數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)

1、數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)數(shù)字電子技術(shù)是電氣、信息、通信類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它是研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科。通過(guò)本課程學(xué)習(xí),可使學(xué)生獲得數(shù)字電子技術(shù)方面的基本概念、基本知識(shí)和基本技能，可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)字電路的分析與設(shè)計(jì)的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后的實(shí)際工作打下良好的基礎(chǔ)。本課程的先行課程有：電路模擬電子技術(shù)等，后續(xù)課程有：計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用、單片機(jī)原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等。本數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)可供學(xué)生學(xué)習(xí)和教師輔導(dǎo)之用，懇請(qǐng)教師和同學(xué)們?cè)谑褂眠^(guò)程中提出寶貴意見(jiàn)與建議。第一章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)【本章教學(xué)目的和要求】本章主要介紹分析數(shù)字電路邏輯功能的數(shù)學(xué)方法。通過(guò)本章學(xué)習(xí)， 了解

2、各種編碼，掌握各種進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換，熟練掌握邏輯代數(shù)的各種運(yùn)算公式和定理以及邏輯函數(shù)的公式法和卡諾圖法兩種化簡(jiǎn)方法。理解約束項(xiàng)、任意項(xiàng)、無(wú)關(guān)項(xiàng)的概念，掌握無(wú)關(guān)項(xiàng)在化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)中的應(yīng)用。為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)?！窘虒W(xué)內(nèi)容】1.1 概述1.1.1 數(shù)字量和模擬量模擬信號(hào)：指幅值和時(shí)間都連續(xù)。數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅值上都離散。 數(shù)制和碼制 一 數(shù)制數(shù)字電路中常用的數(shù)制有：十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。任意進(jìn)制（N進(jìn)制）數(shù)展開(kāi)式的普遍形式為：，其中N成為計(jì)數(shù)的基數(shù)，ki為第i位的系數(shù)，稱(chēng)為第i位的權(quán)。二 數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換常用的數(shù)制轉(zhuǎn)換有二十進(jìn)制、八十進(jìn)制、十六十進(jìn)制、二八十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)

3、換中常用的方法有按權(quán)展開(kāi)法、基數(shù)除/乘法和直接轉(zhuǎn)換法。三 碼制若干位二進(jìn)制數(shù)按一定的組合方式組合起來(lái)以表示數(shù)值和字符等信息，即為編碼。而在編碼時(shí)需遵循的一定規(guī)則即為碼制。著重掌握8421 BCD碼，它是用4位二進(jìn)制碼來(lái)表示一位十進(jìn)制數(shù)的一種方法，從左到右每位的權(quán)依次為8，4，2，1。1.2 邏輯代數(shù)中的三種基本運(yùn)算一基本邏輯運(yùn)算與運(yùn)算（也稱(chēng)邏輯乘或邏輯積）運(yùn)算規(guī)律：“有0為0，全1為1”。運(yùn)算符記為“.”或“×”或“”，有時(shí)可略去。邏輯表達(dá)式為：或運(yùn)算（也稱(chēng)邏輯加或邏輯和）運(yùn)算規(guī)律：“有1為1，全0為0”。運(yùn)算符記為“”或“”。邏輯表達(dá)式為： 非運(yùn)算（也稱(chēng)邏輯反或邏輯否定）運(yùn)算特點(diǎn)：

4、若A為1，則為0；若A為0，則為1。邏輯表達(dá)式為：二其他邏輯運(yùn)算（1）與非邏輯運(yùn)算 ： （2）或非邏輯運(yùn)算： （3）異或邏輯運(yùn)算：FAB（4）同或邏輯運(yùn)算：F=AB=（5）與或非邏輯運(yùn)算：13 邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式 基本公式基本定律與或非A·0=0A·1=AA·A=AA·=0A+0=AA+1=1A+A=AA+=1結(jié)合律（A·B）·C=A·（B·C） （A+B）+C= A+（B+C）交換律A·B= B·A A+B= B+A分配律A·（B+C）=AB+AC A+ B·C=

5、（A+B）·（A+C）摩根定律（反演律） 若干常用公式 吸收律推論：A(A+B)=A 1.4 邏輯代數(shù)的基本定理 代入定理代入定理：任何一個(gè)包含變量A的邏輯等式中，若以另外一個(gè)邏輯式代人式中所有A的位置則等式仍然成立。 反演定理運(yùn)用反演準(zhǔn)則求時(shí)，需遵循兩個(gè)原則：仍需遵守“先括號(hào)、然后乘、最后加”的運(yùn)算優(yōu)先次序。不屬于單個(gè)變量上的反號(hào)應(yīng)保留不變。 對(duì)偶定理對(duì)偶定理：若兩邏輯式相等，則它們的對(duì)偶式也相等。注意對(duì)偶定理和反演定理的區(qū)別。1.5 邏輯函數(shù)及其表示方法 邏輯函數(shù)邏輯代數(shù)的邏輯變量只有0和1，這里0和1不代表數(shù)量的大小，而是代表兩種不同的邏輯狀態(tài)。邏輯函數(shù)兩個(gè)特點(diǎn)：邏輯函數(shù)中的變

6、量只有0和1兩種取值；邏輯函數(shù)中的變量之間的運(yùn)算關(guān)系只能是與、或、非三種邏輯關(guān)系的組合。1.5.2 邏輯函數(shù)的表示方法四種表示方法：邏輯真值表（簡(jiǎn)稱(chēng)真值表）、邏輯函數(shù)式（邏輯式或函數(shù)式）、邏輯圖和卡諾圖。掌握四種表示方法之間的相互轉(zhuǎn)換。1.5.3 邏輯函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)形式掌握最小項(xiàng)和最大項(xiàng)的概念，利用將邏輯函數(shù)表示為最小項(xiàng)之和形式。在n變量邏輯函數(shù)中，若m為包含n個(gè)因子的乘積項(xiàng)，而且這n個(gè)變量均以原變量或反變量的形式在m中出現(xiàn)且出現(xiàn)一次，則稱(chēng)m為該組變量的最小項(xiàng)。n變量的最小項(xiàng)個(gè)數(shù)為。輸入變量的每一組取值都使一個(gè)對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)的值等于1，最小項(xiàng)取值對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)即為最小項(xiàng)的編號(hào)。1.6 邏輯函數(shù)的

