數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)

第8章數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)12.1

數(shù)字電路概述12.2二進(jìn)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(yīng)用本章小結(jié)

本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解數(shù)字電路的特點(diǎn)，理解數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的區(qū)別。2．掌握二進(jìn)制數(shù)的表示方法以及二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算。3．掌握基本邏輯門電路的邏輯功能、圖形符號(hào)、真值表、邏輯函數(shù)表達(dá)式。4．掌握簡(jiǎn)單組合邏輯門電路的邏輯功能、圖形符號(hào)，了解數(shù)字集成電路的特點(diǎn)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(jiǎn)組合邏輯電路的方法。12.1數(shù)字電路概述12.1.1數(shù)字電路及其特點(diǎn)12.1.2數(shù)字電路的發(fā)展和應(yīng)用12.1.1數(shù)字電路及其特點(diǎn)電子線路中的電信號(hào)有兩大類：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。1．概念模擬信號(hào)：在數(shù)值上和時(shí)間上都是連續(xù)變化的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：在數(shù)值上和時(shí)間上不連續(xù)變化的信號(hào)。模擬電路：處理模擬信號(hào)的電路。數(shù)字電路：處理數(shù)字信號(hào)的電路。2．?dāng)?shù)字電路特點(diǎn)（1）電路中工作的半導(dǎo)體管多數(shù)工作在開關(guān)狀態(tài)。（2）研究對(duì)象是電路的輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系，分析工具是邏輯代數(shù)，表達(dá)電路的功能主要用真值表、邏輯函數(shù)表達(dá)式及波形圖等。

12.1.2數(shù)字電路的發(fā)展和應(yīng)用數(shù)字電路的發(fā)展：與器件的改進(jìn)密切相關(guān)，集成電路的出現(xiàn)，促進(jìn)了數(shù)字電路的發(fā)展。數(shù)字電路的應(yīng)用：范圍廣泛，國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多部門中都大量應(yīng)用數(shù)字電路。12.2二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算[例13.1.1]

(1001)2+(11)2=?在時(shí)序電路中，采用兩個(gè)數(shù)碼的二進(jìn)數(shù)作為電路計(jì)數(shù)基礎(chǔ)。二進(jìn)制數(shù)：只有0和1兩個(gè)數(shù)碼，其進(jìn)位規(guī)則是“逢二進(jìn)一”。1．加法運(yùn)算1001＋111100解(1001)2+(11)2=(1100)22．減法運(yùn)算[例13.1.2]

(11001)2

-(110)2=?解(11001)2

-(110)2=(10011)211001－11010011

3．乘法運(yùn)算1001

101

1001

000010011011014．除法運(yùn)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)2二進(jìn)制—十進(jìn)制的互換規(guī)則1．二進(jìn)制化為十進(jìn)制方法：為“乘權(quán)相加法”；[例13.1.5]把二進(jìn)制數(shù)11101轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。解：(11101)2=(1

24+1

23+1

22+0

21+1

20)10

=(16+8+4+0+1)10=(29)102．十進(jìn)制化為二進(jìn)制方法：為“除2取余倒記法”；[例

13.1.6]把十進(jìn)制數(shù)37轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。解：(37)10

=(100101)2動(dòng)畫十—二進(jìn)制轉(zhuǎn)換122······0(100101)21······1237······1218······0二進(jìn)制數(shù)碼29······1應(yīng)倒著順序24······0由下向上記為12.3基本邏輯門電路12.3.1關(guān)于邏輯電路的幾個(gè)規(guī)定12.3.2

與門電路12.3.3

或門電路12.3.4

非門電路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(guān)系：與邏輯、或邏輯和非邏輯。12.3.1關(guān)于邏輯電路的幾個(gè)規(guī)定一、邏輯狀態(tài)的表示方法用數(shù)字符號(hào)0和1表示相互對(duì)立的邏輯狀態(tài)，稱為邏輯0和邏輯1。常見的對(duì)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(wú)脈沖斷開假下非···

···0應(yīng)用時(shí)，高電平應(yīng)大于或等于VSH；低電平應(yīng)小于或等于VSL。二、高、低電平規(guī)定?

用高電平、低電平來(lái)描述電位的高低。?

