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1、电子线路分析与实践,下篇 数字电路分析与实践,数字电路分析与实践,教 材 目 录,数字电路分析与实践,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,教学目的 知识能力：通过学习本任务，掌握电平的概念以及电压与电平的关系。 技能能力：掌握逻辑问题的分析工具和方法。掌握电路的工作原理以及故障的判断法。 社会能力：训练学生工程意识和良好的劳动纪律观念，培养学生认真做事、用心做事的态度。工作积极主动、精益求精。能虚心请教与热心帮助同学，能主动、大方、准确表达自己的观点与意愿。遵守安全操作规程。,数字电路分析与实践,目 录,数字电路分析与实践,知识能力 1. 数字信号与模拟信号 电子电路中有两种不同类型的信号：
2、模拟信号和数字信号。,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,。,a）模拟信号 b）数字信号 图8-1 模拟信号和数字信号,数字电路分析与实践,2.数字电路的发展和分类,数字电路的发展经历了,几个阶段。,数字电路的种类很多，一般可按下列几种方法进行分类： 按有无集成元器件可分为分立元件数字电路和集成数字电路。 按集成度可分为小规模集成数字电路(SSI)、中规模集成数字电路(MSI)、大规模集成数字电路(LSI)和超大规模集成数字电路(VLSI)。 按构成电路的器件可分为TTL数字电路和CMOS数字电路。 按电路中元器件有无记忆功能可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。,电子管,分立元件,集成电路,任
3、务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践, 十进制的基数是10； 十进制数的每一位必定是09十个数码中的一个； 低位数和相邻高位数之间的进位关系是“逢十进一”； 同一数码在不同的数位代表的权不同，权是10的幂。, 二进制的基数是2； 二进制数的每一位必定是0和1两个数码中的一个； 低位数和相邻高位数之间的进位关系是“逢二进一”； 同一数码在不同的数位代表的权不同，权是2的幂。,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,8.2 数制与码制 1.几种数制的表示方法,数字电路分析与实践, 八进制的基数是8； 八进制数的每一位必定是07八个数码中的一个； 低位数和相邻高位数之间的进位关系是“
4、逢八进一”； 同一数码在不同的数位代表的权不同，权是8的幂。, 十六进制的基数是16； 十六进制数的每一位必定是015十六个数码中的一个； 低位数和相邻高位数之间的进位关系是“逢十六进一”； 同一数码在不同的数位代表的权不同，权是16的幂。,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,3. 各种计数制之间的转换,多项式法又称为按位权展开求和方法，适用于任意进制的数转换成十进制数。,例,(3A.6)163161 101606161=(58.375)10,(72.3)8781 280381=(58.375)10,(1101)2
5、123 122021120=(13)10,练习,(2D)16( )10,(56.2)8( )10,(10011)2( )10,19,46.25,45,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,基数乘除法用于把十进制数转换为二进制数。,例,将(44.375)10转换成二进制数。,整数部分除2取余法,解,小数部分乘2取整法,得出：(44.375)10(101100.011)2,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,十进制数转换成八进制数时，常常要先转换成二进制数，然后由二进制再转换成八进制数时比较简单。,例,将上例中的(44.375)10转换成八进制数。,解,已
6、解得(44.375)10=(101100.011)2，转换成八进制数时,1 0 1 1 0 0 . 0 1 1,=（54.3）8, 二进制数转换为八进制数： 将二进制数由小数点开始，整 数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，不够3位补 零，则每组二进制数便对应一位八进制数。, 八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二进制 数表示。,例,(374.26)8=(0 1 1 1 1 1 1 0 0 . 0 1 0 1 1 0)2,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,十进制数转换成十六进制数时，也要先转换成二进制数，然后由二进制再转换成十六进制数时比较简单。,例,还用
7、(44.375)10转换成十六进制数。,解,已知(44.375)10=(101100.011)2，转换成十六进制数时,0 0 1 0 1 1 0 0 . 0 1 1 0,=（2C.6）16, 二进制数转换为十六进制数： 将二进制数由小数点开始， 整数部分向左，小数部分向右，每4位分成一组，不够4位补 零，则每组二进制数便对应一位十六进制数。, 十六进制数转换为二进制数：将每位十六进制数用4位二 进制数表示。,例,(37A.6)16=(0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 . 0 1 1 0)2,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,数码不但可以用来表示数量的的大小
8、，还可以用不表示不同的事物。当用数码作为代号表示事物的不同时，称其为代码。一定的代码有一定的规则，这些规则称为码制。给不同事物赋予一些定代码的过程称为编码。 日常生活中，人们习惯于十进制数码，而数字系统只能对二进制代码进行处理，这就需要用4位二进制数来表示1位十进制数，这种用来表示十进制数的4位二进制代码称为二-十进制代码（Binary Coded Decimal），简称BCD码。,3. 码制,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的 二进制数称为代码。,用四位自然二进制数码中的前10个数码来表示十进制数 码，让各位的权值依次为