7、公式化簡(jiǎn)法1.6.1 邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)形式最簡(jiǎn)與或式的要求：（1）表達(dá)式中乘積項(xiàng)（與項(xiàng)）個(gè)數(shù)最少；（2）每個(gè)乘積項(xiàng)中變量個(gè)數(shù)最少。 常用的化簡(jiǎn)方法邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)的方法有公式化簡(jiǎn)法（代數(shù)法）和卡諾圖法（圖解法）。公式化簡(jiǎn)法是運(yùn)用邏輯代數(shù)的基本定律和準(zhǔn)則化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。常用的方法有：并項(xiàng)法、吸收法、消項(xiàng)法、消因子法和配項(xiàng)法。公式化簡(jiǎn)法化簡(jiǎn)靈活，沒(méi)有固定步驟，需要熟練掌握邏輯代數(shù)的基本定律和準(zhǔn)則。1.7 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法 邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法一 卡諾圖將n變量的全部最小項(xiàng)各用一個(gè)小方塊表示，并且將邏輯相鄰（兩個(gè)最小項(xiàng)僅有一個(gè)因子不同）的最小項(xiàng)放在相鄰的幾何位置上，所得到的圖形就是n變量的卡諾圖。掌

8、握雙變量、三變量和四變量的卡諾圖的畫(huà)法。二 用卡諾圖表示邏輯函數(shù)用卡諾圖表示邏輯函數(shù)：先將邏輯函數(shù)化為最小項(xiàng)表達(dá)式，畫(huà)出n變量卡諾圖，將表達(dá)式出現(xiàn)的項(xiàng)填入相應(yīng)的表格中，未出現(xiàn)的項(xiàng)略去不填。 用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)一 利用卡諾圖化簡(jiǎn)的基本原理卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的基本原理是公式如果有個(gè)最小項(xiàng)邏輯相鄰，并排列成一個(gè)矩形圈則它們可以合并為一項(xiàng)，并消去n對(duì)因子。合并后的結(jié)果中僅包含公共因子。二卡諾圖化簡(jiǎn)法的步驟：將函數(shù)化為最小項(xiàng)之和的形式。畫(huà)出表示該邏輯函數(shù)的卡諾圖。找出可以合并的最小項(xiàng)畫(huà)圈（個(gè)數(shù)滿足），合并方法：保留相鄰項(xiàng)中相同的因子，舍棄不同的因子。將合并結(jié)果相加，即得最簡(jiǎn)與或表達(dá)式。三 化簡(jiǎn)時(shí)，需要

9、注意的問(wèn)題：能大則大每個(gè)圈包含的最小項(xiàng)個(gè)數(shù)越多越好（但個(gè)數(shù)滿足個(gè)）；能少則少圈的數(shù)目越少越好；重復(fù)有新每圈至少包含一個(gè)其他圈所未包含的最小項(xiàng)；一個(gè)不漏不能漏掉任何一個(gè)最小項(xiàng)。1.8 含有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法在實(shí)際的問(wèn)題中， 有些變量會(huì)受到實(shí)際邏輯問(wèn)題的限制，使某些取值不可能出現(xiàn)，或者對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響，這些變量的取值所對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)稱(chēng)為無(wú)關(guān)項(xiàng)或任意項(xiàng)。無(wú)關(guān)項(xiàng)的在函數(shù)式中的存在可有可無(wú)，可以認(rèn)為是"1"，也可以認(rèn)為是"0"。所以在卡諾圖或真值表中用×或來(lái)表示?；?jiǎn)方法： 對(duì)于含有約束項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)， 如果它對(duì)函數(shù)化簡(jiǎn)有利，則認(rèn)為它是&qu

10、ot;1"；反之，則認(rèn)為它是"0"。原則：使得到的相鄰最小項(xiàng)矩形圈最大、圈的數(shù)目最少。 【教學(xué)中應(yīng)注意及要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的問(wèn)題】在本章教學(xué)中，應(yīng)重點(diǎn)掌握邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式；邏輯代數(shù)的基本定理；邏輯函數(shù)的各種表示方法及相互轉(zhuǎn)換；邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法；約束項(xiàng)、任意項(xiàng)、無(wú)關(guān)項(xiàng)的概念及無(wú)關(guān)項(xiàng)在化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)中的應(yīng)用。為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。第二章 門(mén)電路【本章教學(xué)目的和要求】通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解二極管和晶體管的開(kāi)關(guān)特性；掌握數(shù)字電路中最基本的邏輯門(mén)電路；了解TTL和CMOS集成電路，及其主要參數(shù)和特性曲線；了解集成電路在實(shí)際使用中注意的問(wèn)題?！窘虒W(xué)內(nèi)容】2.

11、1 概述正邏輯：高電位對(duì)應(yīng)“1”；低電位對(duì)應(yīng)“0”。負(fù)邏輯：高電位對(duì)應(yīng)“0”；低電位對(duì)應(yīng)“1”。2.2 半導(dǎo)體二極管和三極管的開(kāi)關(guān)特性2.2.1 二極管的開(kāi)關(guān)特性一個(gè)PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦浴Ｕ驅(qū)▔航担汗韫?.7V，鍺管0.3V；理想狀態(tài)下認(rèn)為正向?qū)▔航禐?。2.2.2 晶體管的開(kāi)關(guān)特性晶體管工作在截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，be、ce均斷開(kāi)；晶體管工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合，be間導(dǎo)通壓降硅管0.7V，be間導(dǎo)通壓降0.3V，理想狀態(tài)均為0。2.3 最簡(jiǎn)單的與、或、非門(mén)電路有二極管與門(mén)電路、二極管或門(mén)電路和晶體管非門(mén)電路。這些電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不常用。原因時(shí)，在使用中會(huì)發(fā)生電平偏移，

12、級(jí)數(shù)越多偏移越大，誤差也越大，故可靠性不高。2.4 TTL門(mén)電路根據(jù)集成度分為：SSI(100個(gè)門(mén)以下)、MSI(1001000個(gè)門(mén))、LSI(1000010000個(gè)門(mén))、VLSI(10000個(gè)門(mén)以上)。2.4.1 TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理TTL門(mén)：三極管三極管邏輯電路，是雙極型集成電路的典型代表。一電路結(jié)構(gòu)由輸入級(jí)、倒相級(jí)和輸出級(jí)三部分組成。二工作原理輸出級(jí)的工作特點(diǎn)：穩(wěn)定狀態(tài)下，T4、 T5總是一個(gè)導(dǎo)通而另一個(gè)截止，故也稱(chēng)為推拉式電路。三電壓傳輸特性曲線特性曲線分為截止區(qū)、線性區(qū)、轉(zhuǎn)折區(qū)和飽和區(qū)四部分，轉(zhuǎn)折電壓（也稱(chēng)為閾值電壓）VTH1.4V。四相關(guān)參數(shù)VOH：輸出高電平（門(mén)截止，

