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1、数字电子技术基础A 复习,一、 考核要求 重点考核数字电路所涉及到的有关概念、基本分析、设计方法。考核分三个层次要求： 掌握：要求学习者能够熟练运用的基本理论和基本分析、设计方法。 理解：要求学习者能够明确认识的基本概念和基本理论。 了解：定性知道的一些概念。 二、 试题题型 填空题：主要涉及本课程的一些基本概念、特点、重要定义、结论等。 化简题：代数化简与卡诺图化简。 分析、设计题：运用基本理论和方法通过逻辑分析、逻辑运算求解的综合题。 作图题：通过运用基本理论进行分析，画出电路图或波形图。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1 绪论,(1)掌握任意进制数的一般表达式、2-8-10-16

2、进制数之间的相互转换； (2)掌握无符号二进制数的算术运算； (3)掌握码制相关基本概念（代码、编码、译码），了解常用二进制编码,(1)掌握任意进制数的一般表达式、2-8-10-16进制数之间的相互转换；,1）任意进制数的一般表达式为:,位权,系数,作业：1.7 1.8 1.9 1.13 1.20,2)任意进制转换为十进制：方法：将任意进制的表达式按系数乘位权累加,例：,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,3)十进制数转换成二进制数,a. 整数的转换方法,“辗转相除”法:将十进制数连续地除以2 , 直至商为零，所得余数从先到后依次读取即为所求二进制整数部分的低位到高位的转换结果（最先得到的余

3、数离小数点最近）。,整数部分小数部分,1.2数制,b. 小数的转换方法,将小数部分连续地乘以2，取整数部分，直到小数部分为0，或直到满足误差要求进行“四舍五入”为止，所得整数从先到后依次读取即为所求二进制小数部分的高位到低位的转换结果（最先得到的整数离小数点最近）。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,解：根据上述原理，可将(37)D按如下的步骤转换为二进制数,由上得 (37)D=(100101)B,例1.2.2 将十进制数(37)D转换为二进制数。,1.2.4 二-十进制之间的转换,整数部分转换方法二（分解法）： 如：37=32+5=32+4+1=25+22+20=100101,电子技术基

4、础精品课程数字电子技术基础,解由于精度要求达到0.1%，需要精确到二进制小数10位，即1/210=1/1024。,所以,1.2.4 二-十进制之间的转换,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,4）二-八进制之间的转换,方法：将每位八进制数展开成三位二进制数，排列顺序不变即可。,转换时，由小数点开始，整数部分自右向左，小数部分自左向右，三位一组，不够三位的添零补齐，则每三位二进制数表示一位八进制数。,方法：将三位二进制数表示一位八进制数，即 000111 表示 07,例： (10110.011)B =,例： (752.1)O=,(26.3)O,(111 101 010.001)B,1.2.5 十

5、六进制和八进制,二进制转换成八进制：,八进制转换成二进制：,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,5） 二-十六进制之间的转换,二进制转换成十六进制：,方法：四位二进制数表示一位16进制数，即 00001111 表示 0-F。,例: (111100010101110)B =,方法：将每位16进制数展开成四位二进制数，排列顺序不变即可。,例: (BEEF)H =,(78AE)H,(1011 1110 1110 1111)B,十六进制转换成二进制：,1.2.5 十六进制和八进制,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1）二进制加法,加法规则： 0+0=0，0+1=1，1+1=10（进位 本位）。,

6、1.3.1二进制数的算术运算,(2)掌握无符号二进制数的算术运算；,减法规则： 0-0=0， 1-1=0，1-0=1 0-1=11（借位 本位）,2）二进制减法,3）乘法和除法,计算机实现方法： 乘法：移位结合加法,计算机实现方法： 除法：移位结合减法(加法),电子技术基础精品课程数字电子技术基础,* 二进制数的补码表示(有符号数）,补码或反码的最高位为符号位，正数为0，负数为1。 正数：补码、反码与原码相同。 负数：将原码的数值位逐位求反，然后在最低位加1得到补码。,即：正数： N补码N原码=N反码；负数：N补码2nN原码。,1.3.1二进制数的负数表示方式,2）二进制补码的减法运算,A-B

7、=A 原码+（2nB原码） 2n 。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,二进制数码的位数(n),与需要编码的事件（或信息）的个 数(N)之间应满足以下关系：,2n-1N2n,1 ) 二 -十进制码(数值编码) (BCD码- Binary Code Decimal）,用4位二进制数来表示一位十进制数中的09十个数码。,从4 位二进制数16种代码中,选择10种来表示09个数码的方案有很多种。每种方案产生一种BCD码。,码制: 编制代码所要遵循的规则,1.4二进制数码,（3）掌握码制相关基本概念（代码、编码、译码），了解常用二进制编码,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,*几种常用的BCD代码

8、,自补性,余三性自补性,1.4二进制数码,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,对于有权BCD码，可以根据位权展开求得所代表的十进制数。例如：,BCD代码表示的十进制数(BCD码转换为十进制数,1.4二进制数码,对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几组BCD代码来表示。例如：,用BCD代码表示十进制数（十进制数转换为BCD码）,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,2 ) 格 雷 码,格雷码是一种无权码。,编码特点：任何两个相邻代码之间仅有一位不同。,该特点常用于模拟量的转换。当模拟量发生微小变化，格雷码仅仅改变一位，这与其它码同时改变2位或更多的情况相比，更加可靠,且容易检错。,

