是断续变化的。,模拟信号,：,在时间上和幅度上都是连续变化的。,模拟信号举例：,蓄电池在充电过程中，其正、负极两端的电压信号就属于模拟信号，因为其两端的电压不能突变，所以在时间和幅值上都是连续变化的。,二、数字电路的基本概念,主,题,数字电子电路的基础知识,数字电子电路,与模拟电路相比，数字电路的优点,：,结构,简单，便于集成化、系列化生产，成本低，使用方便；,抗干扰性强，可靠性高，集成度高；,处理功能强，能实现数值运算和逻辑运算；,可编程数字电路可容易地实现各种算法，具有很大的灵活性；,数字信号更易于存储、加密、压缩、传输和再现。,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,数制,：,计数的规律。常用的数制有二、八、十和十六进制。,码制,：,用二进制数去表示数、字母和符号时所遵守的规则。常用的码制有,BCD,码、字符码等。,表示的是数值或者数值的大小。,表示的是一种信号，或文字、或图像,。,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,数制,十进制,1,特点,：,十个数码,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,进位,：,逢十进一,所谓十进制就是以,10,为基数的计数体制。,写法,：,N,D,Decimal,或,N,10,，,如十进制数,2136,可表示为（,2136,）,D,。,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,数制,二进制,1,特点,：,两个数码,0,、,1,进位,：,逢二进一,写法,：,N,B,Binary,或,N,2,，,如二进制数,1011,可表示为（,1011,）,B,。,所以,：,（,1011,）,B=,（,11,）,D,。,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,数制,八进制,1,特点,：,八个数码,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,进位,：,逢八进一,写法,：,N,O,Octal,或,N,8,，,如八进制数,16,可表示为（,16,）,O,。,所以,：,（,16,）,O=,（,14,）,D,。,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,数制,十六进制,1,特点,：,十六,个,数码,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,9,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,进位,：,逢十六进一,写法,：,N,H,Hexadecimal,或,N,16,，,如八进制数,16,可表示为（,7E6B,）,O,。,所以,：,（,7E6B,）,H=,（,32363,）,D,。,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,数制,各种数制之间的转换,1,十进制数转换成二进制数,：,除,2,取余法,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,数制,各种数制之间的转换,1,各种数制之间的转换：,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,数制,各种数制之间的转换,1,十进制数转换成二进制数,：,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,码制,2,码制,：,用二进制数去表示数、字母和符号等信号时所遵守的规则。,码制举例：,美国标准信息交换码（,ASCII,码）：,计算机将输入的信息符号按照一定的规则编成由,“,0,”,和,“,1,”,组成的代码，再对二进制码进行处理，最后还原成可以识别的信息。标准,ASCII,码由,7,位二进制数组成，用来表示,26,个英文大小写字母以及一些特殊符号。,三、数制和码制,主,题,数字电子电路的基础知识,码制,2,码制举例：,十进制数的二进制编码（,BCD,码）：,计算机除了将十进制转换成二进制进行运算外，还可以直接将十进制数以二进制的形式进行输入与运算。,方法：,用四位二进制代码表示一位十进制数。