13、輸入為0，輸出為1）VOL：輸出低電平（門(mén)導(dǎo)通，輸入為1，輸出為0）VTH：轉(zhuǎn)折電壓或閾值電壓（VTH1.4V）VOH(min)：輸出高電平下限值（標(biāo)準(zhǔn)高電平VSH）VIL(max)：輸入低電平上限值（關(guān)門(mén)電壓VOFF）VOL(max)：輸出低電平上限值（標(biāo)準(zhǔn)低電平VSL）VIH(min)：輸入高電平下限值（開(kāi)門(mén)電壓VON）輸入端噪聲容限：11VoVI1）單獨(dú)的門(mén)：輸入為高電平的噪聲容限為：VNHVIHVIH(min)輸入為低電平的噪聲容限為：VNLVIL(max)VIL2）對(duì)于門(mén)： 輸入為高電平的噪聲容限為：VNHVOH(min)VIH(min)輸入為低電平的噪聲容限為：VNLVIL(max

14、)VOL(max) TTL反相器的靜態(tài)輸入、輸出及輸入端負(fù)載特性一輸入特性曲線輸入特性：輸入電流隨輸入電壓變化的特性。僅考慮輸入信號(hào)是高電平和低電平，輸入電壓介于高低電平之間的情況比較復(fù)雜，不作分析。二 輸出特性曲線輸出特性曲線：輸出電壓隨負(fù)載電流變化的曲線。分為高電平輸出特性曲線和低電平輸出特性曲線。注意一個(gè)概念，扇出系數(shù)：74系列反相器可驅(qū)動(dòng)同類(lèi)型反相器的最大數(shù)目。三輸入端負(fù)載特性曲線輸入端負(fù)載特性曲線：輸入電壓隨輸入端負(fù)載變化的曲線?？偨Y(jié)：本節(jié)的相關(guān)參數(shù)：IIL：低電平輸入電流IIs：輸入短路電流IIH：高電平輸入電流扇出系數(shù)N：ROFF：關(guān)門(mén)電阻RON：開(kāi)門(mén)電阻 其它類(lèi)型的TTL門(mén)電路

15、一其他邏輯功能的門(mén)電路 1TTL與非門(mén)由三部分組成：多發(fā)射極構(gòu)成的輸入與邏輯，反相器和推挽式輸出電路，了解工作原理。2或非門(mén)3與或非門(mén)二 集電極開(kāi)路（OC）門(mén)將普通TTL門(mén)電路的輸出級(jí)改為集電極開(kāi)路的三極管結(jié)構(gòu)即為OC門(mén)。OC門(mén)的符號(hào)是在普通門(mén)的符號(hào)上加或（打斜杠）。OC門(mén)可以實(shí)現(xiàn)線與功能，使用時(shí)輸出端要外接一負(fù)載電阻和電源。三 三態(tài)門(mén)三態(tài)指的是高電平、低電平和高阻態(tài)。高阻態(tài)時(shí)，輸出端懸空，其電壓值可浮動(dòng)在05V的任意值。三態(tài)門(mén)是在普通門(mén)電路的基礎(chǔ)上附加控制電路構(gòu)成的，其控制端可以高電平有效，也可以低電平有效。三態(tài)門(mén)可以作為T(mén)TL電路與總線間的接口電路，也可實(shí)現(xiàn)信息的雙向傳輸。2.6 CMOS

16、門(mén)電路將NMOS管和PMOS管同時(shí)制造在一塊晶片上的所謂互補(bǔ)器件，簡(jiǎn)稱(chēng)CMOS電路。MOS管作為開(kāi)關(guān)器件，工作在截止區(qū)和飽和區(qū)。 CMOS反相器的工作原理一 電路結(jié)構(gòu)及工作原理T1為增強(qiáng)型PMOS，T2為增強(qiáng)型NMOS。工作時(shí)，T1、T2總是一個(gè)導(dǎo)通而另一個(gè)截止，即所謂互補(bǔ)狀態(tài)。二 電壓、電流傳輸特性曲線電壓傳輸特性曲線分為：截止區(qū)、轉(zhuǎn)折區(qū)和飽和區(qū)三部分，閾值電壓。電流傳輸特性曲線中BC段電流最大， CMOS器件不能長(zhǎng)期工作在BC段，防止因功耗過(guò)大而損壞器件。三 輸入端噪聲容限VNHVOHVIH(min)VNLVIL(max)VOL CMOS反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性一 輸入端保護(hù)措施和輸

17、入特性當(dāng)0VI VDD時(shí)，保護(hù)電路不起作用。當(dāng)VI VDDVDF或VIVDF時(shí)，VI被鉗位，從而保證加到C1、C2上的電壓不會(huì)超過(guò)允許的耐壓極限。二 輸出特性曲線輸出特性曲線：輸出電壓隨負(fù)載電流變化的曲線。分為高電平輸出特性曲線和低電平輸出特性曲線。 其它類(lèi)型的CMOS門(mén)電路一、CMOS與非門(mén)和或非門(mén)與非門(mén)：NMOS串，PMOS并；或非門(mén)：NMOS并，PMOS串。二、帶緩沖級(jí)的CMOS與非門(mén)和或非門(mén)即在門(mén)電路的每個(gè)輸入端和輸出端各增設(shè)一級(jí)反相器（緩沖器）。優(yōu)點(diǎn)：輸出電阻RO不再受輸入狀態(tài)影響；輸出的高低電平不受輸入端數(shù)目的影響。三、CMOS OD門(mén)即漏極開(kāi)路門(mén)電路，與TTL門(mén)電路中的OC門(mén)類(lèi)似

18、。四、CMOS傳輸門(mén)可用作模擬開(kāi)關(guān)，用來(lái)傳輸連續(xù)變化的模擬電壓信號(hào)。五、CMOS三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén)是在普通門(mén)電路的基礎(chǔ)上附加控制電路構(gòu)成的，其控制端可以高電平有效，也可以低電平有效。三態(tài)門(mén)可以作為基本電路與總線間的接口電路，也可實(shí)現(xiàn)信息的雙向傳輸。要求：（1）CMOS門(mén)電路的連接規(guī)律；（2）學(xué)會(huì)分析電路結(jié)構(gòu)。 CMOS門(mén)電路的特點(diǎn)及正確使用一 電路特點(diǎn)（與TTL電路比較看）1、 工作速度比TTL電路低；2、 帶負(fù)載能力比TTL電路強(qiáng)；3、 電源電壓允許范圍較大，約318V，抗干擾能力比TTL電路強(qiáng)；4、 功耗比TTL電路小得多，只有幾個(gè)w，中規(guī)模也不會(huì)超過(guò)100w；5、 集成度比TTL電路高；6、

