*第1章数字电路基础1-1数的进制及其转换1-2机器码1-3逻辑代数本章小结思考题与习题*1-1数的进制及其转换1-1-1进位计数制1-1-2不同进制之间的转换*1-1-1进位计数制1．十进制数2．二进制数3．八进制与十六进制*1-1-2不同进制之间的转换1．非十进制数转换成十进制数2．二进制和八、十六进制数之间的转换3．十进制数转换成二进制数*1-1-2不同进制之间的转换【例1-1】将十进制数(53)10转换成二进制数。解：最后，得(53)10=(110101)2。十进制小数可以用基数乘法转换成二进制小数，即所谓“乘2取整，顺序排列法”。*1-1-2不同进制之间的转换【例1-2】将(0.872)10转换成二进制数（误差e＜）。解：最后，得(0.872)10=(0.1101)2，转换到第四位则误差小于。*1-1-2不同进制之间的转换4．二进制码（1）二—十进制码十进制数8421码2421码5421码余3码余3循环码012345678900000001001000110100010101100111100010010000000100100011010010111100110111101111000000010010001101001000100110101011110000110100010101100111100010011010101111000010011001110101010011001101111111101010*1-1-2不同进制之间的转换4．二进制码（1）二—十进制码①8421码、2421码、5421码②余3码③余3循环码(见下
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关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
)*1-1-2不同进制之间的转换十进制数循环码十进制数循环码G3G2G1G0G3G2G1G001234567000000000000111100111100011001108910111213141511111111111100000011110001100110*1-1-2不同进制之间的转换4．二进制码（2）循环码（3）字符编码（见下表）*1-1-2不同进制之间的转换字b6b5b4符b3b2b1b00000010100111001011101110000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIDLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUSSP!"#$%&’（）*+’-·/0123456789:;＜=＞?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ［\］Λ-\abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}～DEL*1-2机器码1-2-1原码1-2-2反码1-2-3补码*1-2-1原码数的原码，其符号位表示该数的符号，而数值部分仍用原来的二进制数码表示。数X的原码记作[X]原，例如：X1=+11001[X1]原=[+11001]原=011001X2=-11001[X2]原=[-11001]原=111001*1-2-2反码一个数如果是正数，其反码与原码相同。如果是负数，则除符号位仍为“1”外，将原码中的各位数码凡“1”换成“0”，凡“0”换成“1”即可。数X的反码记作[X]反，例如：X1=+10011[X1]原=010011[X1]反=010011X2=-10011[X2]原=110011[X2]反=101100显然[[X]反]反=[X]原。因此，当已知一个数的反码，欲求其原码时，只要将其反码再求反即可。*1-2-3补码1．补码的概念在二进制中，可利用存放二进制数的寄存器的位数是有限的，运算时可丢失最高位以上数码的特点，引进二进制负数的补码，从而可将减法运算化为加法运算。*1-2-3补码2．补码的求法对负数求补可用“求反加1”的办法，即先求“反”，然后在反码的最低位加1即可。而在机器中实现一个数的反码和加1运算是很方便的。*1-2-3补码3．补码的加、减运算若数码均以补码形式表示，称为补码系统。在补码系统中，加、减运算的结果也应是补码形式表示的数，并遵循两数之和的补码等于两数补码的和这一运算规则，即下列等式成立：[X+Y]补=[X]补+[Y]补*1-2-3补码3．补码的加、减运算三种情况：第一种情况：X≥0Y≥0第二种情况：X＜0Y＜0第三种情况：X和Y符号不同*1-3逻辑代数1-3-1逻辑变量及基本运算1-3-2逻辑代数的基本定律和规则1-3-3逻辑函数的代数化简法1-3-4逻辑函数的卡诺图化简*1-3-1逻辑变量及基本运算1．逻辑变量Y--指示灯A、B--开关指示灯Y亮、灭两种状态取决于开关A、B的通、断两种状态。逻辑变量描述的是事物对立的逻辑状态（如上例中开关的通、断，灯的亮、灭）在逻辑代数中，我们通常用逻辑0和1来表示事物的两种状态，所以逻辑变量与普通代数变量不同的是它的取值只有0和1两种可能，是一种二值变量，逻辑变量用字母表示*1-3-1逻辑变量及基本运算2．三种基本逻辑运算（1）与运算开关A开关B灯Y断断通通断通断通灭灭灭亮与逻辑关系ABY001101010001与逻辑符号与逻辑真值表*1-3-1逻辑变量及基本运算2．三种基本逻辑运算（2）或运算开关A开关B灯Y断断通通断通断通灭亮亮亮ABY001101010111或逻辑关系或逻辑运算图1-3或逻辑关系和符号或逻辑符号*1-3-1逻辑变量及基本运算2．三种基本逻辑运算（2）非运算开关A灯Y断通亮灭AY0110非逻辑关系表非逻辑真值表*1-3-1逻辑变量及基本运算3．逻辑函数、逻辑函数的表示
方法