,有权码,无权码,（,69,）,D,=,（,01101001,）,8421BCD,谢谢观看,逻辑代数中的三种基本逻辑运算,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,模拟电子电路,数字电子电路,u,o,u,i,X,i,Y,o,输出与输入之间的关系,u,o,=f(u,i,),是一种函数关系，可以用,+,、,、,等数学运算将其表示出来。,Y,o,=F(X,i,),是,一种逻辑关系,，可以用,与、或、非,等逻辑运算关系将其表示出来。,u,o,、,u,i,的值可以取（,-,，,+,）中的任意实数。,Y,o,、,X,i,称为,逻辑变量,，值只能取,0,和,1,，且,0,和,1,表示的是,两种不同的逻辑状态,。,变量的取值,本次课主要内容,第一,点,与逻辑关系,第二,点,第三,点,非逻辑关系,或逻辑关系,一、与逻辑关系,主,题,逻辑代数中的三种基本逻辑运算,1,）,与逻辑：,决定事件发生的各条件中，所有条件都具备，事件才会发生（成立）。,规定,:,开关合为逻辑,“,1,”,开关断为逻辑,“,0,”,灯亮为逻辑,“,1,”,灯灭为逻辑,“,0,”,2,）,真值表,A B Y,0 0 0,0 1 0,1 0 0,1 1 1,真值表特点,:,有,0,则,0,全,1,则,1,一、与逻辑关系,主,题,逻辑代数中的三种基本逻辑运算,4,）与逻辑运算规则,逻辑乘,3,）与逻辑关系表示式,Y=A,B=AB,5,）与门符号,0,0=0 0,1=0,1,0=0 1,1=1,二、或逻辑关系,主,题,逻辑代数中的三种基本逻辑运算,1,）,或逻辑：,决定事件发生的各条件中，只要一个条件具备，事件就会发生（成立）。,规定,:,开关合为逻辑,“,1,”,开关断为逻辑,“,0,”,灯亮为逻辑,“,1,”,灯灭为逻辑,“,0,”,2,）,真值表,A B Y,0 0 0,0 1 1,1 0 1,1 1 1,真值表特点,:,有,1,则,1,全,0,则,0,二、或逻辑关系,主,题,逻辑代数中的三种基本逻辑运算,4,）或逻辑运算规则,逻辑或,3,）或逻辑关系表示式,Y=A+B,5,）或门符号,0+0=0 0+1=1,1+0=1 1+1=1,三、非逻辑关系,主,题,逻辑代数中的三种基本逻辑运算,1,）,非逻辑：,决定事件发生的条件只有一个，条件不具备时事件发生（成立），条件具备时事件不发生。,规定,:,开关合为逻辑,“,1,”,开关断为逻辑,“,0,”,灯亮为逻辑,“,1,”,灯灭为逻辑,“,0,”,真值表特点,:,0,则,1,全,1,则,0,2,）真值表,0 1,1 0,A Y,三、非逻辑关系,主,题,逻辑代数中的三种基本逻辑运算,4,）非逻辑运算规则,逻辑非,3,）非逻辑关系表示式,5,）非门符号,0,1,1,0,谢谢观看,逻辑代数运算法则,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,逻辑代数有什么法则呢？,本次课主要内容,第一,点,逻辑代数基本运算规则,第二,点,第三,点,逻辑代数的基本定理,逻辑代数的基本定律,一、逻辑代数的运算规则,主,题,逻辑代数运算法则,（,1,）,1=0,；,0=1,（,2,）,1,1=1,；,0+0=0,（,3,）,1,0=0,1=0,；,1+0=0+1=1,（,4,）,0,0=0,；,1+1=1,（,5,）如果,A0,则,A=1,；如果,A1,则,A=0,。,1.,基本公理,：,2.,基本定律：,（,1,）交换律,A,B=B,A,；,A+B=B+A,（,2,）结合律,A,（,BC,）,=,（,AB,）,C,；,A+,（,B+C,）,=,（,A+B,）,C,（,3,）分配律,A,（,B+C,）,=AB+AC,；,A+BC=,（,A+B,）,A+C,）,一、逻辑代数的运算规则,主,题,逻辑代数运算法则,（,4,）,0 1,律,（,5,）互补律,（,6,）重叠律,（,8,）反演律,摩根定律,（,7,）还原律,A,B,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,证明：,反演律,摩根定律,A A=A,；,A+A =A,1A=A,；,A+0=A,；,0A=0,；,A+1=1,二、逻辑代数的基本定律,主,题,逻辑代数运算法则,（,1,）原变量吸收公式,（,2,）反变量吸收公式,（,3,）冗余律,证明,：,三、逻辑代数的基本定理,主,题,逻辑代数运算法则,1.,代入定理,：,在任何一个包含逻辑变量,A,的逻辑等式中，若以另外一个逻辑表达式代入,式中所有,A,的位置，则等式依然成立。