《《电工电子技术》――门电路及组合逻辑电路课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电工电子技术》――门电路及组合逻辑电路课件（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第10章 门电路及组合逻辑电路,10.1逻辑代数及应用 10.2 基本门电路 10.3 复合门电路 10.4 TTL集成门电路 10.5* CMOS门电路 10.6 组合逻辑电路 10.7 常用的逻辑器件,10.1 逻辑代数及应用,10.1.1 数制及其转换,1. 数制的基本概念,数码：指的是数制中用来表示基本数值大小的一组固定的符号。例如，十进制有十个数码，分别是1，2，3，4，5，6，7，8，9，0。 基数：指的是进位的标志，其值等于数制所使用数码的个数。二进制的基数为2；十进制的基数为10。 位权：指的是数制中某一位上的1所表示数值的大小（所处位置的权重）。例如，十进制数168，1的位权
2、是100，6的位权是10，8的位权是1。,2. 常用的数制,（1） 十进制。,（2） 二进制。,（3） 十六进制和八进制。,3. 常用数制之间的转换,整数时，二进制数转十进制数的公式为,（1） 十进制与二进制之间的转换。,=,整数时，十进制数转换成二进制数，公式为,第二种情况小数时，二进制与十进制之间的转换：,（1）小数时，二进制数转十进制数的公式为,=,（2）小数时，十进制数转换成二进制数，公式为,第二种情况即有整数又有小数时，二进制与十进制之间的转换。 方法是分开分别计算，然后进行相加运算。,10.1.2 逻辑代数的运算法则,1. 基本逻辑运算,在逻辑运算中有三种基本运算法则，即逻辑“与”
3、（也可称逻辑“乘”）、逻辑“或”（也可称逻辑“加”）和逻辑“非”（也可称逻辑“反”）三种运算。,2. 逻辑代数的基本定律,详见表10.1 逻辑代数的基本定律。,3. 逻辑代数的基本规则,（1） 代入规则。,（2） 反演规则。,（3） 对偶规则。,10.1.3 逻辑函数的化简,最简逻辑函数的两个特点：,（1）函数中的与项（即乘积项）的个数最少；,（2）每个乘积项中的变量个数最少。,逻辑函数的化简一般有两种方法：,一种是代数化简法，运用逻辑函数的基本规则进行化简，其优点是基于现有的逻辑表达式进行化简，其缺点是有时很难判断是否是最简逻辑表达式； 另一种是卡诺图化简法。,代数化简法中常用的方法有：,（
4、1）吸收法。,运用吸收律 消除多余的项。,（2） 并项法。,利用公式 ，消除当中的一些变量。,（3）消去法。,运用吸收律 消除多余的项。,（4） 配项法。,因为 ，可在逻辑函数的某些项中，增加必要的乘积项，再利用上述几种方法进行化简。,10.2 基本门电路,10.2.1 与门电路,与门电路的电路符号如右图所示。,10.2.2 或门电路,或门电路的逻辑符号如右图所示。,10.2.3 非门电路,非门电路的逻辑符号如右图所示。,10.3 复合门电路,这三种电路组合起来才能完成一定的功能，它们组合起来的电路称为复合门电路 。,10.3.1 与非门电路,与非门电路的应用,与非电路符号为：,与非门电路的真
5、值表：,10.3.2 或非门电路,电路符号 ：,或非门的真值表：,10.3.3 与或非门电路,与或非门的电路符号,与或非门电路的表达式为,与或非门电路的真值表 。,10.4 TTL集成门电路,10.4.1 TTL典型集成门电路TTL与非门电路,（1）TTL与非门的电路图 。,1.电路结构和工作原理,（2）TTL与非门电路的逻辑符号。,（3）工作原理，详见书本。,2. TTL与非门电路的技术参数 。,（1）输出高电平,（2）输出低电平,（3）开门电平,（4）关门电平,（5）扇入系数,（6）扇出系数,（7）输入短路电流,（8）高电平输入电流,（9）平均传输延迟时间,（10）空载功耗,3. TTL与
6、非门集成电路芯片,(a) 7400芯片,(b) 7420芯片,10.4.2 TTL集电极开路门(OC门),TTL OC门电路和电路符号,10.5* CMOS门电路,TTL逻辑门电路在实际应用中存在电路的功耗大，线路复杂，集成度受到一定限制等不足之处。CMOS门电路是在TTL门电路问世后，开发出来的又一种广泛应用的数字集成器件，由于所用材料和生产工艺的改进，CMOS门电路与TTL门电路相比，其功耗、抗干扰能力和集成程度度远优于TTL，且工作速度也较快，CMOS门电路有可能超越TTL门电路而成为占主导地位的电子逻辑器件。,10.5.1 CMOS非门电路,CMOS非门电路,10.5.2CMOS与非门
