自考模拟数字及电力电子技术知识点总结归纳

自考模拟数字及电力电子技术知识点总结归纳 差动放大电路 一、克服零点漂移现象最常用的方法是采用差动放大电路 二、长尾式差动放大电路 1、电路组成（双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路） 静态分析静态分析 动态分析动态分析 输入电阻：输入电阻： Rid=2(RB +rbe) 输出电阻：输出电阻：Rod=2RC 共模抑制比共模抑制比 2、双端输入单端输出电路、双端输入单端输出电路 输入电阻：输入电阻： Rid=2(RB +rbe) 输出电阻：输出电阻：Rod=RC 功率放大电路功率放大电路 一、乙类双电源互补对称功率放大电路一、乙类双电源互补对称功率放大电路 BEQCCQCCCEQ E EE BQCQ E EE EB BEQEE BQ EEEBQBEQBBQ URIUU R U II R U RR UU I URIURI 2 212 12 bebebe cccbbb rrr RRRRRR 2121 2121 ; ; beB Lc 1 1 2i1 21 id 0 d ) 2 1 /( 2 2 uu u = rR RR u u u uu A i o i oo 差模放大倍数 C D CMR A A K beB LC d )/( 2 1 = rR RR A 二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路 为减少交越失真，在两管的发射结提供一个微小的偏置电压，使管子在静态时处于临界导通 或微导通状态，当加正弦电压时，可以即刻导通，则三极管的导通角度略大于半个周期，称为甲 乙类放大，电路称为甲乙类互补对称功率放大电路（OCL 电路） 三、分析计算分析计算 1. 最大不失真输出功率最大不失真输出功率 Pomax 忽略忽略 VCES 时时 2、电源供给的功率、电源供给的功率 PV 时时， CCom VV 例：已知 VCC16V，RL4，T1和 T2管的饱和管压降 UCES2V，输入电压 足够大。试问：（1）最大输出功率Pom和效率各为多少？ 解解： （1）最大输出功率和效率分别为 % 8 . 69 4 W 5 . 24 2 )( CC CESCC L 2 CESCC om V UV R UV P 放大电路中的反馈放大电路中的反馈 一、反馈的类型 正反馈正反馈反馈使净输入电量增加，从而使输出量增大，即反馈信号增强了输入信号。 负反馈负反馈反馈使净输入电量减小，从而使输出量减小，即反馈信号削弱了输入信号。 判别方法：瞬时极性法 步骤：（1）假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性；（假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性；（假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性；（2 2 2）沿着信号正向传输的路经，）沿着信号正向传输的路经，）沿着信号正向传输的路经， 依次推出电路中相关点的瞬时极性；（依次推出电路中相关点的瞬时极性；（依次推出电路中相关点的瞬时极性；（3 3 3）根据输出信号极性判断反馈信号的极性；（）根据输出信号极性判断反馈信号的极性；（）根据输出信号极性判断反馈信号的极性；（4 4 4）判断出判断出判断出 正负反馈的性质。正负反馈的性质。正负反馈的性质。 2.直流反馈和交流反馈 直流反馈直流反馈反馈回的信号为直流量的反馈。 2 )( ) 2 ( = L 2 CESCC L 2 CESCC omax R VV R VV P L 2 CC omax 2R V P ToV =PPP L omCC 2 R VV 2 L 2 CC Vm R V P CC om V o 4 = V V P P 交流反馈交流反馈反馈回的信号为交流量的反馈。 交、直流反馈交、直流反馈反馈回的信号既有直流量又有交流量的反馈。 例题 1.分析下图电路是否存在反馈，是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？ 解：RE 介于输入输出回路，故存在反馈。根据瞬时极性法，反馈使 uid 减小，为负反馈。因为 经过反馈元件 RE 的反馈号既有直流量，也有交流量，故该反馈同时存 在直流反馈和交流反馈。 