,将摩根定理推广为三变量的应用情况：,现将 代入等式左边,B,的位置，于是得到,三、逻辑代数的基本定理,主,题,逻辑代数运算法则,2.,反演,定理,：,对于任意一逻辑式,Y,，若将其中所有的,“,”,换成,“,+,”,，,“,+,”,换成,“,”,，,0,换成,1,1,换成,0,，原变量换成反变量，反变量变成原变量，得到的结果就是 。,【,例,1.3.3】,已知 ，求 。,3.,对偶,定理,：,若两个逻辑表达式相等，则他们的对偶式也相等。,对偶式就是指：,对于任何一个表达式,Y,，若将其中的,“,”,换成,“,+,”,，,“,+,”,换成,“,”,，,0,换成,1,1,换成,0,，得到一个新的表达式 。,谢谢观看,逻辑函数及表示方法,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,数字电子电路,X,i,Y,i,Y,与,A,、,B,、,C,之间是逻辑关系，没错！但是怎么来表示两者之间的关系呢？,本次课主要内容,第一,点,逻辑函数的定义,第二,点,第三,点,逻辑函数表示方法之间的互换,逻辑函数的表示方法,一、逻辑函数的定义,主,题,逻辑函数及表示方法,逻辑函数：,输入逻辑变量和输出逻辑变量之间的函数关系称为逻辑函数。,表示为,Y=F(A,、,B,、,C,、,D,),式中：,A,、,B,、,C,、,D,输入逻辑变量,，,Y,为,输出逻辑变量,。,例如,：图,1.4.1,是一个三人裁判电路，竞赛规则为主裁和两名副裁中，除主裁外至少有一个副裁判是，结果有效，否则结果无效。,主裁控制开关,A,，两名副裁控制,B,、,C,，当裁判判定有效时，合上开关，否则不合。显然，灯泡,Y,的状态是开关,A,、,B,、,C,状态的逻辑函数。,Y=F,（,A,，,B,，,C,）,二、逻辑函数的表示方法,主,题,逻辑函数及表示方法,常用的逻辑函数表示方法有,真值表,、,逻辑函数式,、,逻辑图,、,波形图,和,卡诺图,等。,其中任何一个逻辑函数其真值表和卡诺图的表现形式是唯一的。,1,、,逻辑真值表：,用,0,、,1,表示输入逻辑变量各种可能取值的组合和对应的输出值排列成的表格。,二、逻辑函数的表示方法,主,题,逻辑函数及表示方法,2,、,逻辑函数式：,用把输出和输入之间的逻辑关系写出与、或、非等运算的组合式，即逻辑函数式。,根据竞赛规则、与和或的逻辑定义，,“,B,、,C,中至少有一个等于,1,”,可表示为（,B+C,），,“,同时还要求,A=1,”,，则应写作,A,（,B+C,），,Y=,A,（,B+C,）,3,、,逻辑图：,将逻辑函数中各变量之间的与、或、非等逻辑关系用逻辑门电路来实现，就可以画出表示函数关系的逻辑图。,二、逻辑函数的表示方法,主,题,逻辑函数及表示方法,4,、,波形图：,用将逻辑函数输入变量每一种可能的取值与对应的输出值按时间顺序依次排列起来，就得到了表示该逻辑函数的波形图，也称时序图。,5,、,卡诺图：,将表示逻辑变量的所有可能组合的小方格组成的平面图，它是一种用图形描述逻辑函数的方法。,三、逻辑函数表示方法之间的互换,主,题,逻辑函数及表示方法,1,、,根据逻辑真值表写逻辑表达式：,【,例,1.4.1】,写出表,1.4.2,某逻辑电路的真值表所对应的逻辑表达式。,由表可知,：只有当,A,、,B,、,C,中两个同时为,1,时，,Y,才为,1,。,当,A=0,、,B=1,、,C=1,时，使得,当,A=1,、,B=0,、,C=1,时，使得,当,A=1,、,B=1,、,C=0,时，使得,最小项,三、逻辑函数表示方法之间的互换,主,题,逻辑函数及表示方法,2,、,根据逻辑表达式写逻辑真值表：,将输入逻辑变量所有的取值组合逐一代入逻辑表达式进行逻辑运算，求出输出逻辑变量，列成表,。,【,例,1.4.2】,已知逻辑表达式 求所对应的逻辑真值表。,三、逻辑函数表示方法之间的互换,主,题,逻辑函数及表示方法,3,、,根据逻辑表达式画逻辑电路图：,用逻辑门电路的符号代替逻辑表达式中的运算符号，就可以得到相应的逻辑电路图,。,【,例,1.4.3】,已知逻辑表达式 画出所对应的逻辑电路图。,三、逻辑函数表示方法之间的互换,主,题,逻辑函数及表示方法,4,、,根据逻辑电路图写逻辑表达式：,从输入端到输出端逐级写出每个门电路对应的表达式，就可以得到对应的逻辑函数式,。,【,例,1.4.4】,已知函数的逻辑图如图,1.4.5,所示，求所对应的逻辑表达式。,谢谢观看,逻辑函数的公式法化简,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,那可以少用很多门电路哎！想想都划算！但是为什么呢？