1、数字信号：高电平（数字信号：高电平（1表示），低表示），低电平（电平（0表示）。对应三极管工作表示）。对应三极管工作在开关状态：截止（高电平在开关状态：截止（高电平“1”），饱和（电平），饱和（电平“0”）。对）。对元件精度要求不高，容易集成元件精度要求不高，容易集成2022年4月23日湖南科技大学21.1.4 数字系统与模拟系统比较数字系统与模拟系统比较项目模拟数字工作信号工作信号模拟信号：时间、数字模拟信号：时间、数字连续（）如音频信号连续（）如音频信号数字信号数字信号( )离散，如产品离散，如产品件数、信号：件数、信号：0和和1三极管（三极管（T）工作状态工作状态 放大放大 截止、饱和（
2、截止、饱和（T起开关作用）起开关作用）分析方法分析方法 图解法、等效电路法图解法、等效电路法 逻辑代数（布尔）逻辑代数（布尔）研究主要问题研究主要问题 T的放大性能的放大性能 逻辑功能逻辑功能基本单元电路基本单元电路 放大器放大器 门电路、触发器门电路、触发器主要功能主要功能 放大作用放大作用 算术运算、逻辑运算算术运算、逻辑运算 四、数字系统与模拟系统比较四、数字系统与模拟系统比较2022年4月23日湖南科技大学31.2 数制与码制数制与码制数值转换数值转换N到十进制到十进制2.数值转换数值转换(1) 任意进制转换为十进制任意进制转换为十进制(a) 按权展开相加按权展开相加(10101.11
3、)2=1x24+0 x23+1x22+0 x21+1x20+1x2-1+1x2-2 =16+4+1+0.5+0.25=(21.75)10(172.46)8=1x82+7x81+2x80+4x8-1+6x8-2=64+56+2+0.5+0.09375=(122.59375)10(4E6.8)16=4x162+14x161+6x160+8x16-1 =1024+224+6+0.5=(1254.5)102022年4月23日湖南科技大学41.2 数制与码制数制与码制数值转换数值转换N到十进制到十进制整数部分：整数部分：最高位最高位N(N表示进制表示进制)积积+低一位之和低一位之和和和N直至最低位与结果
4、相加为止，而不再乘直至最低位与结果相加为止，而不再乘N(b)多次倍加法多次倍加法以二进制为例：(110110)2=(54)10 (从左边开始从左边开始)(1x2=22+1=3)(step1)(3x2=6 6+0=6) (step2)(6x2=12 12+1=13)(step3)(13x2=2626+1=27)(step4)(27x2=5454+0=54)(step5)一般表达式的整数部分：一般表达式的整数部分：(D)N=（an-1an-2a1a0)N可表示为：(D)N=(an-1xN+an-2)xN+an-3)xN+)xN+a1)xN+a0)N2022年4月23日湖南科技大学5以二进制为例：(
5、0.01101)2=(0.40625)10(从右边开始)(12=0.50.5+0=0.5)(step1)(0.52=0.25 0.25+1=1.25) (step2)(1.252=0.625 0.625+1=1.625)(step3)(1.6252=0.81250.8125+0=0.8125)(step4)(0.81252=0.40625)(step5)1.2 数制与码制数制与码制数值转换数值转换N到十进制到十进制小数部分：小数部分：最低位除最低位除N商与高一位之和商与高一位之和和除以和除以N，直到最高位与商之和除以，直到最高位与商之和除以N为止为止(b)多次倍加法多次倍加法一般表达式的小数部
6、分：一般表达式的小数部分：(D)N=（a-1an2a-m)N可表示为：(D)N=(a-m/N+a-m+1)/N+)/N+a-2)/N+ a-1)/N)N2022年4月23日湖南科技大学61.2 数制与码制数制与码制数值转换数值转换十到十到N进制进制小数部分小数部分：小数连续小数连续N取整，直至积为取整，直至积为1例如：例如：(0.40625)10转换为二进制数转换为二进制数：X2| 0.40625 0.8125 0.625 0.25 0.5 0(MSB)01101 (LSB)最后结果最后结果 = 整数部分整数部分 + 小数综合，小数综合，则：则：(54.40625)10=(110110.011
7、01)2则：则： (0.40625)10 = (0.01101)2 总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学71.2 数制与码制数制与码制数值转换数值转换2N进制互转进制互转(3) 二、八和十六进制间的转换二、八和十六进制间的转换 二与八相互转换二与八相互转换(a) 二进制转八进制二进制转八进制基数：基数：8=23 一位八对应三位二一位八对应三位二例：例：(110 011 100 .101)2 = (634.5)8 整数从低位起，小数从高位起，每三位分一组。整数从低位起，小数从高位起，每三位分一组。如果如果不能正好构成三位一组，整数部分高位添零，小数部分低不能正好构成三位一组，整数部分高