19、適合特殊環(huán)境下工作。二 正確使用易受靜電感應(yīng)擊穿1、使用和存放時(shí)應(yīng)注意靜電屏蔽；2、焊接時(shí)電烙鐵應(yīng)接地良好；3、CMOS多余端不能懸空?！窘虒W(xué)中應(yīng)注意及要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的問(wèn)題】在本章教學(xué)中，應(yīng)重點(diǎn)掌握半導(dǎo)體二極管和三極管（包括雙極型和MOS型）開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的等效電路和外特性；TTL的外特性及其應(yīng)用；CMOS電路的外特性及其應(yīng)用。第三章 組合邏輯電路【本章教學(xué)目的和要求】通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解各種中規(guī)模組合邏輯電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象及其成因，消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的方法。正確理解組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，掌握組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法。掌握常用中規(guī)模集成的組合電路器件的應(yīng)用?！窘虒W(xué)內(nèi)容

20、】3.1 概述組合邏輯電路的特點(diǎn)：（1）功能特點(diǎn)：任一時(shí)刻的輸出狀態(tài)僅僅取決于同一時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而與前一時(shí)刻的狀態(tài)無(wú)關(guān)。（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：不包含記憶單元，即存儲(chǔ)單元。3.2 組合邏輯電路的分析方法與設(shè)計(jì)方法3.2.1 組合邏輯電路的分析分析就是給定電路的邏輯結(jié)構(gòu)，找出相應(yīng)的邏輯關(guān)系表達(dá)式，確定電路的邏輯功能。 歸納分析步驟如下： （1）根據(jù)給定電路的邏輯結(jié)構(gòu)，從輸入到輸出逐級(jí)寫(xiě)出每個(gè)門(mén)的輸入、輸出關(guān)系式； （2）將關(guān)系式依次代入，得到整個(gè)電路的邏輯關(guān)系表達(dá)式；（3）利用公式法或卡諾圖法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)表達(dá)式（最簡(jiǎn)與或表達(dá)式）。 （4）列真值表。（5）確定其邏輯功能。 3.2.2 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

21、設(shè)計(jì)就是已知邏輯功能或邏輯要求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該功能的最簡(jiǎn)電路。設(shè)計(jì)步驟如下： （1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定輸入、輸出變量的個(gè)數(shù), 并對(duì)它們進(jìn)行邏輯賦值(即確定0和1代表的含義)。 （2）列出真值表。（3）根據(jù)真值表，求出邏輯函數(shù)表達(dá)式。 （4）化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)，并根據(jù)提供的邏輯電路類(lèi)型，求出所需要的表達(dá)式形式。（5）畫(huà)出邏輯電路圖。通過(guò)半加器和全加器的設(shè)計(jì)舉例說(shuō)明。 3.3 若干常用的組合邏輯電路3.3.1 編碼器編碼：用二進(jìn)制代碼組合表示特定含義的輸入對(duì)象（例如文字、 數(shù)字、符號(hào)等）。而實(shí)現(xiàn)編碼操作的數(shù)字電路就是編碼器。一 二進(jìn)制編碼器實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制編碼的邏輯電路為二進(jìn)制編碼器。輸入信號(hào)端數(shù)，對(duì)應(yīng)的輸出端數(shù)為

22、n，也稱(chēng)線n線編碼器。二 優(yōu)先編碼器74LS148為集成的優(yōu)先編碼器，既每次允許多個(gè)信號(hào)同時(shí)輸入，但只對(duì)優(yōu)先級(jí)別最高的進(jìn)行編碼。它也為8線3線編碼器。8個(gè)輸入信號(hào)，優(yōu)先級(jí)最高，最低。內(nèi)部邏輯圖和引腳圖見(jiàn)圖3.3.3，表3.3.2 為其真值表。 三 二十進(jìn)制編碼器二十進(jìn)制編碼器的輸入端數(shù)為10，輸出端數(shù)為4，編碼10101111為偽碼，不允許出現(xiàn)。74LS147為集成的二十進(jìn)制編碼器，內(nèi)部邏輯圖和引腳圖見(jiàn)圖3.3.5，表3.3.3 為其真值表。 3.3.2 譯碼器譯碼：編碼的逆過(guò)程，即把代碼的特定含義“翻譯”為一個(gè)高、低電平的輸出信號(hào)。而實(shí)現(xiàn)譯碼操作的數(shù)字電路稱(chēng)為譯碼器。一. 二進(jìn)制譯碼器輸入信

23、號(hào)端數(shù)n，對(duì)應(yīng)的輸出端數(shù)為，也稱(chēng)為n線線譯碼器。以3線8線譯碼器74LS138為例，從功能表3.3.5可以看到3個(gè)輸入每對(duì)應(yīng)一種組合，只有一個(gè)輸出為0，其余全為1。、為選通信號(hào)，=1且=1時(shí)譯碼器工作；其他情況，譯碼器禁止工作。據(jù)功能表寫(xiě)出輸出的函數(shù)表達(dá)式： 這種譯碼器也叫做最小項(xiàng)譯碼器。二二十進(jìn)制譯碼器74LS42為集成的二十進(jìn)制譯碼器，二十進(jìn)制譯碼器的輸入端數(shù)為4，輸出端數(shù)為10，輸入10101111為偽碼，譯碼器拒絕“翻譯”。內(nèi)部邏輯圖見(jiàn)圖3.3.10，表3.3.6 為其真值表。 三 顯示譯碼器以LED七段顯示器為例，它分為七段，每段都是一個(gè)發(fā)光二極管（LED），有共陽(yáng)極和共陰極兩種接法