,本次课主要内容,第一,点,逻辑函数的最简表达式,第二,点,常用的公式法化简举例,一、逻辑函数的最简表达式,主,题,逻辑函数的公式法化简,一个逻辑函数可能有很多种不同的表达式，表达式越简单，则与之相对应的逻辑图越简单。通常都是使用,最简与,-,或式,。,最简与,-,或式的标准,：,表达式中所含与项的个数最少；,每个与项中变量的个数最少。,二、常用的公式法化简举例,主,题,逻辑函数的公式法化简,1,、,并项法,：,利用公式 和 将两项合并，消除一个变量。,二、常用的公式法化简举例,主,题,逻辑函数的公式法化简,2,、,吸收法,：,利用吸收律吸收（消除）多余的与项或多余的因子。,三大吸收律：,二、常用的公式法化简举例,主,题,逻辑函数的公式法化简,3,、,并项法,：,利用重叠律、互补律和吸收律，先配项或添加冗余项，然后在逐步化简。,吸收律：,互补律：,重叠律：,谢谢观看,半导体,元器件的开关特性,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,门电路是构成数字电路的基本逻辑单元,，常用的基本门电路在逻辑功能上有与门、或门和非门。还有实现复合逻辑运算的与非门、或非门、与或非门、异或门和同或门等,。,门电路的输入和输出都只有两种状态，即,高电平,和,低电平,。获得高、低电平的基本原理可以用,下图,所示的电路实现。,当开关,S,闭合时,，输出电压,V,O,为低电平；,当开关,S,断开时,，输出电压,V,O,等于电压电压,V,cc,，则为高电平。,开关,S,可以用半导体二极管、三极管和,MOS,管等半导体开关器件代替,。,本次课主要内容,第一,点,二极管的开关特性,第二,点,第三,点,MOS,管的开关特性,晶体管的开关特性,一、二极管的开关特性,主,题,半导体元器件的开关特性,半导体二极管的,单向导电性,：即外加正向电压时导通，外加反向电压时截止，所以它就相当于一个,受外加电压极性控制的开关,。,当输入信号为高电平，即,V,I,=V,CC,时，,D,截止，,V,O,=V,CC,为高电平；,当输入信号为低电平，即,V,I,=0,时，,D,导通，,V,O,=0.7V,为低电平。,二、晶体管的开关特性,主,题,半导体元器件的开关特性,当半导体三极管工作在,饱和状态,时，三极管的集电极与发射极之间的压降近似等于,0.3V,，相当于,开关闭合,；当半导体三极管工作在,截止状态,时，三极管的集电极与发射极之间的电阻近似等于无穷大，相当于,开关断开,。,当输入信号为高电平，即,V,I,=3V,时，三极管工作在饱和状态，这时三极管,c,和,e,间相当于一个闭合的开关，,V,O,0.3V,为低电平；,当输入信号为低电平，即,V,I,=0V,时，三极管工作在截止状态，这时三极管,c,和,e,间相当于一个断开的开关，,V,O,=5V,为高电平。,三、,MOS,管的开关特性,主,题,半导体元器件的开关特性,当 时，,MOS,管工作在截止区，这时,MOS,管,D,和,S,间相当于一个断开的开关，只要负载电阻 （,MOS,管截止内阻），输出为高电平；,当 ，且 持续升高以后，,MOS,管的导通内阻 变得很小（在,1,千欧以内），只要 ，则开关电路的输出端将变为低电平，这时,MOS,管,D,和,S,间相当于一个闭合的开关。,谢谢观看,分立元件逻辑门电路,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,都具有开关特性！,但是！我更需要门电路！能接受高、低电平的输入信号和能输出高、低电平的输出信号的门电路！怎么办？,本次课主要内容,第一,点,二极管与门,第二,点,第三,点,三极管非门,二极管或门,一、二极管与门,主,题,分立元件逻辑门电路,下是用二极管构成的最简单的有两个输入端,与门电路,，其中,A,、,B,为输入信号，,Y,表示输出信号。假定二极管,D,1,、,D,2,的正向导通压降,VF=0.7V,。利用二极管的开关特性分析图中电路，可得出可能的三种输入、输出对应关系。,当,A,、,B,全为,0V,时，,D,1,、,D,2,都导通，,Y=0.7V,，电路输出低电平；,当,A,、,B,中任意一个为,0V,，假定,B,为,0V,，,A,为,3V,时。显然，,D,2,优先导通，输出,Y,的电位被钳制在,0.7V,，,D,1,截止，则,Y=0.7V,，电路输出低电平。,当,A,、,B,全为,3V,时，,A,、,B,都导通，,Y=3.7V,，电路输出高电平。,一、二极管与门,主,题,分立元件逻辑门电路,将输入与输出逻辑电平的关系列表，即得表,2.3.1,。,电路点评：,输出的高、低电平数值和输入的高、低电平数值不相等，相差一个二极管的导通压降。