8、位添零，小数部分低位添零来补足三位一组。位添零来补足三位一组。如：如：(1010011100.10111)2 = (001 010 011 100.101 110 )2= (1234.56)8总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学81.2 数制与码制数制与码制进制编码进制编码 BCD码1. 1. 二十进制编码（二十进制编码（BCDBCD码）码）(1) 8421 BCD(1) 8421 BCD码码与二进制的权位值一致，最常用与二进制的权位值一致，最常用四位二进制数可组成四位二进制数可组成24=16种代码，从种代码，从16种中选种中选10种表示十进制数有多种方案，常种表示十进制数有多种方案
9、，常用的几种用的几种BCD码见表码见表1-1。如：如：(1001)8421 = 1 8+0 4+0 2+1 1 = (9)10 (0011 0101 1000 0110)8421 = (3586)10(2358)10 = (0010 0011 0101 1000)8421用二进制代码来表示十进制数码的方法叫做二十进制编码。用二进制代码来表示十进制数码的方法叫做二十进制编码。总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学91.2 数制与码制数制与码制进制编码进制编码 BCD码十进十进制数制数8421码码 5421码码2421码码（A）2421码码（B）余余3码码余余3循环码循环码格雷码格雷码00
10、000 00000000000000110010000010001 00010001000101000110000120010 00100010001001010111001130011 00110011001101100101001040100 01000100010001110100011050101 10000101101110001100011160110 10010110110010011101010170111 10100111110110101111010081000 10111110111010111110110091001 110011111111110010101101总9
11、5页/第页2022年4月23日湖南科技大学101.2 数制与码制数制与码制进制编码进制编码循环码循环码2.循环码（格雷玛）循环码（格雷玛）是一种无权码，任意两个相邻数所对应的代码之间仅有是一种无权码，任意两个相邻数所对应的代码之间仅有一位不同，从一位不同，从00001000表示十进制表示十进制016。十进制数十进制数循环码循环码十进制数十进制数循环码循环码00000811001000191101200111011113001011111040110121010501111310116010114100170100151000表表1-2 四位循环码（四位循环码（P10）总95页/第页2022年4
12、月23日湖南科技大学111.3 逻辑代数基础逻辑代数基础概念概念一一、逻辑变量与逻辑函数逻辑变量与逻辑函数 A、B：输入变量：输入变量( (逻辑自变量逻辑自变量) )，F:输出输出变量变量( (逻辑因变量逻辑因变量) )，具有逻辑关系：，具有逻辑关系：F = f（A，B）。）。F称为称为A、B的逻辑函数。的逻辑函数。A、B取值取值1或或0，通常称为逻辑，通常称为逻辑1和逻辑和逻辑0，没有数量大小概念，没有数量大小概念，只有两种不同的逻辑验状态。逻辑只有两种不同的逻辑验状态。逻辑1和逻辑和逻辑0用来表示数字系统中用来表示数字系统中两种对立的状态，如电平的高或低、开关的断开或接通、信号的两种对立的
13、状态，如电平的高或低、开关的断开或接通、信号的有或无、电路的导通或截止、灯的亮或灭、一件事情的是或非、有或无、电路的导通或截止、灯的亮或灭、一件事情的是或非、真或假等真或假等 。逻辑函数的表示方法：逻辑函数的表示方法：真值表逻辑验表达式逻辑图卡诺图总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学121.3 逻辑代数基础逻辑代数基础复合运算复合运算异或异或 逻辑表达式 真值表 逻辑电路图 (4) 异或运算异或运算:当两个输入信号A、B值不相同时，输出为1。 符号注：输入为与关系，输出为或关系注：输入为与关系，输出为或关系写写1 1的逻辑表达式，变量取值为的逻辑表达式，变量取值为1 1写原变量写原变
