数字电路基础知识ppt课件

《数字电路基础知识ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电路基础知识ppt课件（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第8章数字电路基础知识 本章学习目标 12 1数字电路概述 12 2二进制数 12 3基本逻辑门电路 12 4组合逻辑门电路 12 5逻辑代数及其在逻辑电路中的应用 本章小结 本章学习目标 了解数字电路的特点 理解数字信号与模拟信号的区别 2 掌握二进制数的表示方法以及二进制数的四则运算 3 掌握基本逻辑门电路的逻辑功能 图形符号 真值表 逻辑函数表达式 4 掌握简单组合逻辑门电路的逻辑功能 图形符号 了解数字集成电路的特点及参数 理解逻辑代数的基本定律 掌握用逻辑代数化简组合逻辑电路的方法 12 1数字电路概述 12 1 1数字电路及其特点 12 1 2数字电路的发展和应用 12 1 1数字

2、电路及其特点 电子线路中的电信号有两大类 模拟信号和数字信号 1 概念 模拟信号 在数值上和时间上都是连续变化的信号 数字信号 在数值上和时间上不连续变化的信号 模拟电路 处理模拟信号的电路 数字电路 处理数字信号的电路 2 数字电路特点 1 电路中工作的半导体管多数工作在开关状态 2 研究对象是电路的输入与输出之间的逻辑关系 分析工具是逻辑代数 表达电路的功能主要用真值表 逻辑函数表达式及波形图等 12 1 2数字电路的发展和应用 数字电路的发展 与器件的改进密切相关 集成电路的出现 促进了数字电路的发展 数字电路的应用 范围广泛 国民经济许多部门中都大量应用数字电路 12 2二进制数 二进

3、制数的四则运算 例13 1 1 1001 2 11 2 在时序电路中 采用两个数码的二进数作为电路计数基础 二进制数 只有0和1两个数码 其进位规则是 逢二进一 1 加法运算 解 1001 2 11 2 1100 2 2 减法运算 例13 1 2 11001 2 110 2 解 11001 2 110 2 10011 2 3 乘法运算 4 除法运算 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 二进制 十进制的互换规则 1 二进制

4、化为十进制 方法 为 乘权相加法 例13 1 5 把二进制数11101转换为十进制数 解 11101 2 1 24 1 23 1 22 0 21 1 20 10 16 8 4 0 1 10 29 10 2 十进制化为二进制 方法 为 除2取余倒记法 例13 1 6 把十进制数37转换为二进制数 解 37 10 100101 2 动画十 二进制转换1 12 3基本逻辑门电路 12 3 1关于逻辑电路的几个规定 12 3 2与门电路 12 3 3或门电路 12 3 4非门电路 各种逻辑门电路是组成数字电路的基本单元 基本的逻辑关系 与逻辑 或逻辑和非逻辑 12 3 1关于逻辑电路的几个规定 一 逻

5、辑状态的表示方法 用数字符号0和1表示相互对立的逻辑状态 称为逻辑0和逻辑1 常见的对立逻辑状态示例 应用时 高电平应大于或等于VSH 低电平应小于或等于VSL 二 高 低电平规定 用高电平 低电平来描述电位的高低 高低电平不是一个固定值 而是一个电平变化范围 单位用 V 表示 在集成逻辑门电路中规定 标准高电平VSH 高电平的下限值 标准低电平VSL 低电平的上限值 三 正 负逻辑规定 正逻辑 用1表示高电平 用0表示低电平的逻辑体制 负逻辑 用1表示低电平 用0表示高电平的逻辑体制 12 3 2与门电路 一 与逻辑 1 与逻辑关系 当决定一件事情的几个条件全部具备后 这件事情才能发生 否则

6、不发生 2 与门电路 3 逻辑符号 A B 输入端 Y 输出端 二 工作原理 1 工作原理 动画与门电路 2 逻辑函数式 Y A B 或Y A B 或Y AB 与门真值表 3 真值表 真值表 表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑对应关系的表 4 逻辑功能 有0出0 全1出1 说明 输入端不论是几个 逻辑关系相同 例 Y ABCD 当决定一件事情的几个条件中只要有一个条件得到满足 这件事情就会发生 一 或逻辑 1 或逻辑关系 2 或门电路 3 逻辑符号 12 3 3或门电路 动画或门电路 二 工作原理 2 逻辑函数式Y A B 1 工作原理 VA 0V VB 0V V1 V2均截止 Y 12