9、1.4二进制数码,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,3) ASCII 码(字符编码),ASCII码即美国标准信息交换码，用7位2进制数表示。,它共有128(27)个代码，可以表示大、小写英文字母、十进制数、标点符号、运算符号、控制符号等，普遍用于计算机的键盘指令输入和数据等。,1.4二进制数码,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,2 逻辑函数及其化简,（1）掌握基本与、或、非逻辑运算和常用组合逻辑运算及其逻辑符号；了解逻辑问题的描述、逻辑函数及其表达方式； （2）掌握逻辑代数的基本定律、恒等式、基本规则； （3）掌握代数化简的方法； （4）掌握最小项的定义、性质以及逻辑函数的最小项表达式

10、； （5）掌握逻辑函数的卡诺图化简法。,作业：2.1(3-1)(1),2.4(3-3),2.5(3-4)(1),2.6(3-5)奇数，2.7(3-6),2.8(3-7)，2.10(3-9)偶数，2.13(3-12)奇数, 2.21(3-20)(奇数)，2.23(3-22)(1)、(2), 2.24(3-23)(2), 2.27(3-26)(偶数),电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1）非运算：,L与A相反,小圆圈“ 。”表示非运算，符号中的“1”表示缓冲。,2.1 基本逻辑运算和逻辑符号及等价开关电路,（1）掌握基本与、或、非逻辑运算和常用组合逻辑运算及其逻辑符号；了解逻辑问题的描述、逻辑

11、函数及其表达方式；,逻辑表达式,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,逻辑表达式,与逻辑：L = A = AB,2）与运算,运算法则：有0即0,全1为1。,2.1 基本逻辑运算和逻辑符号及等价开关电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,逻辑表达式,或逻辑：L = A +,或逻辑符号,3)或运算,运算法则：有1即1,全0为0。,2.1 基本逻辑运算和逻辑符号及等价开关电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,4)几种常用复合逻辑运算,与非运算,2.1 基本逻辑运算和逻辑符号及等价开关电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,或非运算,2.1 基本逻辑运算和逻辑符号及等价开关电路,电子技术

12、基础精品课程数字电子技术基础,异或逻辑,运算法则：若两个输入变量的值相异，输出为1，否则为0。,相同为0，相异为1,2.1 基本逻辑运算和逻辑符号及等价开关电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,同或运算,若两个输入变量的值相同，输出为1，否则为0。,同或逻辑表达式,相同为1，相异为0,2.1 基本逻辑运算和逻辑符号及等价开关电路,异或与同或之间的关系？,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,常用逻辑运算逻辑符号,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1）真值表,-罗列逻辑函数因变量与自变量 所有可能数值关系的数表。,2.3 逻辑函数的代数变换和化简,5） 逻辑函数的表示方法,2）逻辑函数

13、表达式,逻辑表达式是用与、或、非等运算组合起来，表示逻辑函数与逻辑变量之间关系的逻辑代数式。,3）逻辑图,将逻辑函数式中所有的与、或、非运算符号用相应的逻辑符 号代替，并按照逻辑运算的先后次序将这些逻辑符号连接起来， 就得到图电路所对应的逻辑图。,4）波形图,用输入端在不同逻辑信号作用下所对应的输出信号的波形图， 表示电路的逻辑关系。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1）基本公式,（2）掌握逻辑代数的基本定律、恒等式、基本规则；,2.2 逻辑代数的基本公式、定律、规则和恒等式,吸收律：,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,2.2 逻辑代数的基本公式、定律、规则和恒等式,冗余项定律：,2

14、）基本规则,代入规则,在包含变量A逻辑等式中，如果用另一个函数式代入式中所有A的位置，则等式仍然成立。这一规则称为代入规则。,-用于扩充公式,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,对于任意一个逻辑表达式L，若将其中所有的与（ ）换成或（+），或（+）换成与（）；原变量换为反变量，反变量换为原变量；将1换成0，0换成1；则得到的结果就是原函数的反函数。,反演规则,2.2 逻辑代数的基本公式、定律、规则和恒等式,-用于求反函数、转换变形,对于任何逻辑函数式，若将其中的与（ ）换成或（+），或（+）换成与（）；并将1换成0，0换成1；那么，所得的新的函数式就是L的对偶式，记作 L 。,对偶规则,-用

15、于扩充公式,当某个逻辑恒等式成立时，则该恒等式两侧的对偶式也相等。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,2.3 逻辑函数的代数变换和化简,(反演)“与非-与非”表达式,“与-或-非”表达式,(反演)“或非或非” 表达式,“与-或” 表达式 ,1)逻辑函数的最简单形式的定义,在若干个逻辑关系相同的与-或表达式中，将其中包含的与项数(乘积项)最少，且每个与项中变量数最少的表达式称为最简与-或表达式。,（3）掌握代数化简的方法,(冗余) “或-与”表达式,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,2)逻辑函数的代数化简法,化简的主要方法 （）公式法（代数法） （）图解法（卡诺图法）,代数化简法： 运用