二、负二、负 反馈放大电路的基本类型反馈放大电路的基本类型 电压反馈和电流反馈 电压反馈反馈信号取样于输出电压。 判别方法：将输出负载 RL 短路(或 uo = 0 )，若反馈消失则为电压反馈。 电流反馈反馈信号取样于输出电流。 判别方法：将输出负载 RL 短路(或 uo = 0 )，若反馈信号仍然存在则为电流反馈。 串联反馈和并联反馈 串联反馈在输入端，反馈信号与输入信号以电压相加减的形式出现。uid ui - uf 并联反馈在输入端，反馈信号与输入信号以电流相加减的形式出现。iid ii - if 对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联 反馈；一个加在同相输入端，另一个加在反相输入端则为串联反馈。 例题 2.分析如图所示的反馈放大电路。 分析：电阻 Rf 跨接在输入回路与输出回路之间，输出电压 uo 经 Rf 与 R1 分压反馈到输入 回路，故电路有反馈；根据瞬时极性法，反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈；RL = 0，无 反馈，故为电压反馈； uf = uoR1/(R1 + Rf) 也说明是电压反馈；uid = ui- uf ，故为串联反馈； 所以，此电路为电压串联负反馈。 例题 3.分析如下图所示的反馈放大电路。 分析：Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈使净输入电压 uid 减小，为负反 馈；RL = 0，反馈存在，故为电流反馈；uf = ioRf ，也说明是电流反馈；uid = ui uf 故 为串联反馈；所以此电路为电流串联负反馈。 例题 4.分析如下图所示的反馈放大电路。 分析：Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；RL = 0，无反馈，故为电压反 馈；根据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈；iid = ii - if ，故为并联 反馈；所以此电路为电压并联负反馈。 例题 5.分析如下图所示的反馈放大电路。 分析：Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；令 RL = 0，反馈仍然存在，故 为电流反馈；根据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈；iid = ii - if ， 故为并联反馈；所以此电路为电流并联负反馈。 三、负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 1、提高增益的稳定性 2、减小失真和扩展通频带 3、改变放大电路的输入和输出电阻 串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。 电压负反馈 F 与 A 并联，使输出电阻减小，电流负反馈 F 与 A 串联，使输出电阻增大。 四、负反馈放大电路应用中的几个问题负反馈放大电路应用中的几个问题 （一）欲稳定电路中某个量，则采用该量的负反馈 稳定直流，引直流反馈；稳定交流，引交流反馈；稳定输出电压，引电压反馈；稳定输出电 流，引电流反馈。 （二）根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型 欲提高输入电阻，采用串联反馈；欲降低输入电阻，采用并联反馈；要求高内阻输出，采用 电流反馈；要求低内阻输出，采用电压反馈。 （三）为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型 信号源为恒压源，采用串联反馈；信号源为恒流源，采用并联反馈；要求带负载能力强， 采用 电压反馈；要求恒流源输出，采用电流反馈。 深度负反馈电路性能的估算 例题 1. （2）电压并联负反馈 (3)电流串联负反馈 (4)电流并联负反馈 基本运算电路 一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路 根据虚断，Ii 0，故 V+ 0，且 Ii If 根据虚短，V+ V- 0， Ii = (ViV- )/R1 Vi/R1 Vo If Rf =Vi Rf /R1电压增益 Avf= Vo/ Vi =Rf /R1 二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路 根据虚断，Vi = V+ 根据虚短，Vi = V+ V- V+= Vi = Vo R1 /(R1+ Rf)， Vo Vi 1+(Rf /R1) 电压增益 Avf= Vo /Vi =1+(Rf /R1) 三、求和运算电路三、求和运算电路 1.