24、。七段顯示器為了顯示BCD碼，需用顯示譯碼器將代碼譯成數(shù)碼管所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。74LS48為集成顯示譯碼器（BCD七段顯示譯碼器）。3.3.3 數(shù)據(jù)選擇器在數(shù)字信號(hào)的傳輸過(guò)程中，如果從多路輸入選擇一路輸出，這種多路開(kāi)關(guān)稱(chēng)為數(shù)據(jù)選擇器。一數(shù)據(jù)選擇器的工作原理以雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153為例，其中一路4選1數(shù)據(jù)選擇器的輸出邏輯表示式為：二用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)組合邏輯電路思路：定義、輸出表達(dá)式邏輯函數(shù)步驟：（1）寫(xiě)出數(shù)據(jù)選擇器的輸出表達(dá)式；（2）將邏輯函數(shù)向表達(dá)式靠（出現(xiàn)的項(xiàng)乘以1，未出現(xiàn)的項(xiàng)乘以0，未出現(xiàn)的變量保留）；（3）給出數(shù)據(jù)端的數(shù)值；（4）畫(huà)出數(shù)據(jù)選擇器的接線圖。注：如果數(shù)據(jù)選擇器有使能端

25、，注意其接法。3.3.4 加法器一. 1位加法器1半加器半加器是只考慮兩個(gè)加數(shù)本身， 而不考慮來(lái)自低位進(jìn)位的邏輯電路。2全加器全加器是完成兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)和相鄰低位的進(jìn)位相加的邏輯電路。二多位加法器依次將低位全加器進(jìn)位輸出端CO接到高位全加器的進(jìn)位輸入端CI，就組成了多位串行進(jìn)位加法器，或稱(chēng)逐位進(jìn)位加法器。這種加法器相加的二進(jìn)制位數(shù)越多，則進(jìn)位轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)，加法器速度也就越慢。 三 用加法器設(shè)計(jì)組合邏輯電路1、邏輯函數(shù)能化成輸入變量與常量相加，則可用加法器實(shí)現(xiàn)； 2、邏輯函數(shù)能化成輸入變量與另一組輸入變量相加，也可用加法器實(shí)現(xiàn)。 數(shù)值比較器比較器就是比較兩個(gè)數(shù)碼大小的邏輯電路稱(chēng)為數(shù)碼比較器，簡(jiǎn)稱(chēng)比

26、較器。有一位比較器和多位比較器兩種。多位比較器比較的原則：先從高位比起，高位大的數(shù)值一定大。若高位相等，則再比較低位數(shù)，最終結(jié)果由低位的比較結(jié)果決定?！窘虒W(xué)中應(yīng)注意及要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的問(wèn)題】在本章教學(xué)中，應(yīng)注意組合邏輯電路的特點(diǎn)；重點(diǎn)掌握組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法；掌握常用中規(guī)模集成組合電路器件及其應(yīng)用。第四章 觸發(fā)器【本章教學(xué)目的和要求】通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解各種觸發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及動(dòng)作特點(diǎn)，正確理解基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器等各種觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能特點(diǎn)。掌握各種觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理，熟練掌握邊沿觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)和各種邊沿觸發(fā)器的特性防城和邏輯功能?！窘虒W(xué)內(nèi)容】4.1

27、 概述觸發(fā)器（Flip Flop，簡(jiǎn)寫(xiě)為FF）是一能夠存儲(chǔ)一位二值信號(hào)的基本單元電路?；咎攸c(diǎn)：（1） 具有兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，即有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)0、1。（2） 可以置1或0狀態(tài)4.2 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動(dòng)作特點(diǎn)4.2.1 基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動(dòng)作特點(diǎn)一. 電路結(jié)構(gòu)與工作原理基本RS觸發(fā)器的電路形式有兩種：一種由兩個(gè)或非門(mén)交叉反饋組成，其邏輯圖及邏輯符號(hào)見(jiàn)圖4.2.1；另一種由兩個(gè)與非門(mén)交叉反饋組成，其邏輯圖及邏輯符號(hào)見(jiàn)圖4.2.2。和分別稱(chēng)為直接置0端和直接置1端，前者輸入信號(hào)低電平有效，后者輸入信號(hào)高電平有效。二 動(dòng)作特點(diǎn)在和的全部作用時(shí)間內(nèi)，都能直接改變輸出端Q的狀態(tài)。4.2.

28、2 同步RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動(dòng)作特點(diǎn)在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，引入了同步信號(hào)即時(shí)鐘信號(hào)CP，使觸發(fā)器只有在CP到達(dá)時(shí)才按輸入信號(hào)改變輸出狀態(tài)。邏輯圖及邏輯符號(hào)見(jiàn)圖4.2.4。在CP=0時(shí)，觸發(fā)器處于保持狀態(tài)。在CP=1的全部時(shí)間內(nèi)，輸入信號(hào)的變化都將引起觸發(fā)器輸出狀態(tài)的變化。同步RS觸發(fā)器存在的問(wèn)題：在CP=1期間，輸入端多次變化，會(huì)引起輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)兩次或兩次以上。這種現(xiàn)象就是“空翻”現(xiàn)象，它會(huì)降低電路的抗干擾能力。 邊沿觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動(dòng)作特點(diǎn)動(dòng)作特點(diǎn)：觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于CP信號(hào)的下降沿（或上升沿）到達(dá)時(shí)刻輸入信號(hào)的狀態(tài)，而在CP=1或CP=0期間，輸入端的任何變化都不影響輸出。邊沿

29、觸發(fā)器可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用很廣泛。4.3 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法 觸發(fā)器按邏輯功能的分類(lèi)觸發(fā)器的邏輯功能是指觸發(fā)器的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)及輸入信號(hào)之間在穩(wěn)態(tài)下的邏輯關(guān)系。邏輯功能可采用特性表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖（或稱(chēng)時(shí)序圖）來(lái)描述。二 RS觸發(fā)器RS觸發(fā)器的特性表見(jiàn)表4.3.1，特性方程為：SR=0（約束條件）二 JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特性表見(jiàn)表4.3.2，特性方程為：。三T觸發(fā)器T觸發(fā)器的特性表見(jiàn)表4.3.3，特性方程為：。四 D觸發(fā)器D觸發(fā)器特性表見(jiàn)表4.3.4，其特性方程為：。 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系從上面的學(xué)習(xí)可知，觸發(fā)器按邏輯功能可以分為RS、JK、D、T等類(lèi)

30、型；而按電路結(jié)構(gòu)分，則有基本RS、同步RS、邊沿觸發(fā)器等類(lèi)型。二者沒(méi)有固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。不同邏輯功能的觸發(fā)器可以是同一電路結(jié)構(gòu)，如都是邊沿觸發(fā)器；不同電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器可以是有相同的邏輯功能，如基本RS、同步RS有相同的特性表?！窘虒W(xué)中應(yīng)注意及要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的問(wèn)題】在本章教學(xué)中，應(yīng)重點(diǎn)掌握各種電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器所具有的動(dòng)作特點(diǎn)；觸發(fā)器邏輯功能的分類(lèi)和觸發(fā)器邏輯功能的描述方法。第五章 時(shí)序邏輯電路51 概述時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：任意時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，而且還與電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)，具有記憶功能。可以用驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程和輸出方程全面描述一個(gè)時(shí)序電路的邏輯功能。按照存儲(chǔ)電路中觸發(fā)器狀態(tài)的變化