16、逻辑代数的基本定律和恒等式进行化简的方法。,并项法: 利用,2.3.2 逻辑函数的代数化简,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,吸收法： 利用,A + AB = A,消去法：利用,配项法： 利用,2.3.2 逻辑函数的代数化简,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,*最小项：(1) n个输入变量的最小项是n个因子的(与式)乘积；,（4）掌握最小项的定义、性质以及逻辑函数的最小项表达式； 1) 逻辑函数的最小项表达式,2.4 .1 逻辑函数的标准形式,(2)每个乘积项中的输入变量可以是原变量，或反变量； (3)同一输入变量的原、反变量不同时出现在同一乘积项中；,(4) n个变量的最小项应有2n

17、个。,*最小项表达式：由最小项构成的与-或形式的逻辑函数式。某逻辑函数的最小项表达式是唯一的。,(5) 最小项用mi 表示，i=0n-1 ,称为编号。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(3)对于变量的任一组取值，全体最小项之和为1。,(1)对于任意一个最小项，只有一组变量取值使得它的值为1；,(2)对于变量的任一组取值，任意两个最小项的乘积为0；,三个变量的所有最小项的真值表,最小项的性质,输入变量的不同取值,2.4 .1 逻辑函数的标准形式,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,为“与或”逻辑表达式； 在“与或”式中的每个乘积项都是最小项。,= m7m6m3m5,逻辑函数的最小项表达式

18、：,2.4 .1 逻辑函数的标准形式,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(1) n个变量的卡诺图由2n个小方格组成，每个小方格代表一个最小项； (2) 任何两个相邻的方格变量的取值只有一个发生变化。称为相邻项; (3)上述相邻项的特点可以扩展到任何相邻的2m个方格;,2)卡诺图的特点-卡诺图具有循环邻接的特点,2.4.2 用卡诺图化简逻辑函数,(4) 最上一行与最下一行之间为相邻项，但最上一行的项必须是相邻的项，最下一行的项也必须是相邻的项，且上下位置对称。如四变量卡诺图m1,m3,m9,m11是相邻项。,(5)最左一行与最右一行之间为相邻项，但最左一行的项必须是相邻的项，最右一行的项也必

19、须是相邻的项，且左右位置对称。如四变量卡诺图m4,m12,m6,m14可以合并，而m4,m8,m6,m10则不是相邻项。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1) 化简的依据,卡诺图的相邻项特点是其化简逻辑函数的依据。,可以用相邻项的性质进行并项，并且消去多余因子。,卡诺图化简逻辑函数的原理 : （1）2个相邻的最小项相或，可以消去1个取值不同的变量而合并为包含三个相同变量的l项。,（2）4个相邻的最小项相或，可以消去2个取值不同的变量而合并为包含2个相同变量的l项。,（3）8个相邻的最小项相或，可以消去3个取值不同的变量而合并为包含1个相同变量的l项。,2.5 用逻辑函数的卡诺图化简逻辑函

20、数,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,2) 化简的步骤,用卡诺图化简逻辑函数的步骤如下：,(4) 将所有包围圈对应的乘积项相加。,(1) 将逻辑函数写成最小项表达式,(2) 按最小项表达式填卡诺图，凡式中包含了的最小项， 其对应方格填1，其余方格填0。,(3) 合并最小项，即将相邻的1方格圈成一组(包围圈)，每一组含2n个方格，对应每个包围圈写成一个新的乘积项。本书中包围圈用虚线框表示。,2.5 用逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,画包围圈时应遵循的原则：,（2）循环相邻特性包括上下底相邻，左右边相邻和四角相邻。,（3）同一方格可以被不同的包围圈重复包围多

21、次，但新增的包围圈中一定要有原有包围圈未曾包围的方格。,（4） 一个包围圈的方格数要尽可能多,包围圈的数目要可能少。,（1）包围圈内的方格数一定是2n个。,合并相邻项后，一个包围圈对应一个与项，包围圈越大，所得的与项变量数就越少，包围圈的个数越少，合并后的与项也越少，所得到的逻辑表达式才是最简式 。,2.5 用逻辑函数的卡诺图化简逻辑函数,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,带有无关项的逻辑函数的最小项表达式为： L=m（ ）+d（ ）,用卡诺图法化简该逻辑函数,例：某逻辑函数输入是8421BCD码，其逻辑表达式为：L（A,B,C,D）=m（1,4,5,6,7,9）+d（10,11,12,1

22、3,14,15）,解:（1）画出4变量卡诺图。将1、4、5、6、7、9号小方格 填入1； 将10、11、12、13、14、15号小方格填入。 （2）合并最小项，如图（a）所示。注意，1方格不能漏。方格根据需要，可以圈入，也可以放弃。 （3）写出逻辑函数的最简与或表达式:,2.5.3 含无关项的逻辑函数的卡诺图化简,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1)掌握包括MOS在内的半导体元件的开关特性及其等效电路； 2)理解TTL、CMOS逻辑门电路（反相器、与非门、或非门）的基本组成、工作原理和传输特性（56学时不做要求）； 3)了解TTL门电路的工作特点、性能优势； 4)掌握TTL、CMOS开路