9、8、4、2、1，称为8421 BCD码。,2421码，其权值依次为2、4、2、1；5421码，其权值依次为5、4、2、1；余3码，由8421BCD码每个代码加0011得到；循环码的特点是任意相邻的两个数码，仅有一位代码不同，其它位相同。 余3码是一种无权码。由于每一个余3码所表示的二进制数正好比对应的8421BCD码所表示的二进制数多3，故称为余3码。余3码的特点和2421码的特点一样，也是码中的0和9、1 和8、2 和7、3 和6、4 和5的编码互为反码。 以上四种BCD码的代码只对应十进制的09，剩余编码为无效码，无效码也称为冗余码。,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实
10、践,数字电路分析与实践,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,如果我们在逻辑关系中用“1”表示高电平、开关的通和信号的有；用“0”表示低电平、开关的断和信号的无时，采用的逻辑描述为正逻辑；反之为负逻辑。本书如不加特殊说明都是采用正逻辑。逻辑代数是按一定的逻辑关系进行运算的代数，是分析和设计数字电路的数学工具。在逻辑代数，只有和两种逻辑值，有与、或、非三种基本逻辑运算，还有与或、与非、与或非、异或几种导出逻辑运算。,数字电路分析与实践,（1）与逻辑关系,与逻辑的定义：仅当决定事件（Y）发生的所有条件（A，B，C，）均满足时，事件（Y）才能发生。表达式为：,开关A，B串联控制灯泡Y,任务8 声光显
11、示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：,功能表,实现与逻辑的电路称为与门。与门的逻辑符号：,真值表,逻辑符号,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,（2）或逻辑关系,或逻辑的定义：当决定事件（Y）发生的各种条件（A，B，C，)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）就发生。表达式为：,开关A，B并联控制灯泡Y,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,实现或逻辑的电路称为或门。或门的逻辑符号：,Y=A+B,真值表,功能表,逻辑符号,数字电路分析与实践,（3）非逻辑关
12、系,非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（Y）发生的条件（A）满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。表达式为：,开关A控制灯泡Y,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,实现非逻辑的电路称为非门。非门的逻辑符号：,真值表,功能表,逻辑符号,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,（5）与非逻辑关系：逻辑表达式为：,（6）或非逻辑关系：逻辑表达式为：,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,（6）异或逻辑关系：逻辑表达式为,（7）同或逻辑关系 ：逻辑表达式为：,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,F,AB,数字电路分析与实践,2集成逻
13、辑门电路 分立元器件构成的门电路应用时有许多缺点，如体积大、可靠性差等，一般在电子电路中作为补充电路时用到，在数字电路中广泛采用的是集成逻辑门电路。 集成门电路目前主要有两大类，一类是采用晶体管构成的，如TTL集成电路（双极型晶体管）。另一类是由MOS管构成的，通常有NMOS集成电路、PMOS集成电路、用NMOS和PMOS混合构成CMOS集成电路。,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,A=0时，T2、T5截止，T3、T4导通，Y=1。,A=1时，T2、T5导通，T3、T4截止，Y=0。,TTL非门,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,A、B中只要有一
14、个为1，即高电平，如A1，则iB1就会经过T1集电结流入T2基极，使T2、T5饱和导通，输出为低电平，即Y0。,AB0时，iB1、iB1均分别流入T1、T1发射极，使T2、T2、T5均截止，T3、T4导通，输出为高电平，即Y1。,TTL或非门,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,A和B都为高电平（T2导通）、或C和D都为高电平（T2导通）时，T5饱和导通、T4截止，输出Y=0。,A和B不全为高电平、并且C和D也不全为高电平（T2和T2同时截止）时，T5截止、T4饱和导通，输出Y=1。,TTL与或非门,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,与门,或门,异
15、或门,数字电路分析与实践,问题的提出：,为解决一般TTL与非门不能线与而设计的。,A、B不全为1时，uB1=1V，T2、T3截止，Y=1。,接入外接电阻R后：,A、B全为1时，uB1=2.1V，T2、T3饱和导通，Y=0。,外接电阻R的取值范围为：,OC门,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,TTL系列集成电路,74：标准系列，前面介绍的TTL门电路都属于74系列，其典型电路与非门的平均传输时间tpd10ns，平均功耗P10mW。,74H：高速系列，是在74系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd6ns，平均功耗P22mW。,74S：肖特基系列，是在74H系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd3ns，平均功耗P19mW。,74LS：低功耗肖特基系列，是在74S系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd9ns，平均功耗P2mW。74LS系列产品具有最佳的综合性能，是TTL集成电路的主流，是应用最广的系列。,任务8 声光显示逻辑电平测试笔的制作,数字电路分析与实践,TTL与非门主要参数,（1）输出高电平UOH：TTL与非门的一个或几个输入为低电平时的输出电平。产品规范值UOH2.4V，标准高电平USH2.4V。 （2）高电平输出电流IOH：输出为高电平时，提供给外接负载的最大输出电