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及相互转换（1）逻辑函数的定义L=A·B+·L=f(A，B)L为输出逻辑变量；A、B为输入逻辑变量*1-3-1逻辑变量及基本运算3．逻辑函数、逻辑函数的表示方法及相互转换（2）逻辑函数的表示方法①真值表ABY001101011001②逻辑函数表达式Y=·+AB*1-3-1逻辑变量及基本运算3．逻辑函数、逻辑函数的表示方法及相互转换（2）逻辑函数的表示方法③逻辑图④波形图*1-3-1逻辑变量及基本运算3．逻辑函数、逻辑函数的表示方法及相互转换（2）逻辑函数的表示方法⑤卡诺图⑥语言描述上述函数关系可用语言描述：有一个含两个输入变量A、B的逻辑函数L，当输入变量A、B的取值相同时，函数L为1；当输入变量A、B的取值相异时，函数L为0。利用语言所描述的逻辑关系，可写出对应的逻辑表达式并列出真值表*1-3-1逻辑变量及基本运算4．逻辑函数不同表示方法间的相互转换参考课本【例1-8】【例1-9】【例1-10】*1-3-2逻辑代数的基本定律和规则1．基本
公式
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（1）变量和常量的关系公式1A+0=A公式1′A·0=0公式2A+1=1公式2′A·1=A公式3A+=1公式3′A·=0*1-3-2逻辑代数的基本定律和规则1．基本公式（2）与普通代数相似的规律①交换律公式4A+B=B+A公式4′A·B=B·A②结合律公式5（A+B）+C=A+（B+C）公式5′（A·B）·C=A·（B·C）③分配律公式6A·（B+C）=A·B+A·C公式6′A+（B·C）=（A+B）·（A+C）*1-3-2逻辑代数的基本定律和规则1．基本公式（3）逻辑代数的特殊规律①重叠律公式7A+A=A公式7′A·A=A②反演律（摩根定理）公式8公式8′③否定律（还原律）公式9*1-3-2逻辑代数的基本定律和规则2．三个重要规则（1）代入规则（2）反演规则①反演规则是反演律的推广。利用反演规则能更快地求出一个函数的反函数。②利用反演规则求一个函数的反函数时，对于逻辑表达式中的多层“反”号，除单个变量的反变量（如例1-13中的、）应变成原变量外，其他的“反”号应保留不变。③在运用反演规则时，要特别注意运算的优先顺序。*1-3-2逻辑代数的基本定律和规则（3）对偶规则3．若干常用公式A·B+A·=AA+AB=AA+B=A+BAB+C+BC=AB+C*1-3-3逻辑函数的代数化简法1．逻辑函数的五种表达式与-或表达式，与-或表达式，非-与非表达式，或非-或非表达式，与-或-非表达式（1）将与-或表达式转换为与非-与非表达式（2）将与-或表达式转换为或非-或非表达式（3）将与-或表达式转换为与-或-非表达式*1-3-3逻辑函数的代数化简法2．化简的意义和最简的概念3．代数法化简与-或表达式（1）合并项法（2）吸收法（3）消去法（4）配项法*1-3-4逻辑函数的卡诺图化简1．逻辑函数的最小项及其表达式（1）最小项及其性质BAAAB变量m0m1m2m3m4m5m6m7ABCCBCCABC0000010100111001011101111000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001A、B、C3个逻辑变量所有最小项的真值表*1-3-4逻辑函数的卡诺图化简1．逻辑函数的最小项及其表达式（1）最小项及其性质最小项有如下性质：①对于任意一个最小项，只有一组变量取值使它的值为1，而在变量取其他各组值时，这个最小项的值都为0。②对于变量的任一组取值，任意两个最小项的乘积为0。③对于变量的任一组取值，全体最小项之和为1。*1-3-4逻辑函数的卡诺图化简1．逻辑函数的最小项及其表达式（2）逻辑函数的最小项表达式任何一个逻辑函数都可以写成与或表达式。只要在不是最小项的乘积项中乘以（x+)，补齐所缺的因子，便可得到这个函数的最小项表达式*1-3-4逻辑函数的卡诺图化简2．用卡诺图表示逻辑函数（1）最小项的卡诺图二变量卡诺图三、四变量卡诺图*1-3-4逻辑函数的卡诺图化简2．用卡诺图表示逻辑函数（2）逻辑函数的卡诺图*1-3-4逻辑函数的卡诺图化简3．用卡诺图化简逻辑函数（1）化简的依据：可利用AB+A=A公式，把“互反”的变量消去，将两项复合为一个乘积项（2）化简的方法（3）化简的步骤*1-3-4逻辑函数的卡诺图化简4．具有无关项逻辑函数的化简（1）无关项（2）具有无关项逻辑函数的化简*本章小结1．数字系统中常用的二进制数及其运算规律。八进制数和十六进制数可以认为是二进制数的简化读写形式。2．建立二值逻辑概念，其中包括逻辑状态、逻辑变量和“与”、“或”、“非”三种基本逻辑关系。3．逻辑问题是用逻辑函数描述的，其表现形式有真值表、卡诺图、函数表达式和逻辑图等，它们各具特点且可以互相转换。4．逻辑代数是用数学方法研究逻辑问题的工具，是
分析
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和设计逻辑电路的理论基础。必须掌握逻辑代数的基本定律，特别是用它来指导逻辑函数的化简。5．本章介绍了用代数法和卡诺图法化简逻辑函数。函数卡诺图实质上是真值表的另一种作法。其主要特点是使逻辑相邻项在图中位置上相邻，因此，它能直观地化简函数。6．填变量卡诺图是一般卡诺图的扩展形式，它的概念和作图方法将广泛地用在数字电路的分析和设计中。*思考题与习题1．把15，846，123，115.75，349.125各十进制数转换成二、八、十六进制数。2．把(110011)2，(100110)2，(1011.1011)2各二进制数转换成八、十、十六进制数。3．把(037)8，(725.74)8，(1FE)16，(7BA2)16各数转换成二—十进制数。4．有一数码10010111，作为自然二进制数或8421BCD码时，其相应的十进制数各为多少?*思考题与习题5．图1-25（a）给出了两种开关电路，写出反映Y和A、B、C之间逻辑关系的真值表、函数式，画出逻辑图。若A、B、C的变化规律如图1-25（b）所示，画出Y1、Y2的波形。题1-5图*思考题与习题6．一个电路有3个输入端A、B、C，当其中两个输入端有1信号时，输出Y有信号，试列出真值表，写出Y的函数式。7．