如果把这个门的输出作为下一级门电路的输入，将产生信号高、低电平的偏移。,当输出端对地接上负载电阻时，负载电阻的改变有时会影响输出的高电平。,如果规定,3V,以上为高电平，用逻辑,1,状态表示；,0.7V,以下为低电平，用逻辑,0,状态表示，即可将表,2.3.1,改写成真值表,2.3.2,。显然,Y,和,A,、,B,是,与逻辑关系,。,二、二极管或门,主,题,分立元件逻辑门电路,用二极管构成的最简单的有两个输入端,或门电路,，其中,A,、,B,为输入信号，,Y,表示输出信号。假定二极管,D,1,、,D,2,的正向导通压降,V,F,=0.7V,。,当,A,、,B,全为,0V,时，,D,1,、,D,2,都截止，,Y=0V,，电路输出低电平。,当,A,、,B,中任意一个为,0V,，假定,B,为,0V,，,A,为,3V,时。显然，,D,1,优先导通，输出,Y,的电位被钳制在,2.3V,，,D,2,截止，则,Y=2.3V,，电路输出高电平。,当,A,、,B,全为,3V,时，,A,、,B,都导通，,Y=2.3V,，电路输出高电平。,二、二极管或门,主,题,分立元件逻辑门电路,将输入与输出逻辑电平的关系列表，即得表,2.3.3,。,电路点评：,二极管或门电路同样存在着输出电平偏移的问题，所以这种电路结构也只适用于作集成电路内部的逻辑单元。,如果规定,3V,以上为高电平，用逻辑,1,状态表示；,0.7V,以下为低电平，用逻辑,0,状态表示，即可将表,2.3.3,改写成真值表,2.3.4,。显然,Y,和,A,、,B,是或,逻辑关系,。,三、三极管非门,主,题,分立元件逻辑门电路,用三极管构成的,非门电路,电路中输入变量为,A,，输出变量为,Y,。,电路实际上是一个,反相器：,当输入变量为高电平时，三极管饱和导通，输出近似为,0V,；,当输入变量为低电平时，三极管截止，输出近似为,5V,。,电路点评：,用,1,表示高电平，用,0,表示低电平，显而易见，电路利用三极管的开关特性，在输入量作高低电平跳变时，输出量呈现与输入量相反的变化。电路满足非逻辑运算功能，简称非门。,谢谢观看,常用的复合逻辑及其门电路,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,实现逻辑关系的电路是门电路,！,基本的门电路有与门、或门、非门！,如果任何逻辑函数都只能用与门、或门和非门实现！会不会很痛苦？,还有其他的门电路吗？,本次课主要内容,第一,点,与非门,第二,点,第三,点,异或门,与或非门,第,四点,第,五点,或非门,同或门,一、与非门,主,题,常用的复合逻辑及其门电路,与非门,为先与后非，其逻辑电路如图所示。,门电路符号,：,与非门的表达式,：,与非门的,真值表,：,“有,0,出,1,，全,1,出,0,”,二、或非门,主,题,常用的复合逻辑及其门电路,或非门,为先或后非，其逻辑电路如图所示。,门电路符号,：,或,非门的表达式,：,或,非门的,真值表,：,“有,1,出,0,，全,0,出,1,”,三、与或非门,主,题,常用的复合逻辑及其门电路,与或非门,的逻辑电路如图所示。,门电路符号,：,或,非门的表达式,：,或,非门的,真值表,：,若将,A,、,B,和,C,、,D,各视为一组，则与或非门的关系可简述为,“,一组全,1,出,0,，各组有,0,出,1,”,。,四、异或门,主,题,常用的复合逻辑及其门电路,异或门,的逻辑电路如图所示。,门电路符号,：,异或,门的表达式,：,异或,门的,真值表,：,“同出,0,，异,0,出,1,”,五、同或门,主,题,常用的复合逻辑及其门电路,同或门,的逻辑电路如图所示。,门电路符号,：,同或,门的表达式,：,同或,门的,真值表,：,“同出,1,，异,0,出,0,”,一个结论,：,谢谢观看,集成逻辑门电路,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,不同封装工艺的集成芯片,把用半导体元件组成的分立门电路经过一定的工艺集成在一块硅片上即可制成,集成门电路,。,集成门电路按集成度大小,分为：,小规模集成电路,中规模集成电路,大规模集成电路,超大规模集成电路,集成门电路,按内部有源器件,的不同可以分为,双极型电路,和,单极型电路：,双极型电路主要有,TTL,、,ECL,、等类型；,单极型电路主要有,NMOS,、,PMOS,和,CMOS,等类型,。,本次课主要内容,第一,点,TTL,集成门电路,第二,点,CMOS,集成门电路,TTL,与,CMOS,集成电路性能比较,第,三点,一、,TTL,集成门电路,主,题,集成逻辑门电路,1,74,系列,为,TTL,集成电路的早期产品，属中速,TTL,器件。