电气数字电子电路(复习1012)

《电气数字电子电路(复习1012)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气数字电子电路(复习1012)（111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、数字电子电路,总复习,要求:,深入掌握数字电路领域的基本概念和基本理论。因为数字电子技术发展迅速，只有深入掌握基本概念和基本理论，才能在新器件、新技术和新工艺出现时迅速跟踪。 熟练掌握数字电路的分析方法和设计方法。分析方法和设计方法是贯穿本课程的主线，是应当掌握的基本功。在关心电路的逻辑功能的同时，还应关心电路的性能，如负载能力、功耗、工作速度和抗干扰能力等。 具有阅读集成电路产品手册的能力。此次考试采取闭卷，试题中出现的集成电路芯片，其功能表应该熟记。,考试题型,选择题： (选择一个正确答案填入括号内，每题2分，共20分 ) 填空题（每空2分，共20分） 判断题(每小题1分，共5分) 化简下

2、列逻辑函数（每小题5分，共10分） 综合题（每小题5分，共15分 分析题（每小题10分，共20分） 设计题（本大题共1小题，共10分）,实验五 组合逻辑电路的设计 计数器 74LVC161 =74HCT161,实验三译码器 74LS138 实验四 数据选择器 74LS151,实验九 555时基电路及其应用,逻辑代数基础,重点掌握: 逻辑代数中的三种基本运算 逻辑代数的基本公式和常用公式 逻辑函数的公式法化简 逻辑函数的卡诺图法化简 具有无关项的逻辑函数及其化简 一般掌握: 码制 逻辑代数的基本定理 逻辑函数及其表示方法,二进制、十进制、八进制、十六进制之间的转换。 基本逻辑运算 与、或、非、同

3、或、异或（真值表、逻辑表达式、符号） 逻辑代数中一些常用的恒等式 三个规则（代入规则）、（反演规则）和（对偶规则）p41-42 ） 逻辑代数代数化简方法-最简与或式 卡诺图化简 最小项的一些性质（逻辑函数的表达式不是唯一的，但是最小项的表达式是唯一的，真值表也是唯一的） 举例几个变量有几个最小项 几个概念：逻辑相邻、最小项、对偶式、与或式、,占空比 Q - 表示脉冲宽度占整个周期的百分比,几个主要参数:,上升时间tr 和下降时间tf -从脉冲幅值的10%到90% 上升 下降所经历的时间( 典型值ns ),脉冲宽度 (tw )- 脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间,周期 (T) - 表示两个

4、相邻脉冲之间的时间间隔,1.1.4 数字信号的描述方法,下页,返回,一、 逻辑函数,各种逻辑关系中，输入与输出之间的函数关系， 称为逻辑函数。,表示为：,变量和输出（函数）的取值只有0和1两种状态， 这种逻辑函数是二值逻辑函数。,三种基本逻辑运算的图形符号,与,或,非,4. 几种常用复合逻辑运算,1)与非运算,1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算,2)或非运算,1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算,3.与或非,图形符号：,与或非逻辑表达式：,3 ) 异或逻辑,若两个输入变量的值相异，输出为1，否则为0。,1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算,4 ) 同或运算,若两个输入变量的值相同，输出为1，否则为

5、0。,同或逻辑表达式,1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算,二、逻辑函数的表示方法,常用的表示方法,逻辑真值表逻辑函数式（逻辑式或函数式）逻辑图卡诺图,例 三人表决电路： 三人A、B、C当中有两人或两人以上同意时， 表决结果Y为通过，否则表决结果Y为没通过， 表决结果Y的状态（通过与没通过）是 三人A，B，C状态（同意与不同意）的函数。,逻辑函数为：,三人表决电路真值表,输入变量A、B、C为1表示同意，为0表示不同意，输出变量Y 为1表示通过，为0表示没通过。,三人表决真值表,例 ：将下图所示真值表转换为逻辑函数式。,1.6 逻辑函数的建立及其表示方法,一般方法：,将逻辑函数中各变量之间的与、或