试画出下列逻辑表达式的逻辑图（提示：将逻辑式中的逻辑运算用相应的门电路来实现，且用逻辑符号表示）：（1）L=AB+CD（2）L=（3）L=(A+B)(C+D)（4）L=ABC（5）L=(X+Y)XY+AB+AC8．假设A代表小王乘坐公共汽车；B代表小王乘坐电车；C代表小王去参加文艺晚会。问(A+B)C代表什么意义？ABC有没有意义？*思考题与习题9．已知函数的真值表如表1-17所示，试写出其逻辑表达式。输入输出ABCL00001111001100110101010100010100*思考题与习题10．用真值表证明下列恒等式：（1）A+B=(+)(A+)（2）A0=A（3）A1=（4）(AB)C=A(BC)*思考题与习题11．用逻辑代数基本公式和常用公式将下列逻辑函数化为最简与或式：（1）Y=A+B+B（2）Y=AB+C+（3）Y=+C+A+AC（4）Y=+ABD+C*思考题与习题12．求下列函数的对偶式及反函数：（1）Y=A(B+C)（2）Y=AB+（3）Y=A+B+C(+D)（4）Y=(B+D)*思考题与习题13．用代数法将下列各逻辑式化简成最简与或式：（1）L=AB+B+ABC（2）L=A+BC+ACD（3）（4）L=(++)(A+B+C)（5）L=·（6）L=(+AB)C+ACD+(A+B)D+CD*思考题与习题14．求下列函数的最简与或表达式：（1）L=A(A+B)(+C)（2）L=A(A+B)(+D)(+D)(A+C+E+H)*思考题与习题15．用卡诺图法化简下列函数，画出最简与非逻辑图：（1）Y1(A，B，C)=∑m(0，2，4，5，6)（2）Y2(A，B，C)=∑m(0，1，2，3，5，7)（3）Y3(A，B，C，D)=∑m(0，1，2，，3，4，5，8，10，11，12)（4）Y4(A，B，C，D)=∑m(0，2，4，5，6，7，8，10，12，14，15)（5）Y5(A，B，C，D)=∑m(2，3，6，7，8，9，10，11，13，14，15)（6）Y6(A，B，C，D)=∑m(2，3，5，6，7，8，9，12，13，15)（7）Y7(A，B，C，D)=∑m(1，2，3，4，6，8，9，10，11，12，14)*思考题与习题16．用卡诺图将下列函数化简为最简与或式：（1）L(A，B，C)=∑m(2，3，4，6)（2）L(A，B，C)=∑m(3，5，6，7)（3）L(A，B，C，D)=∑m(0，1，2，3，4，6，7，8，9，11，15)（4）L(A，B，C，D)=∑m(0，1，2，6，8，10，11，12，13，14，15)（5）L(A，B，C，D)=∑m(3，4，5，7，9，13，14，15)（6）L(A，B，C，D)=∑m(0，2，7，8，13，15)约束条件：∑d(1，5，6，9，10，11，12)=0（7）L(A，B，C，D)=∑m(3，8)约束条件：∑d(10，11，12，13，14，15)=017．已知某逻辑函数Y=A+B+C，试用真值表、卡诺图和逻辑图表示。第2章逻辑门电路2-1集体管开关特性2-2基本逻辑门电路2-3TTL逻辑门电路2-4CMOS集成门电路2-5CMOS与TTL接口电路本章小结思考题与习题*2-1集体管开关特性2-1-1二极管开关特性2-1-2三机关的开关特性2-1-3基本逻辑门电路*2-1-1二极管开关特性1．静态特性*在二极管开关电路中，二极管导通压降与外加电源电压相比及导通电阻与外电路电阻相比均可忽略时，则可近似地认为二极管具有理想开关的静态开关特性。在数字电路的分析与估算过程中，常把uD＜UT=0.5V，看成是硅二极管的截止条件。2-1-1二极管开关特性*2．动态特性分析二极管开关的转换过程2-1-2三极管的开关特性*分析三极管的开关工作状态2-1-3基本逻辑门电路*2-1-3基本逻辑门电路1．三极管三种工作状态的特点（1）截止状态（2）放大状态（3）饱和状态*2-1-3基本逻辑门电路1．三极管三种工作状态的特点*（1）截止状态（2）放大状态（3）饱和状态2-1-3基本逻辑门电路1．三极管三种工作状态的特点*三极管截止、放大、饱和的工作条件及特点2-1-3基本逻辑门电路2．三极管的动态特性*（d）集电极电流2-1-3基本逻辑门电路1．MOS管的开关作用*2．MOS管的开关时间取决于与电路有关的分布电容及下一级输入电容充放电所需的时间2-2基本逻辑门电路1．与门电路*2-2基本逻辑门电路二极管与门电路的电位关系表与真值表*与门的函数表达式：Z=A·B·C2-2基本逻辑门电路2．或门电路*2-2基本逻辑门电路二极管或门逻辑真值表*输入输出ABCZ00000011010101111001101111011111函数表达式为：Z=A+B+C2-2基本逻辑门电路3．非门电路*2-2基本逻辑门电路输入输出AZ0110*函数表达式为：Z=非门逻辑真值表2-2基本逻辑门电路4．复合门电路*由二极管与门和三极管非门串联而成称为二极管三极管逻辑门电路简称DTL电路2-2基本逻辑门电路具有与非逻辑关系的逻辑门的函数表达式为*Z=或非门的函数表达式为：Z=2-2基本逻辑门电路输入输出输入输出ABCZABCZ0001000100110010010101000111011010011000101110101101110011101110*与非门逻辑真值表或非门逻辑真值表2-3TTL逻辑门电路2-3-1TTL与非门的工作原理2-3-2TTL与非门的参数2-3-3TTL与非门的改进电路2-3-4TTL的其他类型门电路2-3-5其他双极型集成电路介绍*2-3-1TTL与非门的工作原理1．典型TTL与非门电路*2-3-1TTL与非门的工作原理2．TTL与非门的工作原理*（1）逻辑功能逻辑表达式为L=2-3-1TTL与非门的工作原理（2）电压传输特性*①电压传输特性分析AB段——截止区BC段——线性区CD段——过渡区CE段——饱和区2-3-1TTL与非门的工作原理（2）电压传输特性*a.关门电平和开门电平b.阈值电压UTc.噪声容限(NoiseMargin)②关门电平、开门电平、阈值电压及噪声容限2-3-1TTL与非门的工作原理（2）电压传输特性*③开门电阻、关门电阻a.