反相加法运算 2.同相加法运算 （二）减法运算 因两输入信号分别加于反相输入端和同相输入端，故此形式的电路也称为差分运算电路。 四、积分运算四、积分运算 五、五、 微分运算电路微分运算电路 t v RC t v RC RiRiv d d d d I C CRO 例 4.若给定反馈电阻 RF=10k，试设计实现uo=uI1-2uI2的运算电路。 解： 例：求如图 4.18 所示电路中 uo与 ui的关系。 - + + 5R1 R1 - + + 5R2 R2 + uo - ui 图 4.18 习题 4.11 的图 分析分析 在分析计算多级运算放大电路时，重要的是找出各级之间的相互关系。首先分析第一级 输出电压与输入电压的关系，再分析第二级输出电压与输入电压的关系，逐级类推，最后确定整 个电路的输出电压与输入电压之间的关系。本题电路是两级反相输入比例运算电路，第二级的输 入电压 ui2就是第一级的输出电压 uo1，整个电路的输出电压。 o1o2o uuu 解解 第一级的输出电压为： ii 1 1 o1 5 5 uu R R u 第二级的输出电压为： io1o1 2 2 o2 255 5 uuu R R u 所以： iiio1o2o 30525uuuuuu 例： 求如图 4.19 所示电路中 uo与 ui的关系。 R3 - + + - + + R2 R1 uo ui 电压比较器电压比较器 一、过零比较器 过零电压比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图 8.2.1 所示。 (a) 电路图 (b) 电压传输特性 二、一般单限比较器 将过零比较器的一个输入端从接地改接到一个固定电压值VREF上，就得到电压比较器，电 路如图 8.2.2 所示。调节VREF可方便地改变阈值。 (a) 电路图 (b)电压传输特性 比较器的基本特点 工作在开环或正反馈状态。开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平 两个稳定状态。非线性，因是大幅度工作，输出和输入不成线性关系。 三、滞回比较器 从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图所示电路。 (a) 电路图 (b) 传输特性 当输入电压 vI从零逐渐增大，且时，称为上限阀值（触发）电平。 TI Vv omO Vv T V om 21 2 21 REF1 T V RR R RR VR V 当输入电压时，。此时触发电平变为，称为下限阀值（触发）电平。 TI Vv omO Vv T V T V om 21 2 21 REF1 T V RR R RR VR V 当逐渐减小，且以前，始终等于，因此出现了如图所示的滞回特性曲线。 I v TI Vv O vVom 回差电压：V omom 21 2 TT VV RR R VVV 例：在如图4.32 所示的各电路中，运算放大器的V，稳压管的稳定电压UZ为6V，正向导12 OM U 通电压UD为0.7V，试画出各电路的电压传输特性曲线。 分析分析 电压传输特性曲线就是 输出电压 uo与输入电压 ui的关系特性曲线。本题两个电路都是电压 比较器，集成运算放大器都处于开环状态，因此都工作在非线性区。在没有限幅电路的情况下， 工作在非线性区的集成运算放大器的分析依据是：，且时，0 ii uu OMo Uu 时，其中为转折点。当有限幅电路时，电压比较器的输出电压值由限 uu OMo Uu uu 幅电路确定。 -5V - + + ui uo -5V - + + ui uo (a) (b) 图 4.32 习题 4.22 的图 解解 对图4.32（a）所示电路，V，故当输入电压V 时，输出电压5 u i uu 5 i u V；当输入电压V 时，输出电压V。电压传输特性如图12 OMo Uu5 i u12 OMo Uu 4.33（a）所示。