6、、非等逻辑关系， 用图形符号表示出来，就可画出表示函数关系的逻辑图。,根据逻辑表达式画出逻辑图,从逻辑图写出逻辑式,一般方法:从输入端到输出端逐级写出每个图形符号对应的逻辑式，即可得到对应的逻辑式。,将真值表中的变量和函数的对应值分别用高、低电平表示,1.6 逻辑函数的建立及其表示方法,一般方法：,根据真值表画出波形图,2.1.1 逻辑代数的基本定律和恒等式,2.1 逻辑代数,2.1.3 逻辑函数的变换及代数化简法,2.1.2 逻辑代数的基本规则,1. 基本公式,.1.1 逻辑代数的基本定律和恒等式,吸收律,2、常用公式,“或-与”表达式,“与非-与非”表达式,“与-或-非”表达式,“或非或非

7、” 表达式,“与-或” 表达式,2.1.3 逻辑函数的变换与代数法化简,1.常见的几种逻辑函数表达式及其相互变换,a.常见的几种逻辑函数表达式,逻辑函数的一般表达式不是 唯一的，而其最小项表达式是唯一的。 化简的意义：根据化简后的表达式构成的逻辑电路简单，可节省器 件，降低成本，提高工作的可靠性。,化简的主要方法：公式法（代数法）；图解法（卡诺图法）；,2.1.3 逻辑函数的代数化简法,门电路,一般掌握 TTL门电路和CMOS门电路的外特性。 2.4.2 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 2.4.4其它类型的TTL门电路(CSC门、三态门) 2.6.2 CMOs反相器的静态输入特性和输出特

8、性 2.6.4其它类型的CMOs门电路 2.2半导体二极管和三极管的开关特性 2.3最简单的与、或、非门,组合逻辑电路,重点掌握: 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 若干常用的组合逻辑电路 要求会分析，会设计 一般掌握: 组合逻辑电路中的竞争一冒险现象,组合逻辑电路特点，与时序逻辑电路有什么不同。体现在电路中最大的不同是没有反馈线路。组合逻辑电路有哪些电路？时序逻辑电路有哪些典型的电路？ 组合逻辑电路的几种表示方法。 组合逻辑电路分析 组合逻辑电路设计 要看图写出表达式，真值表，电路图等等 编码器 （优先编码器特点） 译码器(如实现函数) , 会设计组合逻辑电路,功能表要会画，电路图要会画。数

9、据选择器（如实现函数） 几个输入线几个输出线？ 看一些例子 组合逻辑电路：几种典型电路。编码器、 译码器、 数据选择器件、加法器、数值比较器数据分配器,2. 组合逻辑电路的分析步骤：,4.1组合逻辑电路分析,(1) 由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；,(2) 化简和变换逻辑表达式；,(3) 列出真值表；,(4) 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,分析举例一,分析图中所示电路的逻辑功能 P129 例,1写表达式,2真值表,3确定逻辑功能,符合电路 判断三个输入信号是否相同的电路,解,试分析下图所示组合逻辑电路的

10、逻辑功能。,解：1、根据逻辑电路写出各输出端的逻辑表达式，并进行化简和变换。,X = A,分析举例四,2、列写真值表,X = A,真值表,这个电路逻辑功能是对输入的二进制码求反码。最高位为符号位，0表示正数，1表示负数，正数的反码与原码相同；负数的数值部分是在原码的基础上逐位求反。,3、确定电路逻辑功能,组合逻辑电路的设计：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。,电路要最简：所用器件数最少；器件种类最少；器件之间的连线也最少。,4.2 组合逻辑电路的设计,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；,2、根据逻辑描述列出真值表；,3、由真值表写