关门电阻ROFFb.开门电阻RON≤UOFF≥UON2-3-1TTL与非门的工作原理（3）与非门输出、输入端等效电路*①输出端等效电路开态关态2-3-1TTL与非门的工作原理（3）与非门输出、输入端等效电路*输入低电平输入高电平②输入端等效电路2-3-2TTL与非门的参数1．输入特性及有关参数*（1）输入伏安特性①输入短路电流IIS②输入漏电流IIH2-3-2TTL与非门的参数（2）输入负载特性*TTL门电路输入端接电阻时的等效电路TTL与非门的输入负载特性2-3-2TTL与非门的参数2．输出特性及有关参数*（1）输出高电平时的输出特性2-3-2TTL与非门的参数2．输出特性及有关参数（2）输出低电平时的输出特性*2-3-2TTL与非门的参数2．输出特性及有关参数（3）有关参数*①输出高电平UOH②输出低电平UOL2-3-2TTL与非门的参数3．瞬时特性及有关参数*（1）瞬时特性波形2-3-2TTL与非门的参数（2）平均传输延迟时间tpd*3．瞬时特性及有关参数2-3-2TTL与非门的参数4．TTL与非门的扇出系数和电源电流*（1）扇出系数N（2）电源电流ICCICCL是指门电路输出为低电平UOL时电源所提供的电流；ICCH是指门电路输出为高电平UOH时电源所提供的电流2-3-2TTL与非门的参数参数名称符号单位测试条件指标导通电源电流ICCLmA输入悬空，空载，UC=5V≤10截止电源电流ICCHmAui=0，空载，UC=5V≤5输出高电平UOHVui=0.8V，空载，UC=5V≥3.0输出低电平UOLVui=0.8V，IL=12.8mA，UC=5V≤0.35输入短路电流IISmAui=0UC=5V≤2.2输入漏电流IIHµAui=5V，其他输入端接地，UC=5V≤70开门电平UONVUOL=0.35V，IL=12.8mA，UC=5V≤1.8关门电平UOFFVUOH=2.7V，空载UC=5V≥0.8扇出系数Nui=1.8V，UOL≤0.35V，UC=5V≥8平均传输时间tpdNs信号频率f=2MHz，No=8UC=5V≤30*TTL与非门的主要指标2-3-3TTL与非门的改进电路1．有源泄放TTL电路*（1）改善电压传输特性（2）缩短电路的平均传输延迟时间2-3-3TTL与非门的改进电路2．抗饱和TTL电路（STTL电路）*2-3-3TTL与非门的改进电路2．抗饱和TTL电路（STTL电路）（1）肖特基晶体管的特点*（2）STTL电路2-3-3TTL与非门的改进电路（3）低功耗肖特基电路（LS-TTL电路）*2．抗饱和TTL电路（STTL电路）2-3-4TTL的其他类型门电路1．集电极开路与非门*2-3-4TTL的其他类型门电路2．三态门*2-3-4TTL的其他类型门电路3．异或门*2-3-4TTL的其他类型门电路4．与或非门*2-3-5其他双极型集成电路介绍1．高阈值逻辑门电路（HTL）2．射极耦合逻辑门电路（ECL）3．集成注入逻辑门电路（I2L）*2-4CMOS集成门电路2-4-1CMOS反相器2-4-2CMOS与非门2-4-3CMOS或非门2-4-4COMS传输门2-4-5COMS与TTL电路性能比较2-4-6正负逻辑问题*2-4-1CMOS反相器*在CMOS反相器中，无论电路处于哪一种工作状态，总有一个管子截止，另一个管子导通，因此静态电流近似为零，电路的功耗很小。CMOS反相器的逻辑电路2-4-2CMOS与非门*CMOS与非门的逻辑电路当输入端A、B中有一个为低电平时，输出为高电平；只有当输入端A、B都是高电平时，输出为低电平。电路具有与非的逻辑功能，其逻辑表达式为F=2-4-3CMOS或非门CMOS或非门电路图*该电路具有或非逻辑功能，其逻辑表达式为F=2-4-4COMS传输门1．电路结构*2-4-4COMS传输门2．工作原理*（1）导通状态（2）截止状态只要C=1，=0，ui在0～VDD之间变化时，传输门中至少有一个管子导通，导通时电阻为几百欧姆，相当于开关闭合，输入信号由输入端传送到输出端。CMOS传输门可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。由于MOS管结构对称，漏极、源极可以互换，因此，CMOS传输门具有双向性，也称双向开关。2-4-5COMS与TTL电路性能比较在功耗和速度上有很大差别CMOS电路需要的输入电流几乎可以忽略，而一个典型的TTL门电路，在输入信号为0态时，需要1.6mA左右的输入电流。CMOS电路不能提供太大的输出电流；而一个TTL电路的输出端却可以吸收16mA的电流。CMOS电路所用的电源电压范围很大（3～18V均可工作）*2-4-6正负逻辑问题1．正逻辑和负逻辑的规定在逻辑电路中，电平的高和低均可用逻辑1或逻辑0来表示。用1表示高电平，而用0表示低电平，则称之为正逻辑体制；与此相反，若用0表示高电平，而用1表示低电平，则称之为负逻辑体制。*2-4-6正负逻辑问题2．负逻辑符号的表示*2-4-6正负逻辑问题由上图可总结出由正逻辑体制变换为负逻辑体制的规则：（1）将与门符号变成或门符号或将或门符号变为与门符号。（2）在门电路符号的输入端加小圆圈，表示反相。（3）在门电路符号的输出端加小圆圈，也表示反相。*2-4-6正负逻辑问题通过上述分析可以得出：正逻辑“与”门同负逻辑“或”门等效；正逻辑“或”门同负逻辑“与”门等效；正逻辑与非门同负逻辑或非门等效；正逻辑或非门同负逻辑与非门等效。*2-5CMOS与TTL接口电路2-5-1TTL-CMOS接口电路2-5-2CMOS-TTL接口电路2-5-3门电路使用中应注意的事项*2-5-1TTL-CMOS接口电路*TTL-CMOS接口电路2-5-2CMOS-TTL接口电路CMOS驱动TTL采用专用接口器件*2-5-3门电路使用中应注意的事项1．多余端的处理对于TTL与非门*2-5-3门电路使用中应注意的事项1．多余端的处理对于TTL或非门*2-5-3门电路使用中应注意的事项1．多余端的处理对于CMOS电路对于CMOS电路，多余的输入端必须依据相应电路的逻辑功能决定是接在正电源VDD上（与门、与非门）或是与地相接（或门、或非门）。