对图4.32（b）所示电路，由于，V，故当V 时，集成运算 i uu 5 u5 i u 放大器的输出电压为+12V，稳压管处于反向击穿状态，V；当V 时，集成运6 Zo Uu5 i u 算放大器的输出电压为 -12V，稳压管正向导通，V。电压传输特性如图 4.33（b）7 . 0 Do Uu 所示。 (a) (b) 0 ui(V) uo(V) 12 -12 -5 0 ui(V) uo(V) 6 -0.7 -5 图 4.33 习题 4.22 解答用图 例： 在如图 4.34（a）所示的电路中，运算放大器的V，双向稳压管的稳定电压 UZ12 OM U 为 6V，参考电压 UR为 2V，已知输入电压 ui的波形如图 4.34（b）所示，试对应画出输出电压 uo的波形及电路的电压传输特性曲线。 ui UR - + +uo t0 ui(V) 10 -10 (a) (b) 图 4.34 习题 4.23 的图 分析分析 电压比较器可将其他波形的交流电压变换为矩形波输出，而输出电压的幅值则取决于限 幅电路。 解解 由于V，故当V 时，集成运算放大器的输出电压为 +12V，经限幅2 R Uu i uu 2 i u 电路限幅之后，输出电压V；当V 时，集成运算放大器的输出电压为 -12V，6 Zo Uu2 i u 经限幅电路限幅之后，输出电压V。输入电压 ui和输出电压 uo的波形如图6 Zo Uu 4.35（a）所示，电路的电压传输特性曲线如图 4.35（b）所示。 t0 uo(V) 6 -6 t0 ui(V) 10 -10 2 0 ui(V) uo(V) 6 -6 2 （a）输入电压 ui和输出电压 uo的波形 （b）电压传输特性曲线 图 4.35 习题 4.23 解答用图 正弦波振荡电路 一、 产生正弦波的条件 幅度平衡条件 =1 FA 相位平衡条件 AF = A+F =2n（n 为整数） 二、RC 网络的频率响应 谐振角频率和谐振频率分别为： ， RC 1 0 RC f 2 1 0 三、 RC 桥式正弦波振荡电路 1. RC 文氏桥振荡电路的构成 RC 文氏桥振荡器的电路如图 图 8.1.3所示，RC 串并联网络是正反馈网络，另外还增加了 R3和 R4负反馈网络。 C1、R1和 C2、R2正反馈支路与 R3、R4负反馈支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。当 C1 =C2、R1 =R2时 ， F=0， f0= 3 1 . o . f . V V F RC2 1 为满足振荡的幅度条件 =1，所以 Af3。加入 R3R4支路，构成串联电压负反馈AF 31 4 3 f R R A （二）输出电压的调节范围 串联型稳压电路串联型稳压电路 机电一体化专业机电一体化专业“专接本专接本”模拟、数字及电力电子技术复习资料大模拟、数字及电力电子技术复习资料大 全全 逻辑代数基础例题解析逻辑代数基础例题解析 例例 91 已知逻辑函数 F 的真值表如表 9.1 所示，试写出 F 的逻辑函数式。 解解 逻辑函数 F 的表达式可以写成最小项之和的形式。将真值表中所有 F1 的最小项(变量 取值为 1 的用原变量表示，取值为 0 的用反变量表示)选出来，最后将这些最小项加起来，得到 函数 F 的表达式为： ABCCBACBACABCBAF 例例 92 列出逻辑函数的BCBAF 真值表。 解解 从表达式列真值表的规则是先将表 达式写成最小项之和的形式，即： ABCBCACBA BCAABCCBABCA AABCCCBABCBAF ）()( 表 9.1 然后填入对应的真值中，如表 9.2 所示。 例例 9.3 用代数法化将下列逻辑表达式化成最简的“与或”表达式。 （1）ADDCEBDBAF （2）CBBDABCDBCABDDABCF 解解 用代数法化简任意逻辑函数，应综合利用基本公式和以下几个常用公式： 项多余；AABAAB 非因子多余；BABAAA 第 3 项多余；CAABBCCAABBC 互补并项；ABAAB 根据式可添加重复项，或利用式可将某些项乘以， 进而拆为AAA1 AA)(AA 两项即配项法。用代数法对本例逻辑表达式化简： DBA DCEDBA DCEBADBA DCEABDBA ADDCEBDBAF )( ) 1 ( 表 9.2 BDCCAB CDBCAB DCDBCACB CBDBCBDABC CBDBCABDDABC CBBDABCDBCABDDABCF )( )()( )()( ) 1() 1( )2( 例例 94 写出以下逻辑函数的反函数并化成最简“与或”形式。 （1） CABF （2） BCACCABAF)( 解解 （1）根据反演定律：对于任意一个逻辑函数 F，如果把其中所有的“ ”换成“+” ， “+”换成“ ” ，0 换成 1，1 换成 0，原变量换成反变量，反变量换成原变量，得到的结果就是 。F （1）CABF 则 CBCACBAF)( （2）BCACCABAF)( 则 CB CBCBCA CBCCBACA CBCACABA CBCACABA CBCACABAF )( )( )()( )()( )( 例例 95 试用卡诺图化简法将以下逻辑函数化简成最简“或与”式及最简“或非或非式” 。 BBDCAF)( 解解 利用卡诺图化简逻辑函数时，在函数的卡诺图中，可合并相邻的 1 格得出原函数的最简 与或式；也可合并相邻的 0 格得出反函数的最简与或式，然后再利用反演规则求反，即可得出原 函数的最简或与式。经逻辑变换后可得出函数的最简或非或非式。 给定逻辑函数式的卡诺图如图 91 所示。圈 0 得出反函数的最简与或式为： BCABDF 将上式求反即可得出逻辑函数的最简或与式为： )(CBADBBCABDF 经逻辑变换后（利用非非律） ，函数的最简或非或非式为 )()()(CBADBCBADBF 例例 96 将逻辑函数转换成最小项之和（标准与或式）的形式。DCABF 解解 (1) 用配项法 ABCDDABCDCABDCABDCBADCBADCBA BBAADCDDCCABDCABF )()( (2) 用卡诺图法 画 4 变量卡诺图，由于函数 F 由 AB 和两项组成，即 Al 且 Bl 时 F1，故在 AlDC 且 B1 的行内填 1；类似地，在 C0 且 D0 的列内填 1，即得函数的卡诺图如图 92 所示。 然后由卡诺图可直接写出逻辑函数的最小项之和形式： )15,14,13,12, 8 , 4 , 0(),(mDCBAF 例例 97 将逻辑函数成最大项之积（标准或与式）的形式。DCABF 解 用公式法 由式例 96 得出逻辑函数的最小项之和形式为： )15,14,13,12, 8 , 4 , 0(),(mDCBAF 因为 j ij i i MmDCBAF ),( 所以最大项之积： )11,10, 9 , 7 , 6 , 5 , 3 , 2 , 1 (),(MDCBAF 即 )()()( )()()( )()()( DCBADCBADCBA DCBADCBADCBA DCBADCBADCBAF 如果已知函数的卡诺图，也可由卡诺图中为 0 的那些小方格直接写出标准或与式。 例例 98 化简具有约束条件的逻辑函数，其约束条件为 AB0。CBCBAF 解解 用公式化对具有约束条件的逻辑函数的化简时，可以将约束项加到逻辑表达式中，化简 后到的最简表达式中若含有约束项，再将约束项去掉。即： 去掉约束项）( )( )( CABC ABABC ABBAC ABBBAC ABCBCBAF 例例 99 化简下列函数 )15,14,13,12,11,10()9 , 7 , 5 , 3 , 1 (),( dmDCBAF 解解 用卡诺图法化简带有约束条件的逻辑函数，其方法是在卡诺图中，将函数 F 的最小顶 用 1 填入，约束顶用填入。在画卡诺圈时，可充分利用约束项取值的任意性(作为 1 或 0)合并 相邻项。将最小项及约束项填入对应的卡诺图中，如 图 9.3 所示，则化简后逻辑表达式为： FD 例例 910 化简具有约束条件的逻辑函数 )9 , 8 , 7 , 6 , 5 , 3 , 2 , 0(),(mDCBAF （约束条件）0 ACAB 解：采解：采用卡诺图法化简。由约束条件，求出约束项： )15,14,13,12,11,10( )()( i i m DCBACDBADABCDCABABCDDCABDABCABCD DDBBACDDCCABACAB 将最小项用 1 填入，约束项用填入，画出卡诺图如图 9.4 所示，由图 9.4 得到化简后的逻 辑表达式为： BDDBCADCBAF),( 触发器 一、 基本触发器 基本触发器的逻辑结构如图 13-1 所示。它可由 两个与非门交叉耦合构成，图 13-1(a)是其逻辑电路 图和逻辑符号，也可以由两个或非门交叉耦合构成， 如图 13-1(b)所示。 二、基本触发器功能的描述 1状态转移真值表 为了表明触发器在输入信号作用下，触发器下一 稳定状态（次态）Qn+1与触发器稳定状态（现态） Qn以及输入信号之间关系，可将上述对触发器分析的结论用表格形式来描述，如表 13-1 所示。 