31、規(guī)律可將時(shí)序邏輯電路分為：同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路。5.2 時(shí)序邏輯電路的分析方法5.2.1 同步時(shí)序邏輯電路的分析方法分析步驟：（1）寫(xiě)驅(qū)動(dòng)方程。即為各個(gè)觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏輯式。（2）確定狀態(tài)方程。即將各個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程。（3）寫(xiě)輸出方程。（4）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。（5）畫(huà)狀態(tài)圖。（6）畫(huà)時(shí)序圖。 時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖一 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的列寫(xiě)：把給定的電路初態(tài)（若沒(méi)有給定，則任意假設(shè)）代入該電路的狀態(tài)方程和輸出方程，得到電路的次態(tài)和輸出；以得到的次態(tài)作為新的初態(tài)，連同此時(shí)的輸入變量取值，再代入狀態(tài)方程和輸出方程，得到新的次態(tài)和輸出，直到將電

32、路中全部狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系列成表格即可。二 狀態(tài)圖 狀態(tài)圖的畫(huà)法：以圓圈表示電路的各個(gè)狀態(tài)，以箭頭表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換方向，并在箭頭旁注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換前的輸入變量取值和輸出值，即得到狀態(tài)圖。三時(shí)序圖時(shí)序圖：在一系列時(shí)鐘脈沖的作用下，電路的狀態(tài)和輸出隨時(shí)間變化的波形圖。5.3 若干常用的時(shí)序邏輯電路5.3.1 寄存器和移位寄存器用于暫存數(shù)碼的數(shù)字部件稱(chēng)為寄存器。它是利用觸發(fā)器置0、置1和保持的功能，進(jìn)行數(shù)碼的存放的。 一 寄存器寄存器由兩部分組成，一部分為具有記憶功能的觸發(fā)器，另一部分是由門(mén)電路組成的控制電路?，F(xiàn)以集成4位數(shù)碼寄存器74LS175為例，邏輯圖見(jiàn)圖5.3.2。 實(shí)現(xiàn)的功能：（1）異步清零；（2）并

33、行數(shù)據(jù)輸入；（3）記憶保持；（4）并行輸出。二 移位寄存器移位寄存器不僅具有存儲(chǔ)代碼的功能，還有移位功能。圖5.3.4 是D觸發(fā)器組成的4位移位寄存器邏輯圖，可以分析經(jīng)過(guò)4個(gè)CP信號(hào)以后，串行輸入的4位代碼全部移入移位寄存器，同時(shí)在輸出端并行輸出，若繼續(xù)經(jīng)過(guò)4個(gè)CP信號(hào)后，4位代碼將從串行輸出端依次送出。74LS194為4位雙向移位集成寄存器，采用4個(gè)RS觸發(fā)器作為移位寄存單元，邏輯圖如圖5.3.7所示， 74LS194具有置0、保持、右移位、左移位及并行輸入數(shù)據(jù)的功能，功能表見(jiàn)表5.3.2。5.3.2 計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)步長(zhǎng)分為：二進(jìn)制、十進(jìn)制和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)增減趨勢(shì)分為：加法計(jì)數(shù)器、減法

34、計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器；按觸發(fā)器的CP脈沖分為：同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)器中數(shù)字的編碼方式分為：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、循環(huán)碼計(jì)數(shù)器等；按照計(jì)數(shù)容量可分為：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器、N進(jìn)制計(jì)數(shù)器等。一 同步計(jì)數(shù)器1同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161的邏輯圖見(jiàn)圖5.3.14，功能表見(jiàn)表5.3.4。這里要注意“同步”與“異步”的含義。單時(shí)鐘加/減同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC191的邏輯圖見(jiàn)圖5.3.17，功能表見(jiàn)表5.3.5?？梢詫?shí)現(xiàn)清零、置數(shù)、加/減計(jì)數(shù)功能。雙時(shí)鐘加/減同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC193的邏輯圖見(jiàn)圖5.3.19，可以實(shí)現(xiàn)清零、置數(shù)、加/減計(jì)數(shù)功能。2. 同步十

35、進(jìn)制計(jì)數(shù)器4位同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160的邏輯圖見(jiàn)圖5.3.22。160和161的管腳一樣，功能表一樣，不同的是160的進(jìn)位端，當(dāng)計(jì)數(shù)計(jì)至1001時(shí)，C=1。單時(shí)鐘加/減同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC190的邏輯圖見(jiàn)圖5.3.25，功能表和74HC191一樣。不同的是160的進(jìn)位端，當(dāng)計(jì)數(shù)計(jì)至1001時(shí)，C=1。二 異步計(jì)數(shù)器1. 異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器中各觸發(fā)器不是在同一個(gè)CP脈沖作用下翻轉(zhuǎn)到各自狀態(tài)，即為異步計(jì)數(shù)器。 由JK觸發(fā)器組成的二進(jìn)制異步加法器原理圖見(jiàn)圖5.3.26，依次將觸發(fā)器Q端輸出加給下一個(gè)觸發(fā)器CP端，即可得到二進(jìn)制異步加法器。由JK觸發(fā)器組成的二進(jìn)制異步減法器原理圖見(jiàn)圖5.3.