,2,74L,系列,为低功耗,TTL,系列，又称,LTTL,系列。,3,74H,系列,为高速,TTL,系列。,4,74S,系列,为肖特基,TTL,系列，进一,步提高了速度。如图示,5,74LS,系列,为低功耗肖特基系列。,6,74AS,系列,为先进肖特基系列，,它是,74S,系列的后继产品。,7,74ALS,系列,为先进低功耗肖特基,系列，是,74LS,系列的后继产品。,TTL,集成逻辑门电路系列简介,01,一、,TTL,集成门电路,主,题,集成逻辑门电路,TTL,集成与非门,02,输入级,：由一个多发射极晶体管,V,1,和电阻,R,1,组成，相当于一个与门。,中间级,：,由晶体,V,1,和电阻,R,2,、,R,3,组成，起倒相作用，在,V,2,的集电极和发射极各提供一个电压信号，两者相位相反，供给推拉式结构的输出级。,输出级,：由晶体管,V,3,、,V,4,、,V,5,和电阻,R,4,、,R,5,组成推拉式结构的输出电路，其作用实现反相，并降低输出电阻，提高带负载能力。,输入级,中间级,输出级,四,2,输入的与非门芯片,一、,TTL,集成门电路,主,题,集成逻辑门电路,TTL,集成与非门,OC,门,02,将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为,线与,。,&,&,A,B,C,D,问题：,当两个门并接时，若一个门输出为高电平，另一个门输出低电平，就会有一个很大的电流经,VCC,、,V,3,V,4,管流到,V,5,管。这个电流不仅会使,V5,的输出低电平抬高，而且会使它因功耗过大而损坏。,普通的,TTL,门电路不能进行线与,。,解决办法：,集电极开路门（,OC,门,）,一、,TTL,集成门电路,主,题,集成逻辑门电路,TTL,集成与非门,OC,门,02,集电极开路与非门（,OC,门,Open Collector,）,OC,门电路,OC,门符号,用,OC,门直接驱动负载电压高于,5V,的继电器,用,OC,门实现线与,一、,TTL,集成门电路,主,题,集成逻辑门电路,TTL,集成与非门,三态门,02,功能说明：,普通,TTL,门的输出只有两种状态,逻辑,0,和逻辑,1,，这两种状态都是低阻输出。三态逻辑,(TSL),输出门除了具有这两个状态外，还具有高阻输出的第三状态,(,或称禁止状态,),，这时输出端相当于悬空。,用三态门构成单向总线,一、,TTL,集成门电路,主,题,集成逻辑门电路,TTL,集成与、或、非、与或非门,03,二、,CMOS,集成门电路,主,题,集成逻辑门电路,TTL,系列,CMOS,系列,CMOS,集成门电路是当前应用十分广泛的逻辑电路之一。,CMOS,电路便于集成，集成度可以非常高，功耗几乎为,0,。,CMOS,集成逻辑门电路有两个大的系列，,CMOS4000,系列和高速,CMOS,系列（称,HCMOS,）,。,三、,TTL,与,CMOS,集成电路性能比较,主,题,集成逻辑门电路,性能指标,CMOS,电路,TTL,电路,输入阻抗,大,带负载能力,强,工作速度,快,电源电压范围,广,功耗,小,集成度,高,稳定性能,好,抗辐射能力,强,多余输入端,不能悬空,可以悬空,谢谢观看,组合逻辑电路概述与分析,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,=1,=1,&,&,1,什么是组合逻辑电路？,组合逻辑电路的特点？,怎么分析组合逻辑电路？,A,B,C,S,CO,本次课主要内容,第一,点,组合逻辑电路概述,第二,点,组合逻辑电路分析,一、组合逻辑电路概述,主,题,组合逻辑电路概述与分析,组合逻辑电路特点,01,构成组合逻辑电路的基本单元是,门电路,；,在电路连接上，没有从输出端到输入端的反馈回路；,在逻辑功能上，任意时刻的输出状态仅取决于该时刻的输入状态，与电路原来的状态无关。,主,题,组合逻辑电路的功能描述,02,组合逻辑电路概述与分析,图中有,m,个输入端，,n,个输出端，输出与输入间的逻辑关系则可用下列逻辑函数描述。,一、组合逻辑电路概述,二、组合逻辑电路的分析,主,题,组合逻辑电路的分析方法,01,组合逻辑电路概述与分析,从逻辑函数表达式或真值表，概括出给定组合逻辑电路的逻辑功能。