7、V VA 6V VB 0V V1导通 V2截止 Y 6V VA 0V VB 6V V1截止 V2导通 Y 6V VA 6V VB 6V V1 V2均导通 Y 6V 3 真值表 4 逻辑功能 全0出0 有1出1 说明 输入端不论是几个 逻辑关系是相同的 例 Y A B C D 12 3 4非门电路 3 逻辑符号 一 非逻辑 1 非逻辑关系 事情和条件总是相反状态 2 非门电路 二 工作原理 1 工作原理 VA 6V V导通 Y 0 VA 0V V截止 Y VG 2 逻辑函数式为 动画非门电路 3 真值表 4 逻辑功能 有0出1 有1出0 12 4组合逻辑门电路 12 4 1几种常见的简单组合门电

8、路 12 4 2组合逻辑门电路功能特点和数字集成电路简介 实用中常把与门 或门和非门组合起来使用 12 4 1几种常见的简单组合门电路 一 与非门 1 电路组成 在与门后面接一个非门 2 逻辑符号 在与门输出端加上一个小圆圈 3 逻辑函数式 4 真值表 5 逻辑功能全1出0 有0出1 二 或非门 1 电路组成 在或门后面接一个非门 2 逻辑符号在或门输出端加一小圆圈 3 逻辑函数式 4 真值表 5 逻辑功能全0出1 有1出0 三 与或非门 1 电路组成 把两个 或两个以上 与门的输出端接到一个或非门的各个输入端 2 逻辑符号 3 逻辑函数式 4 逻辑功能 当输入端中任何一组全为1时 输出即为0

9、 只有各组输入都至少有一个为0时 输出才为1 5 真值表 与或非门真值表 2 逻辑符号 四 异或门 1 电路组成 3 逻辑函数式 通常写成 4 真值表 异或门真值表 5 逻辑功能 当两个输入端的状态相同 都为0或都为1 时输出为0 反之 当两个输入端状态不同 一个为0 另一个为1 时 输出端为1 6 应用判断两个输入信号是否不同 五 同或门 1 电路组成 在异或门的基础上 最后加上一个非门 2 逻辑符号 3 逻辑函数式 通常写成Y A B 4 真值表 5 逻辑功能 当两个输入端的状态相同 都为0或都为1 时输出为1 反之 当两个输入端状态不同 一个为0 另一个为1 时 输出端为0 6 应用判断

10、两个输入信号是否相同 六 三态门 三态门是在门电路上加一个使能端 输出状态有 高电平 低电平和高阻状态 逻辑符号 时 门电路恢复反相器常态 即Y 使能端 控制输出状态 用途 实现数据传输的控制 Y2 Y3呈高阻态 Y1送数据A1到总线 Y1 Y3呈高阻态 Y2送数据A2到总线 Y1 Y2呈高阻态 Y3送数据到总线 注意 使用时要外接负载电阻 七 OC门 OC门 输出晶体管集电极开路的TTL与非门电路 逻辑符号 逻辑功能 OC门同与非门一样 作用 作为计算机的母线驱动器 动画OC门的结构及应用 12 4 2组合逻辑门电路功能特点和数字集成电路简介 一 组合逻辑门电路功能特点 1 任何时刻的输出状

11、态直接由当时的输入状态决定 2 电路没有记忆功能 二 数字集成电路简介 1 分类 1 晶体三极管型数字集成电路 简称TTL电路 2 场效晶体管数字集成电路 简称MOS电路 2 主要产品系列 3 数字集成电路外形举例 数字集成电路目前大量采用双列直插式外形封装 管脚的编号判读方法 把标志 凹口 置于左方 逆时针自下而上依次读出外引线编号 数字集成电路主要参数有 输出高电平VOH和输出低电平VOL 输入高电平VIH和输入低电平VIL 有时把这两个值的中间值称为输入的阈值电压VIT 输出高电平电流IOH和输出低电平电流IOL 传输延时tPHL和tPLH 它们的平均值称为平均传输延迟时间tpd 扇出系