23、门和三态门、CMOS传输门的电路特点和典型应用； 5)掌握TTL与CMOS门电路的电平兼容特性；掌握门电路的外负载特性（驱动LED、继电器负载）。,3 逻辑门电路,作业：TTL非门、与非门、或非门工作原理； 3.7、3.8、3.9的a、c；3.12；3.14；3.22 3.26。（4-5, 4-6, 4-9, 4-11, 4-12, 4-13）,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,3.1 分立元件门电路,正向导通时： UD(ON)0.7V（硅） 0.3V（锗） RD几 几十， 相当于开关闭合,反向截止时： 反向饱和电流极小 反向电阻很大（约几百k） 相当于开关断开,1)掌握包括MOS在内的半

24、导体元件的开关特性及其等效电路； 3.1.1 二极管开关特性,D相当于受外加电压极性控制的开关。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,iB0，iC0，vOVCEVCC，c、e极之间近似于开路,vI=0V时:,iB0，iC0，vOVCE0.2V，c、e极之间近似于短路,vI=5V时:,3.1.2 BJT管开关特性,3.1.3 MOS管的开关特性,接正电源,MOS管的开关特性,PMOS管的电路符号及转移特性,接负电源,当|VGS|VGS（th）|， MOS管导通；,当|VGS|VGS（th）|， MOS管截止。,无论是PMOS管还是NMOS管,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,逻辑真值表,3

25、.2.1 双极型三极管非逻辑门电路,2）理解TTL、CMOS逻辑门电路（反相器、与非门、或非门）的基本组成、工作原理和传输特性,(1)TTL非门,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(2)TTL与非门,当任一输入端为低电平时:,TTL与非门各级工作状态,当全部输入端为高电平时：,输出低电平,输出高电平,3.2.3 TTL与非门,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(3) TTL或非门,若A、B中有一个为高电平:,若A、B均为低电平:,T2A和T2B均将截止， T3截止。 T4和D饱和， 输出为高电平。,T2A或T2B将饱和， T3饱和，T4截止， 输出为低电平。,逻辑表达式,3.2.4 T

26、TL或非门电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(1) CMOS 反相器,1)工作原理,vi,vGSN,vGSP,TN,TP,vO,0 V,0V,-10V,截止,导通,10 V,10 V,10V,0V,导通,截止,0 V,VTN = 2 V,VTP = - 2 V,逻辑图,逻辑表达式,PMOS管,负载管,NMOS管,驱动管/工作管,特点：一管导通而另一管截止(互补)，静态电流极小(纳安级)，静态功耗极小。这是CMOS电路最突出的优点之一。,3.4.1 MOS非门电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,0 0,0 1,1 0,1 1,截止,导通,截止,导通,导通,导通,导通,截止,截止

27、,导通,截止,截止,截止,截止,导通,导通,1,1,1,0,与非门,(2) CMOS 与非门(工作管串联）,2)工作原理,VTN = 2 V,VTP = - 2 V,N输入的与非门的电路?,输入端增加有什么问题?,3.4.2 CMOS 与非门、或非门电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,或非门,(3) CMOS 或非门（工作管并联）,VTN = 2 V,VTP = - 2 V,N输入的或非门的电路的结构?,输入端增加有什么问题?,3.4.2 CMOS 与非门、或非门电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,各类数字集成电路主要性能参数的比较,3)了解TTL门电路的工作特点、性能优势；,

28、电子技术基础精品课程数字电子技术基础,（1） TTL集电极开路与非门电路(OC门),使用时的外电路连接,OC门输出端连接实现线与,3.2 TTL逻辑门,4) 掌握TTL、CMOS开路门和三态门、CMOS传输门的电路特点和典型应用；,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,真值表,3.2 TTL逻辑门,0.2V,截止,导通,截止,截止,(2) 三态输出逻辑门电路,（0态、1态、高阻态）,3.6V,截止,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,（3）漏极开路门（OD),(c) 可以实现线与功能;,电路,逻辑符号,(b)与非逻辑不变,漏极开路门输出连接,(a)工作时必须外接电源和电阻;,CMOS漏极开路

29、(OD)门和三态输出门电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(4) 三态(TSL)输出门电路（0态、1态、高阻态）,1,0,0,1,1,截止,导通,1,0,0,截止,导通,0,1,0,截止,截止,X,1,EN高电平使能,0,1,使能信号：有效时，电路实现正常逻辑功能；无效时，输出为高阻状态,逻辑功能：高电平有效的同相逻辑门,CMOS漏极开路(OD)门和三态输出门电路,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,5V,+5V,5V到+5V,开关断开，不能传送信号,3.4.3 CMOS传输门(双向模拟开关),逻辑符号,开关闭合，传送信号,(5) CMOS传输门,电子技术基础精品课程数字电子技术基础