36、28，依次將觸發(fā)器端輸出加給下一個(gè)觸發(fā)器CP端，即可得到二進(jìn)制異步減法器。2 異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器是在異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上修改而成，典型電路見(jiàn)圖。三 任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法已有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 1. M<N的情況思路：保證有效循環(huán)中包含M個(gè)狀態(tài)方法：（1）置零法；（2）置數(shù)法圖為置零法和置數(shù)法的原理示意圖。置零法：從開(kāi)始計(jì)數(shù)，在計(jì)到某個(gè)狀態(tài)時(shí)，下一個(gè)狀態(tài)回到。 若使用異步清零端，則用使有效，因?yàn)闋顟B(tài)僅在極短的瞬間出現(xiàn)，在穩(wěn)定的狀態(tài)循環(huán)中不包括狀態(tài)；若使用同步預(yù)置數(shù)控制端，則用使有效，且預(yù)先將置為0。置數(shù)法：通過(guò)給計(jì)數(shù)器重復(fù)置入某個(gè)數(shù)值的方法跳越（NM）

37、各狀態(tài)，從而獲得M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。適用于有預(yù)置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器電路。2 M>N的情況(1) 時(shí)，可使用串行進(jìn)位法和并行進(jìn)位法。串行進(jìn)位法：低位片的C接高位片的CP時(shí)鐘；并行進(jìn)位法：低位片的C接高位片的ET、EP，兩片的CP時(shí)鐘同時(shí)輸入。（2）時(shí)，可使用整體置0或置數(shù)法。整體置0法步驟：a、先用多片已有計(jì)數(shù)器接成>M進(jìn)制計(jì)數(shù)器； b、在計(jì)到某個(gè)狀態(tài)時(shí)，使（或）有效，使所有計(jì)數(shù)器清零。整體置數(shù)法和M<N時(shí)的置數(shù)法類(lèi)似：a、 先用多片已有計(jì)數(shù)器接成>M進(jìn)制計(jì)數(shù)器；b、 在選定某一狀態(tài)下譯出有效信號(hào)，同時(shí)使所有計(jì)數(shù)器置入適當(dāng)數(shù)，跳過(guò)多余狀態(tài)，獲得M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。5.4 同步時(shí)序邏輯電路

38、的設(shè)計(jì)方法同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟（1）設(shè)定狀態(tài)圖（2）確定觸發(fā)器類(lèi)型（3）得出狀態(tài)卡諾圖（4）求出狀態(tài)方程和輸出方程（5）檢查能否自啟動(dòng)（6）寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程（7）畫(huà)出邏輯圖【教學(xué)中應(yīng)注意及要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的問(wèn)題】在本章教學(xué)中，應(yīng)重點(diǎn)掌握時(shí)序邏輯電路在電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能上的特點(diǎn)，以及邏輯功能的描述方法；同步時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法；常用的中規(guī)模集成時(shí)序邏輯電路器件寄存器和計(jì)數(shù)器邏輯功能及應(yīng)用。第六章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形【本章教學(xué)目的和要求】通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器典型電路的工作原理，以及電路參數(shù)和性能的定性關(guān)系；掌握555定時(shí)器的應(yīng)用?！窘虒W(xué)內(nèi)容】6

39、.1 概述定量描述矩形脈沖的特性的幾個(gè)主要參數(shù)：脈沖周期T、脈沖幅度Vm、脈沖寬度tw、上升時(shí)間tr、下降時(shí)間tf和占空比q 。6.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)：（1）對(duì)于正向和負(fù)向增長(zhǎng)的輸入信號(hào)，電路的觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平不同； （2）可以將邊沿變化緩慢的信號(hào)波形轉(zhuǎn)換為邊沿陡峭的矩形波。6.2.1 用門(mén)電路組成的施密特觸發(fā)器正向閾值電壓為，負(fù)向閾值電壓為，一般地，而二者之差為回差電壓。用CMOS反相器組成的施密特觸發(fā)器的電路圖見(jiàn)圖6.2.1。上升過(guò)程中，正向閾值電壓：；下降過(guò)程中，負(fù)向閾值電壓：回差電壓：6.2.2 集成施密特觸發(fā)器1 電路組成以集成施密特觸發(fā)器7413為例，7413的單元電路

40、原理圖和邏輯符號(hào)見(jiàn)圖6.2.4是，它由輸入級(jí)、施密特電路、倒相級(jí)和輸出級(jí)組成。2工作原理上升過(guò)程中，正向閾值電壓：1.7V；下降過(guò)程中，負(fù)向閾值電壓：0.8V；6.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用可以用于波形轉(zhuǎn)換、脈沖整形、脈沖鑒幅等。6.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)工作狀態(tài)；在外界觸發(fā)脈沖作用下，輸出能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，再自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)； 暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間取決于電路本身的參數(shù)，與輸入觸發(fā)信號(hào)無(wú)關(guān)。6.3.1 用門(mén)電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1. 電路組成微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖見(jiàn)圖6.3.1。波形分析步驟：1）確定電路的穩(wěn)態(tài)、暫穩(wěn)態(tài)，以及觸

41、發(fā)脈沖類(lèi)型；2）分析電路工作過(guò)程，定性畫(huà)出各關(guān)鍵點(diǎn)電壓波形，找出決定電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換的 控制電壓；3） 畫(huà)出控制電壓充、放電的等效電路，并化簡(jiǎn)；4）確定控制電壓充、放電的的起始值、終了值和轉(zhuǎn)換值；5）利用公式TRC，計(jì)算充、放電時(shí)間，求所需的計(jì)算結(jié)果。二 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖見(jiàn)圖6.3.5。6.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121為不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，即觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)以后，再加入觸發(fā)脈沖不會(huì)影響電路的工作過(guò)程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，才能接受下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。74121的簡(jiǎn)化邏輯圖和邏輯符號(hào)見(jiàn)圖6.3.8，功能表見(jiàn)表6.3.1，其工作波形見(jiàn)圖6.

42、3.9。6.4 多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激振蕩器，在接通電源后，不需外加觸發(fā)信號(hào)，可以自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖。由于矩形波中含有豐富的高次諧波分量，故又稱(chēng)為多諧振蕩器。多諧振蕩器無(wú)穩(wěn)態(tài)，分為第一暫穩(wěn)態(tài)和第二暫穩(wěn)態(tài)。6.4.1 對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器典型電路見(jiàn)圖，它由兩個(gè)反相器經(jīng)兩個(gè)耦合電容連接起來(lái)的正反饋振蕩回路。6.4.2 非對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器在對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器的基礎(chǔ)上去掉一個(gè)反饋電阻和一個(gè)耦合電容即得到非對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器，電路圖如圖所示。 環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器就是利用延遲負(fù)反饋產(chǎn)生振蕩的，即利用門(mén)電路的傳輸延遲時(shí)間將奇數(shù)個(gè)反相器首尾相接而構(gòu)成的。 用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器將施密特觸發(fā)器的反相器的

43、反相端經(jīng)RC積分電路接回輸入端即可得到多諧振蕩器。 石英晶體振蕩器 在多諧振蕩器中接入石英晶體，即可組成串聯(lián)型石英晶體振蕩器。這種振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體的固有諧振頻率，而與外接電阻、電容無(wú)關(guān)。石英晶體的諧振頻率由石英晶體的結(jié)晶方向和外形尺寸所決定，具有極高的頻率穩(wěn)定性。6.5 555集成定時(shí)器及其應(yīng)用555集成定時(shí)器，是一種數(shù)字模擬混合集成電路利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。6.5.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能555定時(shí)器由一個(gè)由3個(gè)5k電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和輸出緩沖門(mén)G4五部分組成。555定時(shí)器的功能表見(jiàn)表6