该表称为触发器状态转移真值表，表 13-2 为表 13-1 的简化表。 2特征方程（状态方程） 1 1 RS QRSQRSQ nnn A RS Q Q Q R QS S RQQ B S RQQ (a)与非门构成的触发器电路与逻辑符号 (b)或非门构成的触发器电路与逻辑符号 &1 1& 其中，称为约束条件。 1 RS 3状态转移图和激励表 三、 同步 RS 触发器 由与非门构成的同步RS 触 发器如图 13-5(a)所示，其逻辑 符号如图 13-5(b)所示。当 CP=1 时 0 1 RS QRSQ nn 表 13-1 基本触发器状态转移真值表 现态输入信号次 态 功能 Qn RS Qn+1 0 1 0 1 0 1 0 0 置 0 0 1 1 0 1 0 1 1 置 1 0 1 1 1 1 1 0 1 保持 0 1 0 0 0 0 不确定 不正常 （不允许） 0 1 Qn 表 13-2 简化真值表 RS Qn+1 0 10 1 01 1 1Qn 0 0不定 SR Qn 0001 1 1 10 0x001 1x011 图 13-3 基本触发器卡诺图 01SR 1 S xR xS R 1 10SR 图 13-4 基本触发器状态转移图 01 表 13-3 基本触发器激励表 状态转移激励输入 Qn Qn+1 RS 0 0 0 1 1 0 1 1 x 1 1 0 0 1 1 x 其中 x 表示任意，0 或 1 S C D A S Q S Q CP CP (钟控端) R Q R E D B RQ (a) 逻辑图 (b) 逻辑符号 图 13-5 同步 RS 触发器 & & 1S C1 1R & & 四、 同步 D 触发器 由状态转移真值表可直接列出同步 D 触发器的状态方程 DQn 1 同步 D 触发器逻辑功能表明：只要向同步触发器送入一个 CP，即可将输入数据 D 存入触发 器。CP 过后，触发器将存储 该数据，直到下一个CP 到来 时为止，故可锁存数据。这种触 发器同样要求 CP=1 时，D 保持 不变。 同 理可得同步 D 触发器在 CP=1 时的激励表如表 13-7 所示，状态转移图如图 13-9 所示。 五、 JK 触发器 JK 触发器的特性方程为： 10SR 0 S xR xS R 0 01SR 图 13-6 同步 RS 触发器状态转移图 表 13-4 同步 RS 触发器状态转移真值 表 R SQn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn 1 0 不定 表 13-5 同步 RS 触发器激励表 Qn Qn+1R S 0 0 0 1 1 0 1 1 x 0 0 1 1 0 0 x 01 CP R S Q 不定 图 13-7 同步 RS 触发器工作波形 CP D Q Q 图 13-8 同步 D 触发器 1S C1 1R 1 表 13-6 D 触发器状态转移真值表 DQn+1 0 1 0 1 D=1 D=0 D=1 D=0 图 13-9 同步 D 触发器状态转移图 表 13-7 同步 D 触发器激励表 Qn Qn+1D 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 01 CP 下降沿到来后有效 n n n QKQJQ 1 六、 T 触发器和 T触发器 在 CP 控制下，根据输入信号 T（T=0 或 T=1）的不同，具有保持和翻转功能的电路，都叫 做 T 触发器。将 JK 触发器的 J、K 端短接，并取名为 T 端，就能构成 T 触发器， 。 n n n n n n QT QTQT QKQJQ 1 由表 13-10 可见，T 触发器在 T=0 时，具有保持功能；在 T=1 时，具有翻转功能。 在 CP 控制下，只具有翻转功能的电路叫做 T触发器。即在 T 触发器中，当 T 恒为 1 时就构 成了 T触发器，其状态方程为 n nnn QQQTQ 1 1 第五章 集成门电路和触发器 J=1，K=x J=0 J=x K=x K=0 J=x，K=1 图 13-14 JK 触发器状态转移图 表 13-8 JK 触发器状态转移真值表 J KQn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn 0 1 n Q 表 13-9 JK 触发器激励表 Qn Qn+1J K 0 0 0 1 1 0 1 1 0 x 1 x x 1 x 0 01 CP 1 2 3 J K 主 