30、,驱动电路 负载电路,1）VOH(min) VIH(min),2）VOL(max) VIL(max),5）掌握TTL与CMOS门电路的电平兼容特性；掌握门电路的外负载特性（驱动LED、继电器负载）。,3.5 74系列和4000系列逻辑门电路的使用,（1） CMOS门驱动TTL门,CMOS门的VDD一般为520V,TTL门一般为5V。 如果采用不同电源，驱动门输出通过分压电阻接负载门输入。 如果采用相同电源5V，可以直接驱动。因为：,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,（1） CMOS门驱动TTL门,VOH（min)=4.9V VOL(max) =0.1V,TTL门（74系列）： VIH(mi

31、n) = 2V VIL(max )= 0.8V,IOH（max)=-0.51mA,IIH（max)=20A,VOH(min) VIH(min),VOL(max) VIL(max),带拉电流负载,输出、输入电压,带灌电流负载?,CMOS门(4000系列）：,IOL（max)=0.51mA,IIL（max)=-0.4mA，,3.5 74系列和4000系列逻辑门电路的使用,IOL(max) |IIL(total) |,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,（2) TTL门驱动CMOS门(如74HC ）,式2、3、4、都能满足，但式1 VOH(min) VIH(min)不满足,（ IO ：TTL输出级

32、T3截止管的漏电流）,3.5 74系列和4000系列逻辑门电路的使用,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(3) 用门电路直接驱动显示器件（led导通电压为VF）,3.5.2 门电路带负载时的接口电路,门电路的输入为低电平，输出为高电平时，LED发光,当输入信号为高电平，输出为低电平时,LED发光,3.5 74系列和4000系列逻辑门电路的使用,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(4) 用门电路直接驱动继电器,3.5.2 门电路带负载时的接口电路,用多个反相器并联驱动：,3.5 74系列和4000系列逻辑门电路的使用,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,4 组合逻辑电路,1）掌握组合逻

33、辑电路的特点； 2）熟练掌握组合逻辑电路的分析与设计方法； 3）了解组合逻辑电路因门电路延迟时间引起的竞争与冒险现象及常用消除方法。,Li = f (A1, A2 , , An ) (i=1, 2, , m),工作特征: 在任何时刻，电路的输出状态只取决于同一时刻的输入状态而与电路原来的状态无关。,结构特征: （1）输出、输入之间没有反馈延迟通路， （2）不含记忆单元,作业：4.2(5-2)，4.5(5-4)奇数，4.6(5-5)奇数，4.9(5-8)，4.10(5-9)，4.12(5-11),电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(2）组合逻辑电路的分析步骤：,由逻辑图写出各输出端的逻辑表达

34、式；,化简和变换逻辑表达式；,列出真值表；,根据真值表或逻辑表达式，经分析最后确定其功能。,根据已知逻辑电路，经分析确定电路的的逻辑功能。,(1）组合逻辑电路分析,4.1 组合逻辑电路分析,2）熟练掌握组合逻辑电路的分析与设计方法,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,逻辑抽象：根据实际逻辑问题的因果关系确定输入、输出变量，并定义逻辑状态的含义；,根据逻辑描述列出真值表；,由真值表写出逻辑表达式;,画出逻辑图。,根据器件的类型,简化和变换逻辑表达式,(2）组合逻辑电路的设计步骤,根据实际逻辑问题，求出所要求逻辑功能的最简单逻辑电路。,4.2 组合逻辑电路设计,(1）组合逻辑电路的设计,2）熟练

35、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,4.3.2 检查(判断)竞争-冒险现象的方法,(1）代数法,当两包围圈相切，且相切处又没有被其他包围圈包围时，则可能引起冒险。,当逻辑表达式在一定条件下可以简化成仅由,决定输出结果时，则可能引起冒险。,(2）卡诺图法,(3）实验法,利用示波器观察输出信号，看是否有毛刺。,3）了解组合逻辑电路因门电路延迟时间引起的竞争与冒险现象及常用消除方法,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,3）增加冗余项,，,当A=B=1时，根据逻辑表达式有,当A=B=1时,4.3.3 消除竞争-冒险现象的方法,1）输出端并联滤波电容,3）了解组合逻

36、辑电路因门电路延迟时间引起的竞争与冒险现象及常用消除方法,2）加选通控制信号,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,4.3.3 消除竞争-冒险现象的方法,3）增加冗余项,B = C = 0时,3）了解组合逻辑电路因门电路延迟时间引起的竞争与冒险现象及常用消除方法,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,5 中规模组合逻辑集成电路与应用,1) 掌握编码器的分析与设计； 2) 掌握译码器的功能和工作原理； 3) 掌握数据选择器的功能和工作原理； 4) 掌握数据分配器的功能、工作原理； 5)了解常用数值比较器、加法器的功能、工作原理和使用方法及应用。 6) 掌握常用组合逻辑部件功能表的解读； 7) 掌

37、握常用集成组合逻辑电路（74xx139、74xx138、74xx42、74xx48、74xx283、74xx251、74xx253）的使用方法及应用。,作业：仿真:5.1(5-12)，5.6(5-15)，5.11(5-17)，5.13(5-18), 5.16(5-20),5.18(5-21), 5.21(5-22)，5.22(5-23) 5.28(5-26),电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1) 掌握编码器的分析与设计,普通编码器：任何时刻只允许输入一个编码信号，若一次同时输入两个编码信号，编码输出就会产生错误。,优先编码器：允许同时输入多个编码信号，编码输出只认最优先的被编码输入信号进

