中職中專-電子線路-課件12

第12章數(shù)字電路基礎知識本章學習目標12.1數(shù)字電路概述12.2二進制數(shù)12.3基本邏輯門電路12.4組合邏輯門電路12.5邏輯代數(shù)及其在邏輯電路中的應用本章小結

第12章數(shù)字電路基礎知識本章學習目標12.1數(shù)字電路本章學習目標了解數(shù)字電路的特點，理解數(shù)字信號與模擬信號的區(qū)別。2．掌握二進制數(shù)的表示方法以及二進制數(shù)的四則運算。3．掌握基本邏輯門電路的邏輯功能、圖形符號、真值表、邏輯函數(shù)表達式。4．掌握簡單組合邏輯門電路的邏輯功能、圖形符號，了解數(shù)字集成電路的特點及參數(shù)。理解邏輯代數(shù)的基本定律，掌握用邏輯代數(shù)化簡組合邏輯電路的方法。本章學習目標了解數(shù)字電路的特點，理解數(shù)字信號與模擬信號的區(qū)別12.1數(shù)字電路概述12.1.1數(shù)字電路及其特點12.1.2數(shù)字電路的發(fā)展和應用12.1數(shù)字電路概述12.1.1數(shù)字電路及其特點12.112.1.1數(shù)字電路及其特點電子線路中的電信號有兩大類：模擬信號和數(shù)字信號。1．概念模擬信號：在數(shù)值上和時間上都是連續(xù)變化的信號。數(shù)字信號：在數(shù)值上和時間上不連續(xù)變化的信號。模擬電路：處理模擬信號的電路。數(shù)字電路：處理數(shù)字信號的電路。12.1.1數(shù)字電路及其特點電子線路中的電信號有兩大類：模2．數(shù)字電路特點（1）電路中工作的半導體管多數(shù)工作在開關狀態(tài)。（2）研究對象是電路的輸入與輸出之間的邏輯關系，分析工具是邏輯代數(shù)，表達電路的功能主要用真值表、邏輯函數(shù)表達式及波形圖等。2．數(shù)字電路特點（1）電路中工作的半導體管多數(shù)工作在開

12.1.2數(shù)字電路的發(fā)展和應用數(shù)字電路的發(fā)展：與器件的改進密切相關，集成電路的出現(xiàn)，促進了數(shù)字電路的發(fā)展。數(shù)字電路的應用：范圍廣泛，國民經(jīng)濟許多部門中都大量應用數(shù)字電路。12.1.2數(shù)字電路的發(fā)展和應用數(shù)字電路的發(fā)展：與器件的12.2二進制數(shù)二進制數(shù)的四則運算[例13.1.1](1001)2+(11)2=?在時序電路中，采用兩個數(shù)碼的二進數(shù)作為電路計數(shù)基礎。二進制數(shù)：只有0和1兩個數(shù)碼，其進位規(guī)則是“逢二進一”。1．加法運算1001＋111100解(1001)2+(11)2=(1100)22．減法運算[例13.1.2]

(11001)2

-(110)2=?解(11001)2

-(110)2=(10011)211001－11010011

12.2二進制數(shù)二進制數(shù)的四則運算[例13.1.1](3．乘法運算1001

101

1001

000010011011014．除法運算[例13.1.4]

(10111010)2

(1101)2=? [例13.1.3]

(1001)2

(101)2=?解(1001)

2

(101)2=(101101)2解(10111010)2

(1101)2=(1110)2···余(100)23．乘法運算10014．除法運算[例二進制—十進制的互換規(guī)則1．二進制化為十進制方法：為“乘權相加法”；[例13.1.5]把二進制數(shù)11101轉換為十進制數(shù)。解：(11101)2=(124+123+122+021+120)10=(16+8+4+0+1)10=(29)10二進制—十進制的互換規(guī)則1．二進制化為十進制方法：為“乘2．十進制化為二進制方法：為“除2取余倒記法”；[例13.1.6]把十進制數(shù)37轉換為二進制數(shù)。解：(37)10

=(100101)2動畫十—二進制轉換122······0(100101)21······1237······1218······0二進制數(shù)碼29······1應倒著順序24······0由下向上記為2．十進制化為二進制方法：為“除2取余倒記法”；[例12.3基本邏輯門電路12.3.1關于邏輯電路的幾個規(guī)定12.3.2與門電路12.3.3或門電路12.3.4