14、量 变量取值为变量取值为0 0写反变量写反变量总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学131.3 逻辑代数基础逻辑代数基础复合运算复合运算同或同或 逻辑表达式 真值表 逻辑电路图 (5) 同或运算：两个输入变量A、B值相同时，输出为1 。 符号异或与同或互为反运算F = A B = AB +A B总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学141.3 逻辑代数基础逻辑代数基础逻辑代数的基本公式逻辑代数的基本公式(3) 逻辑代数的特殊规律重叠律重叠律A A = A A + A = A吸收律吸收律A(A + B) = A A + AB = A 反演律反演律(摩根定律摩根定律) 还原律还原律
15、(双重否定律双重否定律) 用真值表证明：BABABAABAA 证明反演律：BAAB与非=非或或非=非与总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学151.3 逻辑代数基础逻辑代数基础逻辑代数的基本公式逻辑代数的基本公式冗余（多余项）定理冗余（多余项）定理 证明证明：AB +AC + BC = AB +AC + BC(A +A) = AB +AC + ABC +ABC= (AB + ABC) + (AC +ABC) = AB(1+C)+AC (1+B)= AB +AC 两个与项两个与项分别分别包含了包含了一个变量一个变量的的原变量原变量和和反变量反变量，而，而这两个与项的这两个与项的其余因子其
16、余因子构成了构成了第三个与项或为第三个与项第三个与项或为第三个与项的部分因子的部分因子，则，则第三个与项是多余的第三个与项是多余的，可以消去，称为冗，可以消去，称为冗余定理。余定理。 如：AB +AC + BC = AB +AC 总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学161.3 逻辑代数基础逻辑代数基础基本规则基本规则 (2) 反演规则 由原函数由原函数F 求反求反函数函数 F F （取非）的（取非）的过程叫反演过程叫反演 利用摩根定律求反函数利用摩根定律求反函数 F F 例如：已知例如：已知求反求反 F F DBCABF)(解：DBCADBCBBCADBCBADBCABDBCABDB
17、CABF)()( 反演规则反演规则 +01xx三变三变三变后所得的新的函数式即为三变后所得的新的函数式即为 F F总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学171.3 逻辑代数基础逻辑代数基础基本规则基本规则 求函数的对偶式求函数的对偶式F对函数中的对函数中的变量：变量：+10对偶式对偶式F两不变：两不变：(1) 公共非号不变公共非号不变 (2) 原函数运算先后顺序不变原函数运算先后顺序不变注：求注：求F 时不需要将原变量和反变量互换时不需要将原变量和反变量互换(3) 对偶规则总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学181.3.4 逻辑代数基础逻辑代数基础常用公式常用公式(4) AB
18、 + AC +BC= AB + AC推论：推论： AB +AC +BCDE= AB + AC证明过程见前面的冗余项定理证明：证明：同理可证明：ABBABABABABABABABABA)(BABAABBA(5) 即：BABAABBAABBABABA BABABABA 双重否定定律双重否定定律摩根定律摩根定律摩根定律摩根定律互补定律互补定律总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学191.3.4 逻辑代数基础逻辑代数基础常用公式常用公式根据根据异或运算异或运算的定义，可证明下列异或运算的公式是正确的：的定义，可证明下列异或运算的公式是正确的： 交换律：交换律：A B = B A 结合律：结合律
19、：(A B) C = A (B C) 分配律：分配律：A(B C) = AB AC 常量与变量之间的异或运算：常量与变量之间的异或运算：A A = 0； A A =1； A 0 = A； A 1 = A (6) 多变量异或关系：多变量异或关系： 多变量异或运算中，变量为多变量异或运算中，变量为1的的个数为奇数，运算结果为个数为奇数，运算结果为1；多变量异或运算中，变量为多变量异或运算中，变量为1的的个数为偶数，运算结果为个数为偶数，运算结果为0，与变量，与变量为为0的个数无关。的个数无关。 (7) 同或运算：同或运算：运算结果与异或运算的结果相反AA00AAAA1总95页/第页2022年4月2
20、3日湖南科技大学201.3.5 逻辑代数基础逻辑代数基础最简形式最简形式1. 逻辑函数的最简形式逻辑函数的最简形式同一逻辑函数可以写成各种不同形式的逻辑表达式。与或表达式与非与非表达式或与非表达式 与或非表达式与非与表达式或与表达式或非或非表达式 总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学21例1：化简F1。1.3.5 逻辑代数基础逻辑代数基础 化简方法化简方法吸收法吸收法 2 逻辑函数的代数化简法逻辑函数的代数化简法利用吸收公式利用吸收公式A+AB = A和和AB + AC + BC = AB + AC，消，消去多余的乘积项。去多余的乘积项。(1) 吸收法BCDACBBCAAF)(1)(