Q Q 图 13-15 主从 JK 触发器工作波形 Q Q QQ = T CP T CP 图 13-23 T 触发器逻辑符号 T=1 T=0 T=0 T=1 图 13-24 T 触发器状态转移图 01 J K 表 13-10 T 触发器状态转移真值表 TQn+1 0 1 n Q n Q 表 13-11 T 触发器激励表 Qn Qn+1T 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 一、二极管一、二极管“与与”门和门和“或或”门电路门电路 与门 Y=AB 或门 Y=A+B TTL OC 门 逻辑表达式： OC 门的应用： （1）实现“线与” （2）驱动显示 （3）电平转换 （7）三态输出门（TSL 门） +VCC(+5V) R 3k Y D1 A D2 B 5V 0V A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 uA uB uY D1 D2 0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V 0.7V 0.7V 0.7V 5V 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止 A B Y & A D1 B D2 5V 0V Y R 3k uB uY D1 D2 0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V 0V 4.3V 4.3V 4.3V 截止 截止 截止 导通 导通 截止 导通 导通 A B Y 1 14 13 12 11 10 9 8 74LS03 1 2 3 4 5 6 7 VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 74LS03 的引脚排列图 A B Y 逻辑符号 Y A B C D & & OC 门线与图 +VCC R Y1 Y2 EN EN & & a) b) TSL 门的逻辑符号 a)图 =0 有效 b)图 EN=1 有效 （6） CMOS 传输门 题 4.2 电路如图题 4.2 所示。能实现 nn QQ 1 的电路是哪一种电路。 图题 4.2 解： 对(a)电路，只有当 A=1 时才是计数型触发器；而(b)电路是 T 触发器，只有当 T=1 时，才 是计数触发器；(c)可以实现计数即 nn QQ 1 ，(d)电路也不可能是计数式触发器。所以实现 nn QQ 1 功能的电路是(c)。 题 4.4 电路如图题 4.4 所示， AQQ nn 1 的电路是哪 一些电路。 解：对(a)电路，因为是 D 触发器，所以有 nn QADQ 1 模拟开关真值表 控制端 C 开关通道 I/O-O/I 1导通 0截止 14 13 12 11 10 9 8 CC4016 1 2 3 4 5 6 7 VDD CA CD I/OD O/ID O/IC I/OC I/OA O/IA O/IB I/OB CB CC VSS 传输门CC4016 的引脚排列图 传输门CC4016 的逻辑符 号 EN 对(b)电路，因为是 RS 触发器,所以有 nnnnn QAQAQQRSQ 1 对(c)电路，因为是 T 触发器, nnnnnnnn QAQQAQQAQTQTQ 1 对(d)电路，因为是 JK 触发器, nnnnnnn QAQAQQQKQJQ 1 因此，能实现 AQQ nn 1 的电路是（b）和（d）两个电路。 题 4.5 根据图题 4.5 所示电路及 A、B、C 波形，画出 Q 的波形。(设触发触器初态为 0)。 图题 4.5 解：电路是一个上升沿触发的 D 功能触发器，它的波形如图所示： 题 4.6 试画出 D 触发器、JK 触发器、T 触发器的状态转换图； 解：D 解发器的状态转换图如下： JK 触发器的状态转换图为： T 触发器的状态转换图为： 例例 4.24.2 设主从 JK 触发器的初始状态为 0，已知输入 J、K 的波形图如图 5.2.5，画出输出 Q 的 C B A Q 波形图。 解：如图 5.2 所示。 例 4.2 波形图 组合逻辑电路的分析方法与设计方法组合逻辑电路的分析方法与设计方法 组合逻辑电路组合逻辑电路：在任何时刻的输出状态只取决于这一时刻的输入状态，而与电路的原来状态无关的电 路。 