非門電路12.3基本邏輯門電路12.3.1關于邏輯電路的幾個規(guī)定各種邏輯門電路是組成數(shù)字電路的基本單元?；镜倪壿嬯P系：與邏輯、或邏輯和非邏輯。12.3.1關于邏輯電路的幾個規(guī)定一、邏輯狀態(tài)的表示方法用數(shù)字符號0和1表示相互對立的邏輯狀態(tài)，稱為邏輯0和邏輯1。常見的對立邏輯狀態(tài)示例一種狀態(tài)高電位有脈沖閉合真上是······1另一種狀態(tài)低電位無脈沖斷開假下非······0各種邏輯門電路是組成數(shù)字電路的基本單元?；镜倪壿嬯P系：與邏應用時，高電平應大于或等于VSH；低電平應小于或等于VSL。二、高、低電平規(guī)定?用高電平、低電平來描述電位的高低。?高低電平不是一個固定值，而是一個電平變化范圍。?單位用“V”表示。?在集成邏輯門電路中規(guī)定：標準高電平VSH——高電平的下限值；標準低電平VSL——低電平的上限值。應用時，高電平應大于或等于VSH；低電平應小于或等于VS三、正、負邏輯規(guī)定正邏輯：用1表示高電平，用0表示低電平的邏輯體制。負邏輯：用1表示低電平，用0表示高電平的邏輯體制。三、正、負邏輯規(guī)定正邏輯：用1表示高電平，用0表示12.3.2與門電路一、與邏輯1．與邏輯關系

當決定一件事情的幾個條件全部具備后，這件事情才能發(fā)生，否則不發(fā)生。2．與門電路3．邏輯符號A、B——輸入端；Y——輸出端。12.3.2與門電路一、與邏輯1．與邏輯關系當決定一件二、工作原理1．工作原理動畫與門電路2．邏輯函數(shù)式Y=A

B或Y=A·B

或Y=AB

二、工作原理1．工作原理動畫與門電路2．邏輯函數(shù)式Y與門真值表3．真值表真值表——表明邏輯門電路輸入端狀態(tài)和輸出端狀態(tài)邏輯對應關系的表。輸入輸出

A

BY0011010100014．邏輯功能：“有0出0，全1出1”。說明：輸入端不論是幾個，邏輯關系相同。例：Y=ABCD與門真值表3．真值表真值表——表明邏輯門當決定一件事情的幾個條件中只要有一個條件得到滿足，這件事情就會發(fā)生。一、或邏輯1．或邏輯關系2．或門電路3．邏輯符號12.3.3

或門電路動畫或門電路當決定一件事情的幾個條件中只要有一個條件得到滿足，這件事二、工作原理2．邏輯函數(shù)式

Y=A+B1．工作原理VA=0V，VB=0V，V1、V2均截止，Y

=-12V；VA=6V，VB=0V，V1導通，V2截止，Y

=6V；VA=0V，VB=6V，V1截止，V2導通，Y

=6V；VA=6V，VB=6V，V1、V2均導通，Y

=6V。二、工作原理2．邏輯函數(shù)式1．工作原理VA=0V，VB3．真值表4．邏輯功能：全0出0，有1出1。說明：輸入端不論是幾個，邏輯關系是相同的。例：Y

=A+B+C+D或門真值表011101010011BY輸出A輸入3．真值表4．邏輯功能：全0出0，有1出1。說明：12.3.4非門電路3．邏輯符號一、非邏輯1．非邏輯關系事情和條件總是相反狀態(tài)。2．非門電路二、工作原理1．工作原理VA=6V，V導通，Y=0；VA=0V，V截止，Y=VG。2．邏輯函數(shù)式為

動畫非門電路12.3.4非門電路3．邏輯符號一、非邏輯1．非邏輯關系事3．真值表非門真值表10Y輸出01A輸入4．邏輯功能：有0出1，有1出0。3．真值表非門真值表1Y輸出0A輸入4．邏輯12.4組合邏輯門電路12.4.1幾種常見的簡單組合門電路12.4.2組合邏輯門電路功能特點和數(shù)字集成電路簡介12.4組合邏輯門電路12.4.1幾種常見的簡單組合門電實用中常把與門、或門和非門組合起來使用。12.4.1幾種常見的簡單組合門電路一、與非門1．電路組成在與門后面接一個非門2．邏輯符號在與門輸出端加上一個小圓圈。實用中常把與門、或門和非門組合起來使用。12.4.1幾種常3．邏輯函數(shù)式

4．真值表與非門真值表

1110000101010011A·B

B

A5．邏輯功能全1出0，有0出1。3．邏輯函數(shù)式4．真值表與非門真值表1000A·BB二、或非門1．電路組成在或門后面接一個非門。2．邏輯符號在或門輸出端加一小圓圈。3．邏輯函數(shù)式