21、)(DACBBCABCABCADACBBCABCA)()(BCA2022年4月23日湖南科技大学22总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学23例2：化简F1。1.3.5 逻辑代数基础逻辑代数基础 化简方法化简方法消去法消去法利用：利用：A + AB = A + B，消去乘，消去乘积项中多余的因子积项中多余的因子(2) 消去法BCABCABBCAABBBCAABF)()(1例3：化简F2。CDBABACDBAABCDBABAF2CDBABABABA)(CDBAABBABA)()(总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学24例4：化简F1。1.3.5 逻辑代数基础逻辑代数基础 化简方
22、法化简方法并项法并项法利用公式利用公式AB + A B = A将两将两项合并为一项项合并为一项(3) 并项法例5：化简F2。1)(1BCBCBCAABCBCBCAABCF)()(2CBCBACBBCAFCBACABCBAABCABBABAAB)()()(CCBACCAB互补定律互补定律利用利用ABAAB总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学25例6：化简F1。1.3.5 逻辑代数基础逻辑代数基础 化简方法化简方法配项法配项法利用公式利用公式A+A = A、A + A=1、A A = 0、AA = 0、AB + AC + BC = AB + AC 增设增设BC项化简。项化简。(4) 配项
23、法)()(CCBACBAACBBABACBCBBAF1CACBBA总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学26例1-7：化简F1。增加冗余项BCD1.3.5 逻辑代数基础逻辑代数基础 化简方法化简方法综合运用综合运用运用基本规则和常用公式进行化简运用基本规则和常用公式进行化简化简法综合运用ABCCDBCDADBCCBAF1)(BCDABCCDACDBDBCCBAABCCDABCDCDBBCDDBCCBA)()(ABCCDACDBCCBACDBCCBACDCCAB)(CDBCBA再加一个BCD利用A + AB = A)()(CDACDABCBCCBA利用A +AB = A + B总95页/
24、第页2022年4月23日湖南科技大学27例1-8：化简逻辑函数化简逻辑函数F 1= A B + B C + BC + AB 方法方法1:方法方法2:1.3.5 逻辑代数基础逻辑代数基础 化简方法化简方法综合运用综合运用运用基本规则和常用公式进行化简运用基本规则和常用公式进行化简化简法综合运用CABACBCBBAF1CABACBBACABACBCABACBCBBAF2CABACBBACACBBA总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学281.3.5 逻辑代数基础逻辑代数基础 化简方法化简方法小结小结代数化简的特点1.逻辑函数化简的结果有时不唯一；2.不受变量数目的限制；(优点)3.无一定规
25、律可循，需要熟练运用公式，有时难以判断化简结果是否最简；(缺点)代数化简小结图形化简法卡诺图化简法利用卡诺图可以简便、直观地化简函数，容易判断是否得到最简与或表达式，与代数法相比，无需记住大量公式，也不存在化简路径，所以广泛应用于数字逻辑电路的分析和设计中。第3次作业:1-10F4、F5、F8 ；1-11F3；1-12F3；1-13。总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学291.3.6 逻辑代数基础逻辑代数基础 化简方法化简方法卡诺图的画法卡诺图的画法 三变量卡诺图三个变量：三个变量：A、B、C 最小项数：最小项数：23=8 四变量：24 = 16总95页/第页2022年4月23日湖南
26、科技大学301.4 正负逻辑的逻辑符号的变换正负逻辑的逻辑符号的变换 逻辑符号逻辑符号六、正负逻辑的逻辑符号六、正负逻辑的逻辑符号(1) 正负逻辑的逻辑符号正负逻辑的逻辑符号由前面分析可知，数字电路的两种状态高电平和低电平状态可分别用二进制的0和1表示。形成了两种逻辑体制，正逻辑和负逻辑。正逻辑逻辑1表示高电平，逻辑0表示低电平负逻辑逻辑0表示高电平，逻辑1表示低电平混合逻辑同时采用两种逻辑体制数字电路中无特殊说明，通常都取正逻辑体制。总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学312.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路二极管二极管与门电路与门电路2.2.二极管电路二极管电路(1)二极管与门总