,根据给定组合逻辑电路的逻辑图，从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式；,化简输出函数表达式；,由输出函数表达式，列出它的真值表（该步骤依据具体情况而定）；,二、组合逻辑电路的分析,主,题,组合逻辑电路的分析举例,02,组合逻辑电路概述与分析,【,例,3.2.1】,分析图,3.2.1,电路的逻辑功能,（,1,）写出逻辑函数表达式,（,2,）化简函逻辑函数表达式,（,3,）分析逻辑功能,从逻辑函数表达式中可以看出，该电路具有,“,同或,”,功能。,二、组合逻辑电路的分析,主,题,组合逻辑电路的分析举例,02,组合逻辑电路概述与分析,【,例,3.2.2】,分析图,3.2.2,电路的逻辑功能,（,1,）写出逻辑函数表达式,（,2,）化简函逻辑函数表达式,二、组合逻辑电路的分析,主,题,组合逻辑电路的分析举例,02,组合逻辑电路概述与分析,（,3,）列逻辑真值表,（,4,）分析逻辑功能,当,A,、,B,、,C,三个变量不一致时，电路输出为,“,1,”,，所以这个电路称为,“,不一致电路,”,。,谢谢观看,组合逻辑电路的设计,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,=1,=1,&,&,1,怎么设计组合逻辑电路？,A,B,C,S,CO,本次课主要内容,第一,点,组合逻辑电路设计方法,第二,点,组合逻辑电路设计举例,一、组合逻辑电路的设计方法,主,题,组合逻辑电路的设计,1,、进行逻辑抽象：,将给定的实际逻辑问题通过抽象用一个逻辑函数表达式来描述。,2,、选择器件种类：,根据对电路的具体要求和器件资源情况决定采用哪种类型的器件,。,3,、将逻辑函数表达式进行化简或进行适当的形式变换,对逻辑函数进行化简得到最简的函数表达式。,4,、根据化简或变换后的逻辑函数表达式画出逻辑图。,二、组合逻辑电路的设计举例,主,题,组合逻辑电路的设计,【,例,3.3.1】,设计一个三人表决电路。要求当三个人中有两个或三个表示同意，则表决通过，否则不通过。用与非门实现。,解：,（,1,）进行逻辑抽象,：,确定输入变量、输出变量，并赋值。,分析命题，设三个人为输入变量，分别用,A,、,B,、,C,表示，且为,1,时表示同意，为,0,时表示不同意。表决的结果为输出变量，用,Y,表示，且为,1,时表示通过，为,0,时表示不通过。,二、组合逻辑电路的设计举例,主,题,组合逻辑电路的设计,【,例,3.3.1】,设计一个三人表决电路。要求当三个人中有两个或三个表示同意，则表决通过，否则不通过。用与非门实现。,解：,（,2,）选定逻辑器件 用与非门集成器件。,（,3,）化简、变换逻辑函数。,（,4,）根据逻辑函数式画出逻辑图,二、组合逻辑电路的设计举例,主,题,组合逻辑电路的设计,【,例,3.3.2】,试设计一个,3,输入、,3,输出灯光控制电路，当,A=1,，,B=C=0,时，红、绿灯亮；,B=1,，,A=C=0,时，黄、绿灯亮；,C=1,，,A=B=0,时，红、黄灯亮；当,A=B=C,时，,3,个灯全亮。,解：,（,1,）进行逻辑抽象,：,确定输入变量、输出变量，并赋值。,分析命题，三个输入变量，分别用,A,、,B,、,C,表示。三个输出变量，分别用,R,、,G,、,Y,表示，其中红灯为,R,、绿灯为,G,、黄灯为,Y,；灯亮各输出变量位,1,，灯灭各输出变量位,1,。,二、组合逻辑电路的设计举例,主,题,组合逻辑电路的设计,【,例,3.3.1】,设计一个三人表决电路。要求当三个人中有两个或三个表示同意，则表决通过，否则不通过。用与非门实现。,解：,（,2,）选定逻辑器件 用与、或、非门集成器件。,（,3,）化简、变换逻辑函数。,（,4,）根据逻辑函数式画出逻辑图,谢谢观看,常用的组合逻辑电路,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,常用的组合 逻辑电路,本次课主要内容,第一,点,编码器和译码器,第二,点,半加器和全加器,数据分配器和数据选择器,第,三点,一、编码器和译码器,主,题,常用的组合逻辑电路,所谓编码就是将具有特定含义的信息（如数字、文字、符号等）用二进制代码来表示的过程。能实现编码功能的电路称为,编码器。,编码器,01,编码器,A,0,A,1,A,m-1,Y,0,Y,1,Y,n-1,m,个,n,位,一位二进制数，可表示输入的,2,种特定意义；,二位二进制数，可表示输入的,2,2,种特定意义；,n,位二进制数，可表示输入的,2,n,种特定意义。,若输入信号,m=2,n,个，将它编为二进制数时，需,n,位二进制数。,一、编码器和译码器,主,题,常用的组合逻辑电路,编码器,二进制普通编码器,01,（,1,）逻辑电路图,（,2,）逻辑表达式：,（,3,）逻辑功能表,一、编码器和译码器,主,题,常用的组合逻辑电路,编码器,优先编码器,01,当输入端有多个编码请求时，编码器只对其中优先级别最高的输入信号进行编码，而不考虑其它优先级别比较低的输入信号。