11、出逻辑表达式;,5、 画出逻辑图。,（1） 采用SSI-与或式：乘积项少；乘积项所含变量数少；,4、根据器件的类型,简化和变换逻辑表达式,（2） 采用MSI-所用芯片数最少;,组合逻辑电路的设计步骤,设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。正常情况下，红、黄、绿灯只有一个亮，否则视为故障状态，发出报警信号，提醒有关人员修理。,解 逻辑抽象,输入变量：,1 - 亮,0 - 灭,输出变量：,R（红） Y（黄） G（绿）,Z（有无故障）,1 - 有,0 - 无, 列真值表,R Y G,Z,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,1,0,0,1

12、,0,1,1,1,设计举例一,P130 例,卡诺图化简,R,YG,0,1,00,01,11,10,1,1,1,1,1,设计举例一, 画逻辑图,设计举例一,4.4 常用组合逻辑集成电路,1.)编码器 (Encoder)的概念与分类,编码：赋予二进制代码特定含义的过程称为编码。,如：8421BCD码中，用1000表示数字8,如：ASCII码中，用1000001表示字母A等,编码器：具有编码功能的逻辑电路。,4.1.1 编码器,编码器的概念： 在数字系统里，为了区分一系列不同的事物，将其中的每个事物用一个二值代码表示，把二进制码按一定的规律编排，使每组代码具有一定的含义，称为编码。,能将每一个编码输

13、入信号变换为不同的二进制的代码输出。,如8线-3线编码器：将8个输入的信号分别编成 8个3位二进 制数码输出。,如BCD编码器：将10个编码输入信号分别编成10个4位码输出。,编码器的逻辑功能：,1)编码器 (Encoder)的概念与分类,编码器的分类：普通编码器和优先编码器。,普通编码器：任何时候只允许输入一个有效编码信号，否则输出就会发生混乱。,优先编码器：允许同时输入两个以上的有效编码信号。当同时输入几个有效编码信号时，优先编码器能按预先设定的优先级别，只对其中优先权最高的一个进行编码。,1)编码器 (Encoder)的概念与分类,二进制编码器的结构框图,普通二进制编码器,1、编码器的工

14、作原理,(1) 4线2线普通二进制编码器 (设计),编码器的输入为高电平有效。,1、编码器的工作原理,I0 I3为1时,表示有编码请求,译码器的分类：,译码：译码是编码的逆过程，它能将二进制码翻译成代表某一特定含义的信号.(即电路的某种状态),1 译码器的概念与分类,译码器：具有译码功能的逻辑电路称为译码器。,唯一地址译码器,代码变换器,将一系列代码转换成与之一一对应的有效信号。,将一种代码转换成另一种代码。,二进制译码器 二十进制译码器 显示译码器,常见的唯一地址译码器：,4.4.2 译码器/数据分配器,1、二进制译码器,二进制译码器的输入是一组二进制代码， 输出是一组与输入代码一一对应的高

15、、低电平信号。,输 入 信 号,输 出 信 号,译码器的功能：将每个输入的二进制代码译成对应的高、低电平信号输出。,当使能输入端EI为有效电平时，对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端则为相反电平。,4.4.2 译码器/数据分配器,2线 - 4线译码器的逻辑电路(分析）,00,4.4.2 译码器/数据分配器,逻辑符号说明,逻辑符号框外部的符号，表示外部输入或输出信号名称，字母上面的“”号说明该输入或输出是低电平有效。符号框内部的输入、输出变量表示其内部的逻辑关系。,4.4.2 译码器/数据分配器,(b) 74HC138(74LS138)集成译码器,引脚图,示意框图,4.4.2 译码器/数据分配器,74HC138集成译码器功能表,4.4.2 译码器/数据分配器,4.4.2 译码器/数据分配器,1、已知下图所示电路的输入信号的波形试画出译码器输出的波形。,译码器的应用,基于这一点用该器件能够方便地实现三变量逻辑函数。,3、用译码器实现逻辑函数。,. . .,当E3 =1 ，E2 = E1 = 0时,4.4.2 译码器/数据分配器 P148 例,用一片74HC138实现函数,首先将函数式变换为最小项之和的形式,在译码器的输出端加一个与非门，即可实现给定的组合逻辑函数.,4.4.2 译码器/数据分配器,