27、95页/第页2022年4月23日湖南科技大学322.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路二极管二极管或门电路或门电路(2)二极管或门总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学332.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路三极管三极管开关特性开关特性2.1.3 三极管和三极管非门电路三极管和三极管非门电路1.1.三极管的开关特性三极管的开关特性三种工作状态A.截止状态.Je 、Jc皆反偏，皆反偏， ib=0，ic=0.VO = VCE = VCC - iCRC VCC.可靠截止条件：可靠截止条件：VBE 0V。 B.放大状态. Je正偏正偏 , Jc反偏反偏, iC = iB；.VO=VCE=VCCi
28、CRC ，iC与与iB增增加加VO减小。减小。C.饱和状态.Je正偏正偏 .Jc正偏；正偏；.iB = IBS = ICS / ；.iC=ICS= (VCC 0.7V)/RC VCC/RC；.VCES一般为一般为0.1V 0.3V。三极管三极管B-E和和C-E之间相当于一个闭合之间相当于一个闭合的开关。的开关。总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学342.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路三极管三极管非门电路非门电路4.4.三极管非门的实现三极管非门的实现总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学352.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路二极管门电路的缺点二极管门电路的缺点二极管与门和
29、或门电路的缺点：二极管与门和或门电路的缺点：(1)在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的情况。情况。(2)负载能力差。负载能力差。总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学362.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路二极管门电路的改进二极管门电路的改进解决办法：将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学372.2 TTL逻辑门逻辑门 TTL集成门电路集成门电路(2) 几个重要参数输出高电平电压VOH在正逻辑体制中代表逻辑在正逻辑体制中代表逻辑“1”的输出电压。的输出电压。VOH的理论值为
30、的理论值为3.6V，产品规定输出高电压的最小值，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4V。输出低电平电压VOL在正逻辑体制中代表逻辑在正逻辑体制中代表逻辑“0”的输出电压。的输出电压。VOL的理论值为的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4V。关门电平电压VOFF是指输出电压下降到是指输出电压下降到VOH（min）时对应的输入电压。时对应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压，用，用VIL（max）表示。产品规定表示。产品规定VIL（max）=0.8V。开门
31、电平电压VON是指输出电压下降到是指输出电压下降到VOL（max）时对应的输入电压。时对应的输入电压。即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电平电压，用，用VIH（min）表示。产品规定表示。产品规定VIH（min）=2V。注意注意:这里的规定与这里的规定与P54的的”2.输入端噪声容限输入端噪声容限”上一行的说明有区别。上一行的说明有区别。总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学382.2 TTL逻辑门逻辑门 TTL集成门电路集成门电路(2) 几个重要参数(续)阈值电压Vth电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，即决电压传输特性的过渡区所