38、行编码。,编码原则：N位二进制代码可以表示2N个信号，则对M个信号编码时，应由2N M来确定位数N。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,二进制译码器(3-8线、4-16线)、二-十进制译码器和显示译码器等。,2) 掌握译码器的功能和工作原理,利用译码器设计实现组合电路的方法： 将逻辑函数转换为最小项表达式； N个输入变量N位地址控制信号端； 将表达式中包含的最小项对应的输出端取出连接到与非门的输入端，与非门的输出端即为逻辑函数的输出变量。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,工作原理及逻辑功能,3) 掌握数据选择器的功能和工作原理,常见的数据选择器有四选一、八选一、十六选一电路。,电子技

39、术基础精品课程数字电子技术基础,74HC151的功能表,3) 掌握数据选择器的功能和工作原理,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,3) 掌握数据选择器的功能和工作原理,确定Di，逻辑函数中包含的最小项对应的Di取1，反之取0。,1）N个输入变量的设计方法： N个输入变量N位地址控制信号端； 输出变量输出信号端；,利用n(2N)(N位地址控制)选一数据选择器设计N+1个输入变量的组合逻辑电路。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,将待实现的N+1个变量的函数式化简为N变量的逻辑函数形式； 比较化简式与选择器表达式，确定Di 。Di可能为0、1、第N+1个变量的原变量或反变量。,2）N+1个输

40、入变量的设计方法： N个输入变量N位地址控制信号端； 第N+1个变量在Di中设计； 输出变量输出信号端。,利用n(2N)(N位地址控制)选一数据选择器设计N+1个输入变量的组合逻辑电路。,3) 掌握数据选择器的功能和工作原理,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,多路分配器(Demultiplexer)，常用DEMUX表示。 结构与多路选择器相反，由选择控制变量决定输入从哪一路输出。,Y0 Y1 Yi YN-1,分配 输 出,数 据 分 配 器,4) 掌握数据分配器的功能、工作原理,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,5)了解常用数值比较器、加法器的功能、工作原理和使用方法及应用,对两个数字

41、进行比较（A、B），以判断其大小的逻辑电路。（多输入，多输出）,输入：两个待比较二进制数 A、B(多位）。,输出：比较结果,当高位不相等时，无需比较低位，高位比较的结果就是两个数的比较结果。,当高位相等时，两数的比较结果由低位比较的结果决定。,比较原则:,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,半加器不考虑低位进位的加法器。 全加器本位两个加数An 、 Bn 和来自低位的进位Cn-1三者相加，得到和Sn 和该位的进位信号Cn 。,5)了解常用数值比较器、加法器的功能、工作原理和使用方法及应用,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,6）掌握常用组合逻辑部件功能表的解读； 7）掌握常用集成组合逻辑电

42、路（74xx139、74xx138、74xx42、74xx48、74xx283、74xx251、74xx253）的使用方法及应用。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,6 触发器,1)掌握各种触发器（RS、D、JK、T、T）的工作原理、功能及其常用表达方式（状态转换表、状态转换图、波形图等）；2)掌握不同功能触发器之间的相互转换（简单时序电路设计）。*触发器内部结构不做要求,作业：6.10(6-7)，6.15(6-8)，6.23(6-9),电子技术基础精品课程数字电子技术基础, 逻辑符号 “”表示边沿触发方式, “”表示主从触发方式, 非号“”：表示低电平有效, 加小圆圈“”：表示低电平有效

43、触发或下降沿有效触发, 不加小圆圈“”：表示高电平有效触发或上升沿有效触发 。,触发器的两要素-逻辑功能、触发方式,1逻辑功能 描述方法：逻辑符号、特性表、驱动表、特性方程,6 触发器,1)掌握各种触发器（RS、D、JK、T、T）的工作原理、功能及其常用表达方式（状态转换表、状态转换图、波形图等）,电子技术基础精品课程数字电子技术基础, 特性表,6 触发器,电子技术基础精品课程数字电子技术基础, 驱动表, 特性方程,6 触发器,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(1) 基本RS触发器（锁存器） 直接电平触发（低电平有效/高电平有效），无CP,2. 触发方式,(2) 同步锁存（触发） CP的

44、（高/低）电平期间触发， 在整个电平期间接收信号RS/JK/D/T， 在整个电平期间状态相应更新，所以存在空翻。,(3) 边沿触发 只在CP的或边沿触发， 只在CP的或边沿接收信号RS/JK/D/T， 只在CP的或边沿状态更新，克服了空翻。,6 触发器,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(4) 主从触发（也是一种边沿式） 有主、从两个触发器，在CP的高/低电平期间交替工作、封锁，只在CP的高电平期间（或低电平期间）接收信号RS/JK/D/T， 只在CP的或边沿总的输出状态更新。,集成触发器中常见的直接置0和置1端 RD：直接（异步）置0端 SD：直接（异步）置1端， 非号：低电平有效， 直