44、.5.1。6.5.2 用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器用555構(gòu)成施密特觸發(fā)器的電路圖見(jiàn)圖6.5.2。其中， ，故注意：（1）5引腳（VCO）不能懸空，應(yīng)接一濾波電容。 （2）若VCO接外電壓，則VR1VCO，VR11/2VCO6.5.3 用555定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖見(jiàn)圖6.5.4。注意：觸發(fā)脈沖必須為窄脈沖。 6.5.4 用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器用555構(gòu)成多諧振蕩器的電路圖見(jiàn)圖6.5.6。 注意：如何調(diào)節(jié)脈沖的占空比？【教學(xué)中應(yīng)注意及要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的問(wèn)題】在本章教學(xué)中，注意多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器典型電路特點(diǎn)和工作原理，以及電路參數(shù)

45、和性能的定性關(guān)系；重點(diǎn)掌握555定時(shí)器的典型應(yīng)用。第七章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器【本章教學(xué)目的和要求】通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，一般了解各種存儲(chǔ)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，正確理解只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存儲(chǔ)器的電路結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，掌握ROM和RAM的有關(guān)概念、功能及使用方法，掌握可編程邏輯陣列PLA定義、組成，掌握用ROM實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的方法?！窘虒W(xué)內(nèi)容】7.1 概述1. 定義：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是數(shù)字系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)大量二進(jìn)制信息的半導(dǎo)體器件。2. 分類(lèi)：半按功能分為只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）；按元件類(lèi)型分為雙極型和MOS型兩類(lèi)。3 衡量存儲(chǔ)器性能的兩個(gè)重要指標(biāo)：存儲(chǔ)量和存取速度。（1）存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器（或存儲(chǔ)器芯片）存

46、放二進(jìn)制信息的總位數(shù)，即存儲(chǔ)容量=存儲(chǔ)單元數(shù)（字?jǐn)?shù)）×每個(gè)單元的位數(shù)（位數(shù)） （2）存取速度 ：從CPU給出有效的存儲(chǔ)器地址啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)操作，到該操作完成所經(jīng)歷的時(shí)間快慢。 7.2 只讀存儲(chǔ)器ROMROM在正常工作狀態(tài)下只能讀數(shù)據(jù)，不能寫(xiě)。只能用于存儲(chǔ)固定數(shù)據(jù)，且斷電后數(shù)據(jù)不丟失。ROM可分為：掩模ROM；可編程只讀存儲(chǔ)器PROM；可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器EPROM和電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器E2PROM。7.2.1 掩模只讀存儲(chǔ)器掩膜ROM中存放的信息是由生產(chǎn)廠家采用掩膜工藝專(zhuān)門(mén)為用戶(hù)制作的，這種ROM出廠時(shí)其內(nèi)部存儲(chǔ)的信息就已經(jīng)“固化”在里邊了，所以也稱(chēng)固定ROM。ROM的

47、結(jié)構(gòu)一般由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣和輸出電路3部分組成，若有n個(gè)地址輸入，地址譯碼器的輸出為，則可通過(guò)地址譯碼器選通存儲(chǔ)矩陣中與其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元的M位（字），從輸出端輸出。 可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM）PROM在出廠時(shí)，存儲(chǔ)體的內(nèi)容為全0或全1，用戶(hù)可根據(jù)需要將某些內(nèi)容改寫(xiě)，也就是編程。如圖是熔絲型PROM存儲(chǔ)單元，采用燒毀熔斷絲的方法使三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，三極管不起作用，存儲(chǔ)器變?yōu)椤?”信息；而未被熔斷熔絲的地方，即表示為“1”信息。7.2.3 可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器（EPROM）一 EPROM常用的MOS工藝制造的EPROM用注入電荷的辦法編程， 此過(guò)程可逆，當(dāng)用紫外光照射以后，舊內(nèi)容被擦

48、除。 擦除后的芯片內(nèi)容可能是全1, 也可能是全0，視制造工藝而不同，之后可再次編程。二E2PROME2PROM是電可擦除的，較之EPROM擦除操作簡(jiǎn)單，速度比較快，單結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。三 快閃存儲(chǔ)器（Flash Memory）閃存（Flash Memory）也是采用電可擦除的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程可靠、擦除速度快，集成度也很高。7.3 隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）RAM在正常工作時(shí)既讀數(shù)據(jù)，也可以寫(xiě)數(shù)據(jù)。7.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）一 SRAM的結(jié)構(gòu)和工作原理SRAM電路通常由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣、 片選控制和讀/寫(xiě)控制電路等組成。二 SRAM的靜態(tài)存儲(chǔ)單元靜態(tài)存儲(chǔ)單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附加門(mén)控管

49、構(gòu)成，是靠觸發(fā)器的自保功能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，不需要刷新電路。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元是利用MOS管柵極電容可以存儲(chǔ)電荷的原理制成的，需要刷新電路。 7.4 存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展 位擴(kuò)展方式如果每一片RAM中的字?jǐn)?shù)夠用而位數(shù)不夠用時(shí)，需進(jìn)行位擴(kuò)展。擴(kuò)展方法：將幾片RAM的地址線、讀/寫(xiě)線和片選線分別并接后，擴(kuò)展后的位數(shù)即為各片位數(shù)的和。 字?jǐn)U展方式當(dāng)位數(shù)夠用而字?jǐn)?shù)不夠用時(shí)，需進(jìn)行字?jǐn)U展。擴(kuò)展方法：將各片RAM的地址端、I/O端并接，已有的地址端作為擴(kuò)展后芯片的低位地址端，擴(kuò)展出的地址端作為高位地址端，并經(jīng)過(guò)譯碼器后控制各芯片的片選信號(hào)。7.5 用存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)ROM電路由二極管與陣和二極管或陣組成。將輸入地址A1、A0視為輸入變量，而將D3、D2、D1、D0視為一組輸出邏輯變量，則D3、D2、D1、D0就是A1、A0的一組邏輯函數(shù)。因而ROM可以實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。 步驟：（1）將邏輯函數(shù)化為最小項(xiàng)之和的形式；（2）根據(jù)邏輯函數(shù)的輸入、輸出變量數(shù)，選擇合適