一般不宜与使用的输入端并联使用，因为输入端并联时将使前级的负载电容增加，工作速度下降，动态功耗增加。*2-5-3门电路使用中应注意的事项2．使用CMOS电路要避免静态损坏（1）所有与MOS电路直接接触的工具、测试设备必须可靠地接地。（2）操作人员应尽量避免穿着容易产生静电的化纤织物。否则，需要采取消除静电的措施，例如，使用消除静电的喷雾器进行清洗等。（3）MOS器件应放在金属容器或其他导电的容器中存放和搬运，绝不能存放在易产生静电的泡沫塑料、塑料袋或其他容器中。（4）在调试CMOS电路板时，如果信号源和电路板是用两组电源，则开机时应先接电路板电源，后开信号源电源。关机时，则应先关信号源电源，后断电路板电源。*本章小结本章主要讨论了二、三极管的开关特性；TTL逻辑门电路的电路结构、工作原理以及与非门的外特性；CMOS集成电路。半导体器件的开关特性是分析电路逻辑功能的基础，对三极管的截止条件、饱和条件以及饱和、截止时各极电压、电流的分配必须十分清楚。三极管工作在饱和状态时基区有存储电荷存在，当从饱和转换为截止时存储电荷的消散需要一定的存储时间ts，ts是影响开关速度的主要因素。*本章小结TTL与非门的外特性是TTL与非门在外部所表现出来的电压和电流的关系。其中有表示输出电压和输入电压之间关系的电压传输特性，表示输入电压和输入电流之间关系的输入特性和表示输出电压和输出电流之间关系的输出特性。只有掌握了这几个特性，才能正确地使用TTL与非门。其他类型的TTL门电路，尽管它们的逻辑功能各异但输入、输出端电路结构与TTL与非门相同，因此与非门的输入、输出特性对这些门电路同样适用。*本章小结本章中所讲到的TTL、HTL、CEL以及I2L，都属于双极型数字集成电路，因为这些电路中所用的三极管都是双极型的。而在MOS数字集成电路中，使用的是MOS管，因而把这一类数字集成电路称为MOS集成电路。在MOS数字集成电路中。CMOS电路的最基本逻辑单元是反相器。由于采用了N沟道管与P沟道管互补式电路，所以功耗小，而且现在生产的高速CMOS电路，其工作速度已可与TTL电路媲美。在整个数字集成电路中，CMOS电路占据主导地位的趋势日益明显。*思考题与习题1．二极管为什么能起开关作用?把它作为理想电子开关的条件是什么?2．试述三极管截止、放大、饱和三种工作状态的特点。三极管在什么条件下会出现饱和现象?在电路中怎样判别管子已处于饱和状态?*思考题与习题3．判断如图2-44所示各电路中三极管工作在什么状态?图2-44题2-3图*思考题与习题 *图2-45题2-4图 4．如图2-45所示，已知R1=2kΩ，R2=30kΩ，RC=1.5kΩ，VCC=6V，UB=-6V，三极管β=20，试计算三极管开始饱和时的ui值（提示：三极管开始饱时IB=IBS）5．二极管电路如图2-46所示。（1）分析输出Z1、Z2和输入A、B、C之间的逻辑关系；（2）已知A、B、C的波形如图2-46（c）所示，画出Z1，Z2的波形（输入信号电压幅度满足逻辑要求）。图2-46题2-5图思考题与习题6．试分析如图2-47所示电路中，一只二极管导通和三只二极管均导通时，流过限流电阻R的电流各为多少?（二极管导通压降和截止电流均可忽略）。*图2-47题2-6图思考题与习题7．对应于图2-48（a）各种情况及图2-48（b）所示输入波形，画出E、F、L、G、H的波形。*图2-48题2-7图思考题与习题8．为什么TTL与非门输入端：（a）接地；（b）接低于0.8V的电源；（c）接同类与非门的输出低电平0.3V，在逻辑上都属于输入为0?9．为什么TTL与非门输入端：（a）悬空；（b）接高于2V的电源；（c）接同类与非门的输出高电平3.6V，在逻辑上都属于输入为1?10．在挑选TTL门电路时，人们都希望选用输入短路电流比较小的与非门，为什么?11．试说明能否将与非门、或非门、异或门当作反相器使用?各输入端应该如何连接?12．指出如图2-49所示各门电路的输出是什么状态（高电平、低电平或高阻态）。假定它们都是TTL门电路。*思考题与习题13．说明如图2-50所示中各门电路的输出是高电平还是低电平?假定它们都是CMOS电路。*图2-49题2-12图图2-50题2-13图思考题与习题14．有两个TTL与非门组件，A组件的关门电平Uoff=1.1V，B组件的Uoff=0.9V，试问低电平噪声容限UNL哪个大?15．在如图2-51所示电路中，G1，G2是两个集电极开路与非门，每个门输出低电平时允许灌入的最大电流为13mA，输出高电平时的漏电流小于250μA。G3、G4、G5是三个TTL门，它们的输入端个数分别为一个，两个和三个，而且全部并联使用。已知TTL门的IIS=1.6mA，IIH＜50μA，UC=5V，问RL应选多大?*思考题与习题16．画出如图2-52所示三态门的输出波形。*图2-51题2-15图图2-52题2-16图思考题与习题17．接口电路如图2-53（a）所示，当与图2-53（b）电路连接时能正常工作，而与图2-53（c）电路连接时不能正常工作。已知与非门的UT=1.5V，IIS=1.4mA，IIH=50μA，三极管的放大倍数β=28，ICM=30mA。定量估算如图2-53（a）所示电路分别带图2-53（b）、图2-53（c）两种负载时的静态工作情况（UB、UP为多少?）。*图2-53题2-17图思考题与习题18．给出如图2-54所示电路输出端F的逻辑表达式。*图2-54题2-18图第3章组合逻辑电路3-1组合逻辑电路的分析3-2常用组合逻辑电路本章小结思考题与习题*3-1组合逻辑电路的分析3-1-1基本概念3-1-2组合逻辑电路的分析方法3-1-3组合逻辑电路的设计3-1-4组合逻辑电路的竞争冒险*3-1-1基本概念1．组合逻辑电路的特点电路中不含有记忆存储元件2．逻辑功能的描述*a1、a2、…、an表示输入变量，y1、y2、…、ym表示输出变量输出与输入间的逻辑关系3-1-2组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法：（1）从电路的输入到输出逐级写出输出与输入的逻辑关系的逻辑函数表达式。