45、接（异步）：不受CP的影响。,6 触发器,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,2)掌握不同功能触发器之间的相互转换（简单时序电路设计）。,方法： 分别写出源触发器和目的触发器的特性方程，令2个特性方程相等，得到一个逻辑表达式，利用组合逻辑电路实现。,6 触发器,源触发器,目的触发器,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1) D 触发器构成 J K 触发器,Qn+1 = D,通过改变触发输入信号的组合，可以使不同触发器之间互相转换。,6.3 触发器功能的转换,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,2) D 触发器构成 T 触发器,Qn+1 = D,6.3 触发器功能的转换,电子技术基础精品课

46、程数字电子技术基础,3) D 触发器构成 T 触发器,Qn+1 = D,二分频,6.3 触发器功能的转换,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,4）将JK触发器转换为RS，D， T，T 触发器,3 RS触发器转换为JK。,以主从RS触发器为例可知：令,6.3 触发器功能的转换,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,7 . 时序逻辑电路的分析与设计,1）掌握时序逻辑电路的特点和分类； 2）熟练掌握时序逻辑电路的描述方法（状态表、状态图、波形图、驱动方程、状态方程）； 3）掌握时序逻辑电路的分析与设计方法（异步时序逻辑电路的一般设计不做要求）。,*电路由组合电路和存储电路组成。,*电路存在反馈。,

47、结构特征:,工作特征: 在任何时刻，电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，还与电路原来的状态有关。,作业：7.2(7-6), 7.5(7-7), 7.10(7-9), 7.17(7-13),电子技术基础精品课程数字电子技术基础,分类,时序电路,7.1 时序逻辑电路概述,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,输出方程: Of1(I，S),激励(驱动)方程: Ef2(I，S),状态方程 : Sn+1f3(E，Sn),表达输出信号与输入信号、状态变量的关系式,表达了激励信号与输入信号、状态变量的关系式,表达存储电路从现态(Sn)到次态(Sn+1)的转换关系式,7.1 时序逻辑电路概述,2）熟练

48、掌握时序逻辑电路的描述方法（状态表、状态图、波形图、驱动方程、状态方程）,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,同步时序逻辑电路的分析步骤,（1) 了解电路的组成 明确电路的输入、输出信号、触发器的类型等,（4) 确定电路的逻辑功能.,（3) 列出状态表或画出状态图和时序图；,（2) 根据给定的时序电路图,写出下列各逻辑方程式,(a) 输出方程(有几个输出变量就列几个输出方程)；,(b) 各触发器的激励（驱动）方程（多个）;,（c）状态方程（多个）: 将每个触发器的驱动方程代入其特性方程得状态方程.,7.2.1 同步时序逻辑电路的分析,3）掌握时序逻辑电路的分析与设计方法（异步时序逻辑电路的一

49、般设计不做要求）。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,同步时序逻辑电路的设计是分析的逆过程,其任务是根据实际逻辑问题的要求，设计出能实现给定逻辑功能的电路。,同步时序逻辑电路的设计步骤,同步时序电路的设计过程,7.2.2 同步时序逻辑电路的设计,3）掌握时序逻辑电路的分析与设计方法（异步时序逻辑电路的一般设计不做要求）。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(1)根据给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表,(2)状态化简-求出最简状态图,合并等价状态，消去多余状态的过程称为状态化简,等价状态：在相同的输入下有相同的输出，并转换到同一个次态去的两个状态称为等价状态。,7.2.2 同步时序

50、逻辑电路的设计,同步时序逻辑电路的设计步骤,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,(3)状态编码（状态分配）,(4)选择触发器的类型,(6)画出逻辑图并检查自启动能力,给每个状态赋以二进制代码的过程。,根据状态数确定触发器的个数，,(5)求出电路的激励方程和输出方程,7.2.2 同步时序逻辑电路的设计,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,7. 3.1 异步时序逻辑电路的分析,一. 异步时序逻辑电路的分析方法：,分析步骤:,(3）确定电路的逻辑功能。,(2）列出状态转换表或画出状态图和时序图；,(1） 写出下列各逻辑方程式：,b)触发器的激励方程； c) 输出方程 d)状态方程,a)时钟方程,

51、7. 3 异步时序逻辑电路的分析和设计,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,（1）分析状态转换时必须考虑各触发器的时钟信号作用情况,有作用，则令cpn=1；否则cpn=0 根据激励信号或状态方程，确定那些cpn=1的触发器的次态， cpn=0的触发器则保持原有状态不变。,（2）每一次状态转换必须从输入信号所能触发的第一个触发器 开始逐级确定。,注意:,7. 3.1 异步时序逻辑电路的分析,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,8. 常用时序集成器件,1）掌握寄存器、移位寄存器、计数器的功能和工作原理； 2）掌握常用时序器件（74xx290、74xx192、74xx193）的工作特点、使用方法

52、及应用； 3）掌握74xx16174xx2904019340192系列包括功能扩展在内的使用方法； 4）掌握集成计数器运用反馈清零、置数方法结合扩展构成任意进制计数器的应用。,作业：8.3(7-14)、8.5、8.8、8.22, (7-16),(7-17),电子技术基础精品课程数字电子技术基础,同步计数器,异步计数器,加计数器,减计数器,可逆计数器,加计数器,减计数器,可逆计数器,8.1 计数器,1）掌握寄存器、移位寄存器、计数器的功能和工作原理,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,常用集成计数器电路结构及功能简介,8.1.3 集成计数器,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,74LS290

