1、第7章:数字电路基础 p 数字电路概述(introduction to digital circuit)p 逻辑函数及其表示方法(Logic function)p 逻辑函数的化简法(Logic function method)p 基本逻辑门电路(gate circuit)7.1-1 数字与模拟(digital versus analog)p 模拟信号:在时间上和数值上连续(continuous)变化;p 数字信号:在时间上和数值上离散(discrete)变化;p 模拟电路中的器件一般工作在放大区,数字电路中的器件一般 工作在饱和区(saturation)或截止区(nonconducting);
2、p 数字信号一般只有两种逻辑状态(logic states),用0和1表示;表示数字的一位(bit)或逻辑(Boolean logic)TRUE、FALSE,对应电路中为高电平和低电平;高、低电平都有一定的电压范围,如TTL电路,00.8V为低电平,25V为高电平;p 数字电路中的逻辑门(logical gates)简单,速度快、便于集成;数字信号的二值特性,抗干扰(noise immunity)能力强,对元件的精度、电源电压、温度系数等要求不高;p 数字电路研究电路的逻辑功能,主要分析工具是逻辑代数7.1 数字电路概述7.1-1 数字与模拟(digital versus analog)7.1
3、 数字电路概述tu(t)高电平低电平上升沿下降沿正逻辑高电平逻辑“1”低电平逻辑“0”一般情况下,采用正逻辑。负逻辑高电平逻辑“0”低电平逻辑“1”7.1-2 数制(number)p 多位数码中每一位的构成方法,以及从低位到高位的进位规则p 十进制(decimal):每一位:09,进位规则:逢十进一inmikD10p 二进制(binary):每一位:0、1,进位规则:逢二进一inmikD2p 十六进制(hexadecimal):每一位:09,A(10),B(11),C(12),D(13),E(14),F(15)进位规则:逢十六进一inmikD1621012212121202111.101210
4、1161516716101627.2FA7.1 数字电路概述p 二进制-十进制转换:DB)75.5(2121212021)11.101(21012p 十进制 二进制转换:整数转换:十进制数除2之余数即为二进制最低位,商再除2,小数转换:十进制数乘2之整数即为二进制最高位,小数再乘2,00111122.22)(kkkkSnnnnDmmDkkkS2.22)(22117.1 数字电路概述p 十进制 二进制转换:2 173 余数=1=k02 86 余数=0=k12 43 余数=1=k22 21 余数=1=k32 10 余数=0=k42 5 余数=1=k42 2 余数=0=k62 1 余数=1=k7 0
5、BD)10101101()173(0.81252=1.6250 整数=1=k-10.62502=1.2500 整数=1=k-20.25002=0.5000 整数=0=k-30.50002=1 整数=1=k-4BD)1101.0()8125.0(7.1 数字电路概述p 二进制-十六进制转换:4位二进制数恰好有16种状态,小数点为中心,向两边分成 4位一组,不足4位两边补零B)00101011.11100101(p 十六进制 二进制转换:将十六进制数的每一位用等值的4位二进制数代替HBE)2.5(HCAF)6.7(B)01101100.101011110111(p 十六进制与十进制转换:十六进制展
6、开十进制;十进制二进制十六进制7.1 数字电路概述7.1-3 码制(code)p 数码除了可以表示数的大小外,还可以是一种表示事物及其状态 的符号,这时称为代码;编制代码的规则称为码制p 用二进制代码表示十进制数09时,有多种不同的码制,这些代码 称为二 十进制代码,BCD(binary coded decimal)代码8421码余3码2421码5211码余3循环码01234567890000000100100011010001010110011110001001001101000101011001111000100110101011110000000001001000110100101111
7、0011011110111100000001010001010111100010011100110111110010011001110101010011001101111111101010权8421242152117.1 数字电路概述7.2-1 逻辑变量与逻辑函数(logic variable and function)p 一位二进制数码除了可以表示数的大小外,还可以表示两种 不同的逻辑状态(是非、有无等),称二进制数码为逻辑变量。每一种逻辑数只有0和1两种可能的取值(非0即1,非1即0),可以表示为:p 一个函数的自变量为逻辑变量,该函数称为逻辑函数 Y=F(A,B,C)AA、p 二进制数码
8、表示数时的运算,为算术运算;当二进制数码 是逻辑变量时的运算,称为逻辑运算(Boolean calculation)EABCYY=F(A,B,C)7.2 逻辑函数及其表示方法7.2-2 基本逻辑运算(Boolean calculation)p 与逻辑(逻辑乘)运算:Y=ABEABYABY001101010001&ABYYABp 或逻辑(逻辑加)运算:Y=A+BABY0011010101111ABY真值表 逻辑符号 电路YAB真值表 逻辑符号 电路EABY7.2 逻辑函数及其表示方法p 非逻辑(逻辑求反)运算:AY0110p 与非逻辑运算:ABY001101011110真值表 逻辑符号 电路真值
9、表 逻辑符号 逻辑电路图AY EAY1AYYAABY&ABYYAB&ABY17.2 逻辑函数及其表示方法p 或非逻辑运算:ABY001101011000真值表 逻辑符号 逻辑电路图BAY1ABYYABp 异或逻辑运算:BABABAYABY001101010110=1ABYYAB真值表 逻辑符号 逻辑电路图Y1AB11&YAB117.2 逻辑函数及其表示方法p 与或非逻辑运算:p 同或逻辑运算:7.2 逻辑函数及其表示方法DCBAYYABCDCDABY1&BAYBAABABYABY17.2-3 逻辑函数的表示方法p 逻辑真值表:列出输入变量的所有组合与函数值之间的关系表格 直观、简单;变量多时繁
10、琐,不能运用逻辑运算化简;p 逻辑函数表达式:将各变量用与、或、非等运算符组合起来,表示函数值 书写方便、便于化简;输入、输出变量关系不直观;p 逻辑图:用若干基本逻辑符号连接构成逻辑电路图 接近工程实际;p 卡诺图:真值表的一种图示形式,真值图 方便化简逻辑函数,应用广泛;变量多时繁琐7.2 逻辑函数及其表示方法几种表示方法之间的转换:p 设计三人多数(二人或三人通过)表决电路ABCY00001111001100110101010100010111ABCCABCBABCAYBAYC121212112213112213112213112213123123123p 将函数化简:ABBCACYBAYC1231231231231237.2 逻辑函数及其表示方法习题:P278 7-77.2 逻辑函数及其表示方法