（2）对写出的逻辑函数表达式进行逻辑化简或变换，得到最简形式或达到简单明了。（3）根据最简表达式列出真值表。（4）依据真值表或最简函数表达式确定其逻辑功能。*3-1-2组合逻辑电路的分析方法分析如图所示的组合逻辑电路*3-1-2组合逻辑电路的分析方法解：（1）逐级写出逻辑表达式F=*（2）化成最简表达式F===3-1-2组合逻辑电路的分析方法（3）列真值表ABF00010110110*（4）确定逻辑功能由真值表可归纳出：当输入A、B相异时，输出F为1，相同时输出为0，因此它是一个实现异或逻辑关系的电路。3-1-3组合逻辑电路的设计一般可按下列步骤进行：（1）根据给定的逻辑要求，定义输出逻辑变量和输入逻辑变量，并列出真值表。（2）根据真值表写出输出逻辑函数的与或表达式。（3）将输出逻辑函数表达式化简或变换。（4）根据化简或变换后的输出逻辑函数表达式，画出逻辑电路图。*3-1-3组合逻辑电路的设计用与非门设计一个供三人使用的表决电路。每人有一电键，如果赞成就按电键，如果不赞成就不按电键。表决结果用指示灯表示，如果多数赞成，则指示灯亮，否则灯不亮。*3-1-3组合逻辑电路的设计解：（1）根据题意列出真值表ABCY00001111001100110101010100010111*3-1-3组合逻辑电路的设计（2）根据真值表写出输出逻辑函数表达式*Y=（3）将输出逻辑函数表达式化简，画出卡诺图根据卡诺图化简得：Y=AB+BC+CA将与或表达式变换为与非表达式：Y==3-1-3组合逻辑电路的设计（4）由此可画出逻辑电路图*3-1-4组合逻辑电路的竞争冒险1．竞争—冒险现象及成因*竞争-----门电路的两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变（一个从1变为0，另一个从0变为1）的现象。竞争—冒险----由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象。3-1-4组合逻辑电路的竞争冒险2．消除竞争—冒险现象的方法*（1）接入滤波电容（2）引入选通脉冲（3）修改逻辑设计3-2常用组合逻辑电路3-2-1编码器3-2-2译码器3-2-3数据选择器和分配器3-2-4比较器3-2-5加法器*3-2-1编码器1．普通编码器编码器的设计方法：（1）据输出与输入的对应关系列真值表*3-2-1编码器1．普通编码器编码器的设计方法：（2）根据真值表写出逻辑表达式*3-2-1编码器1．普通编码器编码器的设计方法：（3）根据表达式画出逻辑电路*3-2-1编码器2．优先编码器在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排列，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。*3-2-1编码器*输出的逻辑表达式=3-2-1编码器根据上面3个式子可以列出下列74LS148的真值表*3-2-2译码器1．二进制译码器（1）二进制译码器的工作原理输入输出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00000000000100100000010010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000*3-2-2译码器1．二进制译码器（1）二进制译码器的工作原理由真值表可直接写出逻辑表达式：*3-2-2译码器*1．二进制译码器（1）二进制译码器的工作原理根据表达式画出逻辑电路3-2-2译码器1．二进制译码器（2）集成3线—8线译码器74LS138*3-2-2译码器1．二进制译码器（2）集成3线—8线译码器74LS138*根据真值表写出逻辑表达式3-2-2译码器3线—8线译码器74LS138的真值表*3-2-2译码器2．二—十进制译码器*3-2-2译码器二—十进制译码器74LS42的真值表*3-2-2译码器3．显示译码器（1）七段字符显示器半导体数码管*3-2-2译码器3．显示译码器（1）七段字符显示器液晶显示器*3-2-2译码器3．显示译码器（2）BCD—七段显示译码器（真值表和卡诺图）*3-2-2译码器3．显示译码器（2）BCD—七段显示译码器（卡诺图）*3-2-2译码器3．显示译码器（2）BCD—七段显示译码器（卡诺图）*3-2-2译码器3．显示译码器（2）BCD—七段显示译码器（逻辑表达式）*3-2-2译码器3．显示译码器（2）BCD—七段显示译码器（逻辑电路图）*3-2-2译码器3．显示译码器（2）BCD—七段显示译码器（常用的逻辑图）*3-2-2译码器3．显示译码器（2）BCD—七段显示译码器（输入、输出电路）*3-2-2译码器3．显示译码器（2）BCD—七段显示译码器（用7448驱动BS201的连接方法）*3-2-2译码器4．用译码器设计组合逻辑电路前面已经详细介绍了二进制译码器的电路结构和工作原理。由书中图3-23所示的3线一8线译码器可以看到，当控制端S=1时，若将A2、A1、A0作为3个输入逻辑变量，则8个输出端给出的就是这3个输入变量的全部最小项～，如书中式（3-16）所示。利用附加的门电路将这些最小项适当地组合起来，便可产生任何形式的三变量组合逻辑函数。同理，由于n位二进制译码器的输出给出了n变量的全部最小项，因而用n变量二进制译码器和或门（当译码器的输出为原函数m0～m2n时）或者与非门（当译码器的输出为反函数～时）一定能获得任何形式输入变量数不大于n的组合逻辑函数。*3-2-3数据选择器和分配器1．数据选择器（1）数据选择器的结构与功能*单刀四掷开关和相应的数据选择器逻辑图3-2-3数据选择器和分配器1．数据选择器（2）常用的数据选择器①双四选一数据选择器CT74LS153②八选一数据选择器CT74LS151*3-2-3数据选择器和分配器2．数据分配器*单刀四掷开关和相应的数据分配器逻辑图3-2-3数据选择器和分配器2．数据分配器*四路分配器的逻辑图和逻辑符号3-2-3数据选择器和分配器A1A0Y0Y1Y2Y300F000010F001000F011000F*2．