32、对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。 近似地：近似地：VthVOFFVON 即即ViVth，与非门关门，输出高电平；，与非门关门，输出高电平； ViVth，与非门开门，输出低电平。，与非门开门，输出低电平。 Vth又常被形象化地称为又常被形象化地称为门槛电压。Vth的值为的值为1.1V1.2V。总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学392.2 TTL逻辑门逻辑门 TTL集成门电路集成门电路其它功能其它功能2.2.4 TTL2.2.4 TTL门电路的其他类型门电路的其他类型集电极开路门集电
33、极开路门(OC(OC门门) )在工程实践中，有时需要将几个门的输出端在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为并联使用，以实现与逻辑，称为线与。普通的普通的TTL门电路不能进行线与门电路不能进行线与。为此，专门生产了一种可以进行线与的门电为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路集电极开路门。路集电极开路门。TTL门无论是门无论是“0”.是是“1”状态，状态，输 出 都 是 低 阻输 出 都 是 低 阻态态.VCC 经两门低通经两门低通到地，有很大电流到地，有很大电流流过输出管流过输出管.产生：产生：1)VOL VSL (0.4V)2)大电流损坏门电大电流损坏门电路路总9
34、5页/第页2022年4月23日湖南科技大学402.2 TTL逻辑门逻辑门 TTL集成门电路集成门电路TTL系列系列 74系列为系列为TTL集成电路的早期产品，属中速集成电路的早期产品，属中速TTL器件。器件。74L系列为低功耗系列为低功耗TTL系列，又称系列，又称LTTL系列。系列。 74H系列为高速系列为高速TTL系列。系列。 74S系列为肖特基系列为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。如图示。系列，进一步提高了速度。如图示。 74LS系列为低功耗肖特系列为低功耗肖特基系列。基系列。 74AS系列为先进肖特基系列为先进肖特基系列，它是系列，它是74S系列的后继系列的后继产品。产品。 74AL
35、S系列为先进低功耗系列为先进低功耗肖特基系列，是肖特基系列，是74LS系列系列的后继产品。的后继产品。肖特基三极管为抗饱和三极管肖特基三极管为抗饱和三极管TTLTTL集成逻辑门电路系列简介集成逻辑门电路系列简介总95页/第页2022年4月23日湖南科技大学412.4 集成逻辑门集成逻辑门 本章小结本章小结1 1最简单的门电路是二极管与门、或门和三极管非门。它们是最简单的门电路是二极管与门、或门和三极管非门。它们是集成逻辑门电路的基础。集成逻辑门电路的基础。2 2目前普遍使用的数字集成电路主要有两大类，一类由目前普遍使用的数字集成电路主要有两大类，一类由NPNNPN型型三极管组成，简称三极管组成
36、，简称TTLTTL集成电路；另一类由集成电路；另一类由MOSFETMOSFET构成，简称构成，简称MOSMOS集集成电路。成电路。 3 3TTLTTL集成逻辑门电路的输入级采用多发射极三级管、输出级集成逻辑门电路的输入级采用多发射极三级管、输出级采用达林顿结构，这不仅提高了门电路的开关速度，也使电路有较采用达林顿结构，这不仅提高了门电路的开关速度，也使电路有较强的驱动负载的能力。在强的驱动负载的能力。在TTLTTL系列中，除了有实现各种基本逻辑功能系列中，除了有实现各种基本逻辑功能的门电路以外，还有集电极开路门和三态门。的门电路以外，还有集电极开路门和三态门。 4 4MOSMOS集成电路常用的
37、是两种结构。一种是集成电路常用的是两种结构。一种是NMOSNMOS门电路，另一类门电路，另一类是是CMOSCMOS门电路。与门电路。与TTLTTL门电路相比，它的优点是功耗低，扇出数大，门电路相比，它的优点是功耗低，扇出数大，噪声容限大，开关速度与噪声容限大，开关速度与TTLTTL接近，已成为数字集成电路的发展方向。接近，已成为数字集成电路的发展方向。 5 5为了更好地使用数字集成芯片，应熟悉为了更好地使用数字集成芯片，应熟悉TTLTTL和和CMOSCMOS各个系列产各个系列产品的外部电气特性及主要参数，还应能正确处理多余输入端，能正品的外部电气特性及主要参数，还应能正确处理多余输入端，能正确
38、解决不同类型电路间的接口问题及抗干扰问题。确解决不同类型电路间的接口问题及抗干扰问题。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学423.2 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计分析方法分析方法3.2 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计3.2.1.分析方法：一般包含4个步骤例例1:组合电路如图组合电路如图所示，分析该电路所示，分析该电路的逻辑功能。的逻辑功能。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学433.2 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计例题分析例题分析解解:(1):(1)由逻辑图逐级写出逻辑表达式。为了写表达式方便，借助中间变量由逻辑图逐级写