53、集成计数器(二-五-十进制)逻辑功能表,8.1.3 集成计数器,2）掌握常用时序器件（74xx290、74xx192、74xx193）的工作特点、使用方法及应用,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,40192(十进制)/40193(十六进制)逻辑功能表,RD的作用？有效电平？,加计数时钟,8.1.3 集成计数器,减计数时钟,2）掌握常用时序器件（74xx290、74xx192、74xx193）的工作特点、使用方法及应用,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,74LVC161逻辑功能表,/PE为同步,8.1.3 集成计数器,3）掌握74xx16174xx2904019340192系列包括功能扩

54、展在内的使用方法；,关键：控制信号、CP、进位信号的连接。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,用集成计数器构成任意进制计数器,设已有N进制计数器M进制,方法：反馈清零法，反馈置数法，反馈置零法 等三种。,NM，一片N进制集成计数器；NM，用多片N进制集成计数器。,8.1.4 集成计数器的应用,4）掌握集成计数器运用反馈清零、置数方法结合扩展构成任意进制计数器的应用,注意： 控制信号(清零、预置数)分高/低电平有效，有同步/异步(与CP有无关系)之分； 同步、异步的控制状态前后相差一个状态： 同步：控制状态是循环体内最后一个状态； 异步：控制状态是循环体外下一个状态。 控制信号低电平有效：将

55、控制状态中为1的Q经与非门接控制信号端； 控制信号高电平有效：将控制状态中为1的Q经与门接控制信号端。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,（1）反馈置零法和反馈清零法,异步清0,接/CR端,同步置0,接/PE端,异步置0,接/PE端,方法：,对于同步置数端，利用第M-1计数值产生预置数控制信号。,对于异步置数端和异步复位端，利用第M个计数值产生控制信号。,为什么？同步、异步有什么不同？,8.1.4 集成计数器的应用,设已有N进制计数器M进制,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,同步置数,(2) 预置数法,反馈置数法原理：利用同步或异步置数端。通过给计数器重复置入某个初值的方法跳过N-M个

56、状态。,异步置数,适用于有预置数功能的计数器。 利用最后一个计数值产生预置数/PE控制信号。,方法：对于同步置数计数器：将最后一个计数值中为1的位经与非门连接于置数/PE端，置入的数据可以为00001111中的任何。,如果预置数控制信号是异步呢？会有什么不同？,8.1.4 集成计数器的应用,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,由3/8译码器74138和与非门构成逻辑函数发生器真值表为：,*例：利用四位二进制同步加计数器74161、与非门和3/8译码器74138设计一个序列信号产生器，循环产生序列脉冲1101001。,解：设计思路：循环产生序列脉冲1101001应使用7进制计数器，后接逻辑函数

57、发生器。,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,1） 锁存器（寄存器）,8.2.1 锁存器,寄存器:是数字系统中用来存储代码或数据的逻辑部件。它的主要组成部分是触发器。,一个触发器能存储1位二进制代码，存储 n 位二进制代码的寄存器需要用 n 个触发器组成。寄存器实际上是若干触发器的集合。,8.2 锁存器和移位寄存器,1）掌握寄存器、移位寄存器、计数器的功能和工作原理,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,8位CMOS寄存器74LV374,8.2.1 锁存器,1）掌握寄存器、移位寄存器、计数器的功能和工作原理,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,移位寄存器是既能寄存数码，又能在时钟脉冲的作用

58、下使数码向高位或向低位移动的逻辑功能部件。,按移动方式分,单向移位寄存器,双向移位寄存器,左移位寄存器,移位寄存器的逻辑功能分类,移位寄存器的逻辑功能,右移位寄存器,8.2.2 移位寄存器,1）掌握寄存器、移位寄存器、计数器的功能和工作原理,按反馈结构分,基本环形移位寄存器,扭环形移位寄存器,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,74HCT194 的功能表,高位移向低位,并入,不变,低位移向高位,8.2.2 移位寄存器,电子技术基础精品课程数字电子技术基础,9 555定时器及多谐振荡器,1）掌握555定时器的内部电路结构及工作原理； 2）掌握555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡

59、电路的应用； 3）掌握不可重复触发和可重复触发的概念； 4）了解常用集成单稳（74xx121）、集成施密特触发器和其它形式的多谐振荡电路（56学时不做要求）。,作业：9.5(8-9),9.9(8-10),9.10,9.12,9.13,9.17(8-11),电子技术基础精品课程数字电子技术基础,引脚5无外加电压时： C1的基准电压为2VCC/3，C2的基准电压为VCC/3。,当VI12VCC/3时，/R=0，当VI2VCC/3时,/S=1，复位Q=0,当VI1VCC/3时,/S=1，保持，Q输出不变。,当VI12VCC/3时，/R=1,当VI2VCC/3时,/S=0，置位，Q=1,当VI12VCC/3时，/R=0，当VI2VCC/3时,/S=0，不定,Q=1,当Q=1时,T截止，Q=0时，T导通。故此555定时器的功能如表：,9.1.1 555定时器内部电路结构及工作原理,引脚