数据分配器分配器的真值表3-2-3数据选择器和分配器例题：利用数据选择器和分配器实现信息的传送和分配。*解：3-2-4比较器1．1位数值比较器*①A＞B，则=1②A＜B，则=1③A=B，则A⊙B=13-2-4比较器2．多位数值比较器*在比较两个多位数的大小时，必须自高而低地逐位比较，而且只有在高位相等时，才需要比较低位。3-2-5加法器1．半加器如果不考虑来自低位的进位将两个l位二进制数相加，称为半加。实现半加运算的电路叫做半加器。输入输出ABSCO0000011010101101*半加器真值表半加器的逻辑图和表示符号3-2-5加法器2．全加器在将两个多位二进制数相加时，除了最低位以外，每一位都应该考虑来自低位的进位，即将两个对应位的加数和来自低位的进位3个数相加。这种运算称为全加，所用的电路称为全加器。*3-2-5加法器2．全加器*输入输出CIABSCO00000001100101001101100101010111001111113-2-5加法器2．全加器*全加器的卡诺图3-2-5加法器双全加器74LS183*3-2-5加法器3．多位加法器（1）串行进位加法器（2）超前进位加法器*本章小结组合逻辑电路的特点是，任意时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。在电路结构上，任意逻辑功能的组合逻辑电路只包含门电路，而没有存储（记忆）单元。对组合逻辑电路进行分析时，可以逐级写出逻辑表达式，然后进行化简，力求得到一个最简的逻辑表达式或变换为适当的形式，以使输出与输入之间的逻辑关系能一目了然。组合逻辑电路的设计过程与分析过程相反。在设计一些简单的组合逻辑电路时，关键是根据设计要求列出真值表。因为一旦列出真值表，以后的步骤实质上是逻辑功能表示方法的转换问题。组合逻辑电路形式多样，本章介绍了几种最常用的典型电路，包括编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器等。目前已将这些电路的设计
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化，并制成中、小规模的数字集成电路的系列产品，因此，具有通用性强、兼容性好、功耗小、工作稳定可靠等优点，被广泛采用。本章还介绍了竞争冒险现象以及消除竞争—冒险的方法，如果负载电路对尖峰脉冲不敏感，就不必考虑这个问题了。*思考题与习题1．什么叫组合逻辑电路的分析？2．组合逻辑电路的设计一般分几步完成？是哪几步？3．如何用与非门实现半加器、全加器？画出逻辑电路图。4．简述编码器和译码器的功能。5．优先权编码器是如何实现优先编码的？6．译码器有哪些方面的应用？7．数据选择器的功能是什么？它有何应用？8．数据分配器的功能是什么？多路分时传送信号是如何实现的？9．试用数据选择器74LS151实现全加器的设计。10什么叫加法器？四位二进制串行进位加法器是如何实现的？11比较器的功能是什么？多位数字比较器是怎样实现的？*思考题与习题12．如图3-41所示的逻辑电路是一个多功能函数发生器，其中S3，S2，S1，S0作为控制信号，A，B作为数据输入。试写出当S3，S2，S1，S0为不同取值组合时，输出Y的逻辑函数表达式。*图3-41题3-12图思考题与习题13．设有三台电机A、B、C，今要求：（1）A开机则B也必须开机；（2）B开机则C也必须开机。如不满足上述要求，则必须发出报警信号。试写出报警信号的逻辑表达式，画出逻辑图。14．在举重比赛中，有一个主裁判员和两个副裁判员，当裁判认为杠铃已完全举上时，就按下自己面前的键钮。只有当三个裁判员或两个裁判员（其中之一必须是主裁判）按下自己面前的键钮，表示完全举上时红灯才发亮。试设计出能完成上述功能的电子开关线路。*思考题与习题15．利用两片8线—3线优先编码器SN74LS148集成电路构成如图3-42所示的电路。*图3-42题3-15图思考题与习题（1）试分析电路所实现的逻辑功能。（2）指出当输入端处于下述几种情况时，电路的输出代码D3D2D1D0。①当输入端为0，其余各端均为1时。②当输入端为0，其余各端均为1时。③当输入端和为0，其余各端均为1时。（3）试说明当输入～均为高电平1时和当=0而其余各端为高电平1时，电路输出的区别。*思考题与习题*图3-43题3-17图16．试利用两片3线—8线译码器SN74LS138集成电路扩展成4线—16线译码器。并加入必要的门电路实现一个判别电路，输入为4位二进制代码，当输入代码能被5整除时电路输出为1，否则为0。17．利用3线—8线译码器SN74LS138集成电路构成的数据分配器电路如图3-43所示。试分析电路的工作原理。第4章集成触发器4-1触发器的基本形式4-2TTL集成触发器4-3CMOS触发器4-4触发器之间的逻辑转换4-5集成触发器的脉冲工作特性及主要参数本章小结思考题与习题*4-1触发器的基本形式4-1-1基本RS触发器4-1-2同步RS触发器*4-1-1基本RS触发器*基本RS触发器逻辑符号4-1-1基本RS触发器分4种情况来分析基本RS触发器输出与输入的逻辑关系：（1）=0，=1若触发器的初始状态为“0”态，在端加低电平信号后，触发器就由“0”态翻转为“1”态。如果触发器的初始状态为“1”态，则触发器仍保持“1”态不变。*4-1-1基本RS触发器（2）=1，=0如果触发器的初始状态为“1”态，在端加低电平信号后，触发器由“1”态翻转为“0”态。如果触发器的初始状态为“0”态，则触发器仍保持“0”态不变。*4-1-1基本RS触发器（3）=1，=1假如同时在触发器的两个输入端加高电平信号，则触发器保持原状态不变。这就是触发器具有的存储或记忆功能。*4-1-1基本RS触发器（4）=0，=0当端和端同时加低电平信号时，既不是“0”态，又不是“1”态，因此，这种情况在使用中应禁止出现。