39、出逻辑表达式。为了写表达式方便，借助中间变量P P。(2)(2)化简与变换：化简与变换：总95页/第页2022-4-23湖南科技大学443.2 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计例题分析例题分析(3)(3)由表达式列出真值表由表达式列出真值表(4)(4)分析逻辑功能分析逻辑功能 当当A、B、C三个变量不一致时，电路三个变量不一致时，电路输出为输出为“1”，所以这个电路称为，所以这个电路称为“不一致不一致电路电路”。例例3-2:已知组合逻辑电路如图已知组合逻辑电路如图3-3所示，分析该电路的逻辑功能。所示，分析该电路的逻辑功能。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学453.2
40、.2 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法例例3- -3例3-3.设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成盏灯组成 。正常工作情况下，任何时刻点亮的状态只能是红、绿或。正常工作情况下，任何时刻点亮的状态只能是红、绿或(黄加上绿黄加上绿)当当中的一种，当出现其他点亮状态时，电路出现故障，要求逻辑电路发出故障信号，中的一种，当出现其他点亮状态时，电路出现故障，要求逻辑电路发出故障信号，以提醒维护人员前去修理。以提醒维护人员前去修理。取红、黄、绿三盏灯为输入变量取红、黄、绿三盏灯为输入变量:分别用
41、分别用R、A、G表示；表示；解：(1) 进行逻辑抽象规定规定:灯亮时为灯亮时为1，不亮为，不亮为0，故障信号为输出变量，故障信号为输出变量(F)；规定规定:工作正常工作正常F为为0，有故障，有故障F为为1。按题意列真值表。按题意列真值表。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学463.2.2 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法例例3-3(3) 写出逻辑函数表达式。将该逻辑函数填入卡诺图，如图3-5所示，合并最小项，得到最简与-或表达式：F = RG + RG + RA 由真值表可得：F =RAG +RAG + RAG + RAG + RAG (4) 化简逻辑函数总95页/第页20
42、22-4-23湖南科技大学473.2.2 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法例例3-3(5) 根据化简后的表达式画出逻辑电路图 要求全部用要求全部用与非门与非门组成这个逻组成这个逻辑电路时，则应将表达式化为辑电路时，则应将表达式化为与非与非-与非与非的最简形式。这种的最简形式。这种形式通常可以通过将形式通常可以通过将与或表达与或表达式两次求反式两次求反得到，即：得到，即：按照上式可画出全部用与非门按照上式可画出全部用与非门组成的逻辑电路组成的逻辑电路作业：作业：3-4，3-5，3-14.F = RG + RG + RA 总95页/第页2022-4-23湖南科技大学483.3.2 编码
43、器编码器 3. 优先编码器优先编码器经过变换得： 同理可得： 总95页/第页2022-4-23湖南科技大学493.3.3 译码器译码器 1.二进制译码器二进制译码器(3-8译码器译码器)从功能表上可分析出可知：从功能表上可分析出可知：禁止译码，Y1Y7全为高，输入信号无效启动译码，Y1Y7状态由A、B、C决定由此可写出由此可写出3线线-8线译码器线译码器74138各输出函数表达式为：各输出函数表达式为：(c) 3-8译码器管脚图总95页/第页2022-4-23湖南科技大学503.3.3 译码器译码器 2.二二十十进制译码器进制译码器3. 译码器的扩展例题：用两片例题：用两片74138扩展为扩展
44、为4线线16线译码器线译码器分析：分析：4线线16线译码器由线译码器由4根地址输入根地址输入A0A3四个输四个输入和入和Y0Y15十六个输出，十六个输出，而每个而每个3-8译码器为译码器为3输入输入8输出，两片输出，两片74138可实现其可实现其扩展。关键是如何实现对扩展。关键是如何实现对输入的控制。与输入的控制。与3-8译码器译码器类似，类似，4-16译码器应具有译码器应具有译码和禁止译码端。译码和禁止译码端。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学513.3.3 译码器译码器 3. 数字显示译码器数字显示译码器(2).七段显示译码器7448七段显示译码器七段显示译码器7448是一种与是