二、或非門1．電路組成在或門后面接一個非門。2．邏輯符號34．真值表或非門真值表1000011101010011A·B

B

A

5．邏輯功能全0出1，有1出0。4．真值表三、與或非門1．電路組成把兩個(或兩個以上)與門的輸出端接到一個或非門的各個輸入端。2．邏輯符號3．邏輯函數(shù)式4．邏輯功能當輸入端中任何一組全為1時，輸出即為0；只有各組輸入都至少有一個為0時，輸出才為1。三、與或非門1．電路組成把兩個(或兩個以上)與門的輸出端5．真值表與或非門真值表

ABCDY000000001111111100001111000011110011001100110011010101010101010111101110111000005．真值表2．邏輯符號四、異或門1．電路組成3．邏輯函數(shù)式

通常寫成

2．邏輯符號四、異或門1．電路組成3．邏輯函數(shù)式4．真值表異或門真值表ABY001101010110

5．邏輯功能當兩個輸入端的狀態(tài)相同(都為0或都為1)時輸出為0；反之，當兩個輸入端狀態(tài)不同(一個為0，另一個為1)時，輸出端為1。6．應用判斷兩個輸入信號是否不同。4．真值表異或門真值表ABY0005．邏輯功能當兩個五、同或門1．電路組成在異或門的基礎上，最后加上一個非門。2．邏輯符號3．邏輯函數(shù)式通常寫成Y=A⊙B五、同或門1．電路組成在異或門的基礎上，最后加上一個非門4．真值表同或門真值表100101010011YBA5．邏輯功能當兩個輸入端的狀態(tài)相同(都為0或都為1)時輸出為1；反之，當兩個輸入端狀態(tài)不同(一個為0，另一個為1)時，輸出端為0。6．應用判斷兩個輸入信號是否相同。4．真值表同或門真值表100YBA5．邏輯功能當兩個輸入六、三態(tài)門

三態(tài)門是在門電路上加一個使能端，輸出狀態(tài)有：高電平、低電平和高阻狀態(tài)。邏輯符號時，門電路恢復反相器常態(tài)，即Y=。——使能端，控制輸出狀態(tài)。邏輯功能時，三態(tài)門呈高阻狀態(tài)；六、三態(tài)門三態(tài)門是在門電路上加一個使能端，輸出狀態(tài)有：用途：實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂啤2、Y3呈高阻態(tài)，Y1送數(shù)據(jù)A1到總線；Y1、Y3呈高阻態(tài)，Y2送數(shù)據(jù)A2到總線；Y1、Y2

呈高阻態(tài)，Y3

送數(shù)據(jù)到總線。用途：實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂啤2、Y3呈高阻態(tài)，Y1送數(shù)據(jù)注意：使用時要外接負載電阻。七、OC門OC門：輸出晶體管集電極開路的TTL與非門電路。邏輯符號：邏輯功能：OC門同與非門一樣。作用：作為計算機的母線驅動器。動畫OC門的結構及應用注意：使用時要外接負載電阻。七、OC門OC門：輸出晶體管集12.4.2組合邏輯門電路功能特點和數(shù)字集成電路簡介一、組合邏輯門電路功能特點1．任何時刻的輸出狀態(tài)直接由當時的輸入狀態(tài)決定。2．電路沒有記憶功能。二、數(shù)字集成電路簡介1．分類（1）晶體三極管型數(shù)字集成電路(簡稱TTL電路)。（2）場效晶體管數(shù)字集成電路(簡稱MOS電路)。12.4.2組合邏輯門電路功能特點和數(shù)字集成電路簡介一、組2．主要產(chǎn)品系列數(shù)字集成電路的主要產(chǎn)品系列

C000CC4000CT54／74HCCT54／74HCT互補場效晶體管型高速CMOS與TTL兼容的高速CMOSCMOSHCOMSHCMOST

MOSTTLHTTLSTTLLSTTLALSTTL子系列基本型中速TTL高速TTL超高速TTL低功耗TTL先進低功耗TTL名稱CT54／74CT54／74HCT54／74SCT54／74LSCT54／74ALS

國際型號T1000T2000T3000T4000部標型號TTL系列2．主要產(chǎn)品系列數(shù)字集成電路的主要產(chǎn)品系列C000CC43．數(shù)字集成電路外形舉例數(shù)字集成電路目前大量采用雙列直插式外形封裝。管腳的編號判讀方法：把標志(凹口)置于左方，逆時針自下而上依次讀出外引線編號。3．數(shù)字集成電路外形舉例數(shù)字集成電路目前大量采用雙列直插式外數(shù)字集成電路主要參數(shù)有：①輸出高電平VOH和輸出低電平VOL。②輸入高電平VIH和輸入低電平VIL，有時把這兩個值的中間值稱為輸入的閾值電壓VIT。③輸出高電平電流IOH和輸出低電平電流IOL。④傳輸延時tPHL和tPLH，它們的平均值稱為平均傳輸延遲時間tpd。⑤扇出系數(shù)N