*4-1-1基本RS触发器基本RS触发器的状态转换表*4-1-2同步RS触发器*同步RS触发器逻辑符号4-1-2同步RS触发器同步RS触发器的状态转换表*4-2TTL集成触发器4-2-1主从RS触发器4-2-2主从JK触发器4-2-3边沿触发器*4-2-1主从RS触发器*主从RS触发器的电路图逻辑符号4-2-1主从RS触发器主从RS触发器状态转换表*4-2-1主从RS触发器由以上分析可知，主从RS触发器的特点有：（1）分两步动作，第1步：当CP=1时，主触发器的状态由输入信号S和R的状态决定，从触发器保持不变；第2步：CP的下降沿到达时，从触发器的状态由主触发器的状态决定，主触发器保持不变。所以，主从RS触发器是CP下降沿触发。（2）由于主触发器本身是一个时钟RS触发器，因而在CP=1的全部时间里，输入信号的变化都会直接影响主触发器的状态。*4-2-2主从JK触发器*主从JK触发器的电路图逻辑符号4-2-2主从JK触发器分4种情况来分析主从JK触发器的逻辑功能：（1）J=K=1在这种情况下，来一个时钟脉冲，就使它翻转一次，触发器具有计数功能。*4-2-2主从JK触发器（2）J=K=0当J=K=0时，因为门G1和G2同时被封锁，其输出保持高电平不变，所以触发器保持原来的状态不变，即Qn+1=Qn。*4-2-2主从JK触发器（3）J=1，K=0不论触发器原来是处于“1”态还是处于“0”态，只要是J=1、K=0，触发器的次态必为“1”态。*4-2-2主从JK触发器（4）J=0，K=1不论触发器原来处于什么状态，触发器的次态必为Qn+1=0。*4-2-2主从JK触发器主从JK触发器的状态转换表*4-2-3边沿触发器*典型的边沿触发器——维持阻塞D触发器4-2-3边沿触发器*维持阻塞D触发器的逻辑符号4-3CMOS触发器4-3-1CMOS主从D触发器4-3-2COMS主从JK触发器*4-3-1CMOS主从D触发器*电路的逻辑功能归纳如下：当给Rd端加0、Sd端加1时，触发器直接置1；当给Rd端加1、Sd端加0时，触发器直接置0。当Rd和Sd都加0时，CP下降沿到来时刻，触发器翻转，并将CP下降沿到来之前的D端信号存入触发器。4-3-2COMS主从JK触发器*CMOS主从JK触发器的特性方程：4-4触发器之间的逻辑转换4-4-1D触发器转换成T’触发器4-4-2JK触发器转换成D触发器4-4-3JK触发器转换成T’触发器*4-4-1D触发器转换成T’触发器*4-4-2JK触发器转换成D触发器*4-4-3JK触发器转换成T’触发器*4-5集成触发器的脉冲工作特性及主要参数4-5-1触发器的脉冲工作特性4-5-2触发器的主要参数*4-5-1触发器的脉冲工作特性1．维持阻塞边沿触发器的脉冲工作特性*时钟脉冲的周期应大于tph1与tset之和如果取tpd=50ns，则tph1+tset=5tpd=250ns，时钟脉冲的最高频率fmax=4MHz4-5-1触发器的脉冲工作特性1．维持阻塞边沿触发器的脉冲工作特性*维持阻塞边沿D触发器对输入信号及触发脉冲的要求示意图4-5-1触发器的脉冲工作特性2．主从JK触发器的脉冲工作特性*时钟脉冲最小周期Tmin=2.8tpd+2.5tpd=5.3tpd最高工作频率约为4-5-1触发器的脉冲工作特性*主从JK触发器对输入信号及触发脉冲的要求示意图4-5-2触发器的主要参数1．静态参数（1）电源电流（2）输入短路电流IIL（3）输入漏电流IIH（4）输出高电平UOH、低电平UOL*4-5-2触发器的主要参数2．动态参数（1）平均传输时间tpd（2）最高时钟频率*4-5-2触发器的主要参数*（T=25CVCC=5V）主从JK触发器CT7472的主要指标4-5-2触发器的主要参数*（T=25CVCC=5V）持阻塞D触发器CT7474的主要指标本章小结*触发器和门电路一样是构成各种复杂数字系统的基本逻辑单元。触发器逻辑功能的特点是可以保存一位二值信息。因此，又把触发器叫做半导体存储单元或记忆单元。触发器的逻辑功能和电路结构形式是两个不同的概念。从使用角度出发，逻辑功能是主要的。所谓逻辑功能，是指触发器次态输出和现态输出以及输入信息之间的逻辑关系。根据逻辑功能的不同，把触发器分成RS、JK、D、T等几种类型。基本RS触发器，同步RS触发器、主从触发器、维持阻塞触发器等，是指电路的不同结构形式。本章小结*同一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构形式来实现。例如，同是T型触发器，既可以用主从结构形式来实现，也可以用维持阻塞结构形式来实现。反之，同一种电路结构形式，可以构成具有不同功能的各种类型触发器。例如，主从结构形式不仅可以构成RS型触发器，也可以构成D、T、JK等类型的触发器。这就是触发器的电路结构形式和逻辑功能的关系。不要把电路结构形式和逻辑功能这两个不同的概念混同起来。双极型TTL电路结构的JK、D触发器和单极型CMOS电路结构的JK、D触发器在逻辑功能上相同，但电路结构形式、参数值是不同的。为了保证触发器在动态工作时能可靠地翻转，输入信号、时钟信号以及它们在时间上的相互配合要符合一定的要求。思考题与习题*1．基本RS触发器在电路结构上有什么特点？为什么不允许与非门组成的基本RS触发器输入端同时为低电平？2．什么是边沿触发器？它的动作特点是怎样的？3．触发器按功能可以分成哪几类？4．试分析列出RS触发器、JK触发器、T触发器、D触发器的特性表和特性方程。5．什么是传输延迟时间？6．一个触发器可以存放几位二进制数？7．触发器有哪几种常见的电路结构形式？简述它们各自的功能特点？思考题与习题8．根据、的波形，画出如图4-14所示的基本RS触发器输出端Q的波形。设初始状态为Q=0。*图4-14题4-8图思考题与习题9．边沿JK触发器中，CP、J、K的波形如图4-15所示，试对应画出Q、端的波形。假定触发器的初始状态为Q=0。*图4-15 题4-9图思考题与习题10．主从JK触发器中，J、K、CP的波形如图4-16所示，试对应画出Q、端的波形。假定触发器的初始状态为Q=0。*图4-16 题4-10图思考题与习题11．在主从T触发器中，已知T=1
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