12、数N 与非门输出端能驱动同类门的数目 例12 4 1 已知某逻辑电路的输入 输出相应波形如图所示 试写出它的真值表和逻辑函数式 逻辑函数式 解 由波形对应关系 列出真值表为 12 5逻辑代数及其在逻辑电路中的应用 12 5 1逻辑代数概述 12 5 2逻辑函数式与组合逻辑电路 12 5 3逻辑代数的基本定律及其应用 12 5 1逻辑代数概述 逻辑代数是研究逻辑电路的数学工具 逻辑变量逻辑代数的变量 在逻辑电路里 输入 输出状态相当于逻辑变量 逻辑变量的表示用大写字母A B C等标记 逻辑变量特征只有0和1两种取值 12 5 2逻辑函数式与组合逻辑电路 1 逻辑函数式 将逻辑变量用逻辑运算符号连

13、接起来的式子 如 运算的次序 如有括号先进行括号里的运算 没有括号则先算非号下的内容 取非后 再按乘 加的次序依次运算 2 组合逻辑电路 仅由基本门电路 在不加反馈的情况下 组成的逻辑电路称为组合逻辑电路 3 逻辑函数与组合逻辑电路转换 例12 5 1 写出逻辑电路的输出Y和输入A B的逻辑关系写成逻辑函数式 解 例12 5 2 根据逻辑函数式画出它的逻辑电路 解 逻辑电路 12 5 3逻辑代数的基本定律及其应用 互补律 逻辑代数具有基本运算定律 运用这些定律可以把复杂的逻辑函数式恒等化简 一 逻辑代数基本定律 交换律 结合律 分配律 反演律 又称摩根定律 注意 逻辑函数等式表示等号两边的函数

14、式代表的逻辑电路所具有的逻辑功能是相同的 二 逻辑函数的化简 代数法 代数法 运用逻辑代数的基本定律和一些恒等式化简逻辑函数式的方法 化简的目的 使表达式是最简式 最简式的含义 乘积项的项目是最少的 且每个乘积项中 变量的个数为最少 化简方法 1 并项法 利用的关系 将两项合并为一项 并消去一个变量 2 吸收法 利用A AB 1的关系 消去多余的项 3 消去法 利用的关系 消去多余的因子 4 配项法 利用的关系 将其配项 然后消去多余的项 例12 5 3 求证 解 例12 5 4 求证 解 例12 5 5 化简 解 三 逻辑代数在逻辑电路中的应用 实现一定逻辑功能的逻辑电路有简有繁 利用逻辑代

15、数化简 可以得到简单合理的电路 例12 5 6 设计一个体现Y AB AC函数式的逻辑电路 解 根据题意 可画出电路 简化电路 化简后得 例12 5 7 设计一个的逻辑电路 解 例12 5 8 变换为与非 与非表达式 并画出对应的逻辑电路图 解 逻辑电路 逻辑函数表达式形式 或 与表达式 与 或表达式 与非 与非表达 或非 或非表达式 与 或 非表达式 本章小结 一 数字电路 是处理在数值上和时间上不连续变化的数字信号的电路 数字电路特点 电路中工作的晶体管多数工作在开关状态 研究对象是电路的输入与输出之间的逻辑关系 分析工具是逻辑代数 表达电路的功能主要用真值表 逻辑函数表达式及波形图等 二

16、 逻辑门电路 1 逻辑状态 有1 0两种逻辑状态 用1表示高电平 用0表示低电平的逻辑体制为正逻辑 用1表示低电平 用0表示高电平的逻辑体制为负逻辑 2 三种基本逻辑门 3 七种组合逻辑门 与非门 或非门 与或非门 异或门 同或门 三态门 OC门 4 研究和简化逻辑函数的工具是逻辑代数 本章重点 掌握与门 或门 非门的逻辑功能及逻辑符号 了解与或非门 同或门 异或门 OC门与三态门等复合门的逻辑功能和逻辑符号 掌握基本逻辑运算 逻辑函数的表示方法 掌握逻辑代数的基本公式 熟练应用公式化简逻辑函数 本章难点 1 各种逻辑关系的含义 2 用公式化简逻辑函数 3 根据函数表达式画出逻辑图 学时分配