45、一种与共阴极共阴极数字显示器配合使用的数字显示器配合使用的集成译码器。集成译码器。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学523.3.5.数据选择器数据选择器 3.集成数据选择器集成数据选择器3.3.八选一数据选择器八选一数据选择器74151(T576)74151(T576)(1)真值表总95页/第页2022-4-23湖南科技大学533.3.5.数据选择器数据选择器 3.集成数据选择器集成数据选择器(2)由真值表写表达式当G=0时mi: ABC的最小项例如:ABC=010时，仅有D2的数据被输出，其它项均为0。Y=0，禁止选通数据。Di: 输入数据当G=1时总95页/第页2022-4-23
46、湖南科技大学543.3.5.数据选择器数据选择器 3.集成数据选择器集成数据选择器(3)由逻辑表达式画原理图总95页/第页2022-4-23湖南科技大学553.3.6.数据选择器数据选择器 4.集成电路比较器集成电路比较器低位比较结果向高位输出A3B2A2A1B1A0B0B3B3(AB)Laba=babGNDA0B0B1A1A2B2A3VCCABA=BAB4.集成电路比较器(74LS85)总95页/第页2022-4-23湖南科技大学563.3.6.数据选择器数据选择器 4.集成电路比较器集成电路比较器74LS85的真值表总95页/第页2022-4-23湖南科技大学573.3.7. 加法器加法器
47、 2.多位加法器多位加法器2. 2. 多位加法器多位加法器(1). 串行进位并行相加法器(4位串行进位加法器)进位数C3要经过四级延迟，全加器的个数=相加数的位数。A=A3A2A1A0B=B3B2B1B0Y=A+B=C3S3S2S1S0总95页/第页2022-4-23湖南科技大学583.3.7. 加法器加法器 2.多位加法器多位加法器已知全加器本位和已知全加器本位和Si及进位及进位数信号数信号Ci的逻辑表达式为：的逻辑表达式为： 总95页/第页2022-4-23湖南科技大学593.4 组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险竞争冒险由于延迟时间的存在，当一个输入信号经过多条路径传送后又
48、重新会合到某个门上，由于不同路径上门的级数不同，导致到达会合点的时间有先有后，从而产生瞬间的错误输出。1.产生产生“1”冒险冒险3.4 3.4 组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险一、产生竞争冒险的原因例：例：电路如图，已知电路如图，已知输入波形，画输出波输入波形，画输出波形。形。由于由于G1门的延迟时间门的延迟时间tpd2输出输出端出现了一个正向窄脉冲。端出现了一个正向窄脉冲。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学603.4 组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险2.产生产生“0”冒险冒险可采用代数法来判断一个组合可采用代数法来判断一个组合电路是否存在冒险，电路是
49、否存在冒险，写出的逻写出的逻辑函数并变换成辑函数并变换成:二、冒险现象的识别则存在则存在1 1冒险冒险则存在则存在0 0冒险冒险三.危害：破坏逻辑关系，电路工作不可靠。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学613.4 组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险如果令如果令AC0例例2: 判断函数判断函数 是否存在冒险：是否存在冒险：)(CBBAL 该电路存在该电路存在l冒险冒险四、冒险现象的消除方法1.修改逻辑设计修改逻辑设计(1) 增加冗余项增加冗余项在例在例3.5.1的电路中，存在冒险现象。如在其表达式中增加乘的电路中，存在冒险现象。如在其表达式中增加乘积项积项AB，使其变为：
50、，使其变为：ABBCCAL 则在原来产生冒险的条件则在原来产生冒险的条件AB1时，时，L=1，不会产生冒险。，不会产生冒险。总95页/第页2022-4-23湖南科技大学623.4 组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险(2).变换逻辑式，消去互补变量变换逻辑式，消去互补变量在例在例2中存在冒险现象。如将其变换为中存在冒险现象。如将其变换为则在原来产生冒险的条件则在原来产生冒险的条件AC0时，时，L=0，不会产生冒，不会产生冒险。险。2增加选通信号增加选通信号在电路中增加一个选通脉冲，接到可能产生冒险的门电路在电路中增加一个选通脉冲，接到可能产生冒险的门电路的输入端。当输入信号转换完成