：與非門輸出端能驅動同類門的數(shù)目。

數(shù)字集成電路主要參數(shù)有：①輸出高電平VOH和輸出低電

[例12.4.1]已知某邏輯電路的輸入、輸出相應波形如圖所示，試寫出它的真值表和邏輯函數(shù)式。ABY011000111000邏輯函數(shù)式：解：由波形對應關系，列出真值表為[例12.4.1]已知某邏輯電路的輸入、輸出相應波形12.5邏輯代數(shù)及其在邏輯電路中的應用12.5.1邏輯代數(shù)概述12.5.2邏輯函數(shù)式與組合邏輯電路12.5.3邏輯代數(shù)的基本定律及其應用12.5邏輯代數(shù)及其在邏輯電路中的應用12.5.1邏輯代12.5.1邏輯代數(shù)概述邏輯代數(shù)是研究邏輯電路的數(shù)學工具。邏輯變量

邏輯代數(shù)的變量。在邏輯電路里，輸入、輸出狀態(tài)相當于邏輯變量。邏輯變量的表示

用大寫字母A、B、C等標記。邏輯變量特征

只有0和1兩種取值。12.5.1邏輯代數(shù)概述邏輯代數(shù)是研究邏輯電路的數(shù)學工具。12.5.2邏輯函數(shù)式與組合邏輯電路1．邏輯函數(shù)式將邏輯變量用邏輯運算符號連接起來的式子。如：

運算的次序：如有括號先進行括號里的運算，沒有括號則先算非號下的內容，取非后，再按乘、加的次序依次運算。2．組合邏輯電路僅由基本門電路(在不加反饋的情況下)組成的邏輯電路稱為組合邏輯電路。

12.5.2邏輯函數(shù)式與組合邏輯電路1．邏輯函數(shù)式將邏輯3．邏輯函數(shù)與組合邏輯電路轉換[例12.5.1]寫出邏輯電路的輸出Y和輸入A、B的邏輯關系寫成邏輯函數(shù)式。解：[例12.5.2]根據(jù)邏輯函數(shù)式畫出它的邏輯電路。解：邏輯電路3．邏輯函數(shù)與組合邏輯電路轉換[例12.5.1]寫12.5.3邏輯代數(shù)的基本定律及其應用互補律邏輯代數(shù)具有基本運算定律，運用這些定律可以把復雜的邏輯函數(shù)式恒等化簡。一、邏輯代數(shù)基本定律交換律結合律分配律12.5.3邏輯代數(shù)的基本定律及其應用互補律邏輯代數(shù)具反演律(又稱摩根定律)注意：邏輯函數(shù)等式表示等號兩邊的函數(shù)式代表的邏輯電路所具有的邏輯功能是相同的。

反演律(又稱摩根定律)注意：邏輯函數(shù)等式表示等號兩邊的二、邏輯函數(shù)的化簡(代數(shù)法)代數(shù)法：運用邏輯代數(shù)的基本定律和一些恒等式化簡邏輯函數(shù)式的方法。

化簡的目的：使表達式是最簡式。

最簡式的含義：乘積項的項目是最少的；且每個乘積項中，變量的個數(shù)為最少。二、邏輯函數(shù)的化簡(代數(shù)法)代數(shù)法：運用邏輯代數(shù)的基本化簡方法：1．并項法利用的關系，將兩項合并為一項，并消去一個變量。2．吸收法利用A+AB=1的關系，消去多余的項。3．消去法利用的關系，消去多余的因子。4．配項法利用的關系，將其配項，然后消去多余的項。

化簡方法：1．并項法利用[例12.5.3]求證解：

[例12.5.4]求證解：[例12.5.5]化簡解：

[例12.5.3]求證解：[例12.5.4]求證解三、邏輯代數(shù)在邏輯電路中的應用實現(xiàn)一定邏輯功能的邏輯電路有簡有繁，利用邏輯代數(shù)化簡，可以得到簡單合理的電路。[例12.5.6]設計一個體現(xiàn)Y=AB+AC函數(shù)式的邏輯電路。解：根據(jù)題意，可畫出電路。簡化電路化簡后得三、邏輯代數(shù)在邏輯電路中的應用實現(xiàn)一定邏輯功能的邏輯電

[例12.5.7]設計一個的邏輯電路。解：[例12.5.7]設計一個[例12.5.8]變換為與非—與非表達式，并畫出對應的邏輯電路圖。解：邏輯電路邏輯函數(shù)表達式形式：或—與表達式與—或表達式與非—