,优先编码器,74LS148,一、编码器和译码器,主,题,常用的组合逻辑电路,译码器,02,译码器是将代表特定信息的二进制代码翻译成对应的输出信号，以表示其原来含意的电路。是编码器的逆过程。,输入为二进制数据,输出的状态,n,位二进制数据输入,最多有,2,n,种不同输出状态,（,1,）二进制译码器：,输出控制信号,2,线,4,线；,3,线,8,线；,4,线,16,线,（,2,）二,十进制译码器：,输出十个数码，可直接通过辉光数码管显示；,（,3,）显示译码器：,输出若干个（如七个）信号，可通过字段显示器显示。,一、编码器和译码器,主,题,常用的组合逻辑电路,译码器,七段数码显示器及其工作原理,02,常见数码管外观,数码管的,7,段,一、编码器和译码器,主,题,常用的组合逻辑电路,译码器,3,线,-8,线译码器,74LS138,02,74LS138,功能表,74LS138,引脚图,一、编码器和译码器,主,题,常用的组合逻辑电路,译码器,显示译码器,C4511,02,C4511/CD4511,功能,：,是一个用于驱动共阴极数码显示器的,BCD,码,七段码译码器。,C4511,逻辑符号与引脚图,一、编码器和译码器,主,题,常用的组合逻辑电路,译码器,显示译码器,C4511,02,其它输出同,LE,H,H,H,消隐,L,L,L,L,L,L,L,H,L,8,H,H,H,H,H,H,H,L,9,H,H,L,L,H,H,H,1,0,0,1,H,H,L,8,H,H,H,H,H,H,H,0,0,0,1,H,H,L,7,L,L,L,L,H,H,H,1,1,1,0,H,H,L,6,H,H,H,H,H,L,L,0,1,1,0,H,H,L,5,H,H,L,H,H,L,H,1,0,1,0,H,H,L,4,H,H,L,L,H,H,L,0,0,1,0,H,H,L,3,H,L,L,H,H,H,H,1,1,0,0,H,H,L,2,H,L,H,H,L,H,H,0,1,0,0,H,H,L,1,L,L,L,L,H,H,L,1,0,0,0,H,H,L,0,L,H,H,H,H,H,H,0,0,0,0,H,H,L,g,f,e,d,c,b,a,A,B,C,D,LT,BI,LE,显示,输出,输入,功能表识读要求,1.,明确输入变量、输出变量、控制变量；,2.,分析芯片正常工作的输入条件、控制条件及输出状态；,3.,分析控制信号的作用。,功能状态分析,1.,译码,2.,测试,3.,保持,4.,空白,二、半加器和全加器,主,题,常用的组合逻辑电路,半加器,01,半加器,是指只有被加数（,A,）和加数（,B,）输入的一位二进制加法电路。加法电路有两个输出，一个是两数相加的和（,S,），另一个是相加后向高位的进位（,CO,）。,二、半加器和全加器,主,题,常用的组合逻辑电路,全加器,02,全加器,不仅有被加数,A,和加数,B,，还有低位来的进位,CI,作为输入；三个输入相加产生全加器两个输出，和,S,及向高位进位,CO,。,三、数据分配器和数据选择器,主,题,常用的组合逻辑电路,数据分配器,01,数据分配,是指信号源输入的二进制数据按需要分配到不同的输出通道，实现这种逻辑功能的组合逻辑器件称为数据分配器，,M,（,=2,N,）输出通道需要,N,位二进制信号来选择输出通道，称为,N,位地址（信号）。,741LS38,用作为数据分配器,二、半加器和全加器,主,题,常用的组合逻辑电路,数据选择器,02,从一组输入数据选出其中需要的一个数据作为输出的过程叫做数据选择，具有数据选择功能的电路称为,数据选择器,。,谢谢观看,555,定时器的电路结构和工作原理,数字电子技术之,主讲教师：,学习导入,555,定时器,本次课主要内容,第一,点,555,定时器的电路结构,第二,点,第三,点,555,定时器的逻辑功能,555,定时器的工作原理,一、,555,定时器的电路结构,主,题,555,定时器的电路结构与工作原理,引脚说明：,脚,Vss,为接地端,脚为触发端（低触发端）,脚,OUT,为输出端；,脚为复位端（低电平有效）,脚,C-V,为电压控制端；,脚,TH,为阈值端（高触发端）,脚,D,为放电端,脚,V,DD,为电源端,一、,555,定时器的电路结构,主,题,555,定时器的电路结构与工作原理,模块电路：,分压电路,电压比较器电路,基本,RS,触发器电路,复位电路,放电管,主,题,555,定时器的电路结构与工作原理,分压电路,二、,555,定时器的工作原理,分压器由三个等值的电阻,（,R1,、,R2,