7、电路,CMOS与非门电路,10.6 组合逻辑电路,多个门电路放在一起完成一定功能而形成的电路，称为组合电路。首先我们应该掌握一定的方法，分析组合逻辑电路的能力。再者，我们还得有一定的设计组合逻辑电路的能力。,1. 组合逻辑电路分析的步骤,（1）由组合电路的逻辑图写出组合电路各输出端的逻辑表达式；,（2）运用代数法或卡诺图法化简和变换逻辑表达式；,（3）写出各输出端的真值表；,（4）根据逻辑表达式和真值表对组合逻辑电路进行分析，最后确定其功能。,10.6.1组合逻辑电路的分析,2. 组合逻辑电路分析举例,例题10.6.1,步骤一，写出输出端Y的逻辑表达式为,步骤二，化简，由于上式已经是符合分析的
8、要求了，所以不需要再化简了；,步骤三，根据输出端逻辑表达式，写出真值表。,步骤四，分析真值表后，可发现当输入端A、B、C三个输入变量中，1的取值有奇数个时，输出端Y输出为1，反之，输出端Y输出为0。从真值表分析后可知，该电路可以用来检查3位二进制码的奇偶性，即输入的二进制码含有奇数个1时，其输出信号为有效信号，所以此电路又称为可校验电路。,10.6.2 组合逻辑电路的设计,1. 组合逻辑电路设计的步骤,（1）分析给定的逻辑功能，列出相应的真值表；,（2）根据真值表写出相应的逻辑表达式，并进行化简；,（3）根据化简后的逻辑表达式，画出逻辑电路图。,2. 组合逻辑电路设计举例,例题10.6.3 设
9、计一个三人表决器，实现“少数服从多数”的原则。,步骤一，分析给定的逻辑功能，列出相应的真值表：,步骤二，根据真值表写出相应的逻辑表达式，并进行化简；,步骤三，根据化简后的逻辑表达式，画出逻辑电路图,10.7 常用的逻辑器件,10.7.1 数据选择器,1.数据选择器的定义和功能,数据选择器又称多路选择器或多路开关。它是一个多输入、单输出的逻辑器件。,数据选择器示意图,2.数据选择器的逻辑电路和真值,逻辑表达式为,真值表 ：,3.其他数据选择器,Y=A1A0D0 + A1A0D1 + A1A0D2 + A1A0D3,（1）四选一数据选择器。,芯片74LS153（国产T1153-T4153)双4选1
10、数据选择器。,（2）八选一数据选择器。,74LS151是八选一集成数据选择器，他的管脚图如图,10.7.2 编码器,能够将某一信息（输入）变换成为某一特定代码（输出）的逻辑电路称为编码器。如8421码编码器、二进制编码器、雷格码编码器等。,1.二进制编码器,（1） 4线2线二进制编码器的工作原理。 其示意图如下图所示。,（2） 4线2线二进制编码器的应用,例如，某一抢答现场，要将4个抢答器的输出信号编为二进制代码进行控制，设计一个简单的电路实现此功能。,2. 二十进制编码器,二十进制编码（英文简称为BCD）码，就是指用二进制编码来表示十进制中的0,1，2,3，4,5，6,7，8,9十个数码。由
11、于三个二进制码只有八种状态，4个二进制码有16个状态，要表示十进制中的十个数码至少需要10种状态，所以至少需要4个二进制码来表示十进制编码。从四位二进制中的16种状态中选择十种状态有不同的选择方法，其中比较常见的是“8421 BCD码”。,8421 BCD编码器常用芯片74LS147管脚分配图 ：,10.7.3 译码器,译码器可以理解为是编码器的逆过程，即将某个二进制代码翻译成相应的控制信号，实现一定的功能。实现译码操作的电路称为译码器。,1.二进制译码器,2线-4线译码器电路逻辑图,2.二 - 十进制译码器,二-十进制译码器常用芯片74LS42管脚分配图。,10.7.4 数码显示器,七段式数字显示器，它由七根发光的笔划组成，不同的发光段组合可显示09等数字及其它信息。,译码器可采用CT74LS247七段显示译码器芯片，它输出高电平有效，可以驱动共阴极显示器 。,CT74LS247脉冲计数电路接线图,10.7.5 加法器,1.半加器,半加器的输入端不考虑进位，只考虑两个加数的加法器。,2.全加法器,半加器只有两个输入端，而全加法器的输入端有三个，被加数、加数和进位。,全加器逻辑电路,