高低電平不是一個(gè)固定值，而是一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)高電平VSH——高電平的下限值；標(biāo)準(zhǔn)低電平VSL——低電平的上限值。三、正、負(fù)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(fù)邏輯：用1表示低電平，用0表示高電平的邏輯體制。12.3.2

與門電路一、與邏輯1．與邏輯關(guān)系

當(dāng)決定一件事情的幾個(gè)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(hào)A、B——輸入端；Y——輸出端。二、工作原理1．工作原理動(dòng)畫與門電路2．邏輯函數(shù)式Y(jié)=A

B或Y=A·

B

或Y=AB

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(duì)應(yīng)關(guān)系的表。

輸入輸出

A

BY0011010100014．邏輯功能：“有0出0，全1出1”

。說(shuō)明：輸入端不論是幾個(gè)，邏輯關(guān)系相同。例：Y=ABCD當(dāng)決定一件事情的幾個(gè)條件中只要有一個(gè)條件得到滿足，這件事情就會(huì)發(fā)生。一、或邏輯1．或邏輯關(guān)系2．或門電路3．邏輯符號(hào)12.3.3

或門電路動(dòng)畫或門電路二、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(dǎo)通，V2

截止，Y

=6V；VA=0V，VB=6V，V1截止，V2

導(dǎo)通，Y

=6V；VA=6V，VB=6V，V1、V2

均導(dǎo)通，Y

=6V。3．真值表4．邏輯功能：全0出0，有1出1。說(shuō)明：輸入端不論是幾個(gè)，邏輯關(guān)系是相同的。例：Y

=A+B+C+D或門真值表011101010011BY輸出A輸入12.3.4

非門電路3．邏輯符號(hào)一、非邏輯1．非邏輯關(guān)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(dǎo)通，Y=0；VA=0V，V截止，Y=VG。2．邏輯函數(shù)式為

動(dòng)畫非門電路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。12.4組合邏輯門電路12.4.1幾種常見的簡(jiǎn)單組合門電路12.4.2組合邏輯門電路功能特點(diǎn)和數(shù)字集成電路簡(jiǎn)介實(shí)用中常把與門、或門和非門組合起來(lái)使用。12.4.1幾種常見的簡(jiǎn)單組合門電路一、與非門1．電路組成在與門后面接一個(gè)非門2．邏輯符號(hào)在與門輸出端加上一個(gè)小圓圈。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。二、或非門1．電路組成在或門后面接一個(gè)非門。2．邏輯符號(hào)在或門輸出端加一小圓圈。3．邏輯函數(shù)式

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

ABCDY000000001111111100001111000011110011001100110011010101010101010111101110111000002．邏輯符號(hào)四、異或門1．電路組成3．邏輯函數(shù)式

通常寫成

4．真值表異或門真值表ABY001101010110

5．邏輯功能

當(dāng)兩個(gè)輸入端的狀態(tài)相同(都為0或都為1)時(shí)輸出為0；反之，當(dāng)兩個(gè)輸入端狀態(tài)不同(一個(gè)為0，另一個(gè)為1)時(shí)，輸出端為1。6．應(yīng)用判斷兩個(gè)輸入信號(hào)是否不同。五、同或門1．電路組成在異或門的基礎(chǔ)上，最后加上一個(gè)非門。2．邏輯符號(hào)3．邏輯函數(shù)式通常寫成Y=A⊙B

4．真值表同或門真值表100101010011YBA5．邏輯功能當(dāng)兩個(gè)輸入端的狀態(tài)相同(都為0或都為1)時(shí)輸出為1；反之，當(dāng)兩個(gè)輸入端狀態(tài)不同(一個(gè)為0，另一個(gè)為1)時(shí)，輸出端為0。6．應(yīng)用判斷兩個(gè)輸入信號(hào)是否相同。六、三態(tài)門

三態(tài)門是在門電路上加一個(gè)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(hào)時(shí)，門電路恢復(fù)反相器常態(tài)，即Y=?！鼓芏耍刂戚敵鰻顟B(tài)。邏輯功能時(shí)，三態(tài)門呈高阻狀態(tài)；用途：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?。Y2、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。注意：使用時(shí)要外接負(fù)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(hào)：邏輯功能：OC門同與非門一樣。作用：作為計(jì)算機(jī)的母線驅(qū)動(dòng)器。動(dòng)畫OC門的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用12.4.2組合邏輯門電路功能特點(diǎn)和數(shù)字集成電路簡(jiǎn)介一、組合邏輯門電路功能特點(diǎn)1．任何時(shí)刻的輸出狀態(tài)直接由當(dāng)時(shí)的輸入狀態(tài)決定。2．電路沒(méi)有記憶功能。二、數(shù)字集成電路簡(jiǎn)介1．分類（1）晶體三極管型數(shù)字集成電路(簡(jiǎn)稱TTL電路)。（2）場(chǎng)效晶體管數(shù)字集成電路(簡(jiǎn)稱MOS電路)。2．主要產(chǎn)品系列數(shù)字集成電路的主要產(chǎn)品系列

C000CC4000CT54