一、组合逻辑电路的分析方法一、组合逻辑电路的分析方法 步骤： 1给定逻辑电路输出逻辑函数式 一般从输入端向输出端逐级写出各个门输出对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻辑电路的输出对 输入变量的逻辑函数式。必要时，可进行化简，求出最简输出逻辑函数式。 2列真值表 将输入变量的状态以自然二进制数顺序的各种取值组合代入输出逻辑函数式，求出相应的输出状态， 并填入表中，即得真值表。 3分析逻辑功能 通常通过分析真值表的特点来说明电路的逻辑功能。 例例 2 2：组合电路如图下图所示，分析该电路的逻辑功能。 解：（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P ABCP CPBPAPL ABCCABCBABCA （2）化简与变换。因为下一步要列真值表，所以要通过化简与变换，使表达式有利于列真值表，一 般应变换成与或式或最小项表达式。 真值表 CBAABCCBAABCCBAABCL)( （3）由表达式列出真值表，见上图。经过化简与变换的表 达式为两个最小项之和的非，所以很容易列出真值表。 （4）分析逻辑功能 A B CL 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 礱 由真值表可知，当A、B、C三个变量不一致时，电路输出为“1” ，所以这个电路称为“不一致 电路” 。 归纳总结：归纳总结： 1 各步骤间不一定每步都要，如：省略化简（本已经成为最简）；由表达式直接概述功能，不一定列 真值表。2 不是每个电路均可用简炼的文字来描述其功能。 如 Y=AB+CD 二二. .组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法 步骤: 1分析设计要求列真值表 根据题意设输入变量和输出函数并逻辑赋值，确定它们相互间的关系，然后将输入变量以自 然二进制 数顺序的各种取值组合排列，列出真值表。 2根据真值表写出输出逻辑函数表达式 3对输出逻辑函数进行化简： 代数法或卡诺图法 4根据最简输出逻辑函数式画逻辑图。 最简与一或表达式、与非表达式、或非表达式、与或非 表达式、其它表达式 例例 1 1：设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数”的原则决定。 解：（1）根据设计要求建立该逻辑函数的真值表。 设三人的意见为变量A、B、C，表决结果为函数L。对变量及函数进行如下状态赋值：对于变量 A、B、C，设同意为逻辑“1” ；不同意为逻辑“0” 。对于函数L，设事情通过为逻辑“1” ；没通过为 逻辑“0” 。 列出真值表如下表所示。 （2）由真值表写出逻辑表达式： 该逻辑式不是最简。ABCCABCBABCAL （3）化简。由于卡诺图化简法较方便，故一般用卡诺图进行化简。将该逻辑函数填入卡诺图，如下 图所示。合并最小项，得最简与或表达式： ACBCABL 真值表 A B CL 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 （4）画出逻辑图如下图所示。 如果要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非与非表达式： ACBCABACBCABL 画出逻辑图。 唱 A）逻辑图 B）用与非门实现的逻辑图 三、加法器三、加法器 B L C 0 0 1 11 1 0 （一）半加器（一）半加器 1只考虑两个一位二进制数的相加，而不考虑来自低位进位数的运算电路，称为半加器半加器。 如在第 i 位的两个加数 Ai 和 Bi 相加，它除产生本位和数 Si 之外，还有一个向高位的进位数 。因此： 输入信号：加数 Ai，被加数 Bi 输出信号：本位和 Si，向高位的进位 Ci 2真值表 根据二进制加法原则（逢二进一），得以下真值表。 4逻辑电路：由一个异或门和一个与门组成。如上图所示。 5逻辑符号 （二）全加器（二）全加器 1不仅考虑两个一位二进制数相加，而且还考虑来自低位进位数相加的运算电路，称为全加器。 如在第 i 位二进制数相加时，被加数、加数和来自低位的进位数分别为 Ai 、Bi 、Ci-1 ，输出 本位和及向相邻高位的进位数为 Si、Ci。因此， 输入信号：加数 Ai 、被加数 Bi 、来自低位 的进位 Ci-1 四、比较器四、比较器 比较方法 1. 首先比较最高位，如比较的结果 a3b3,则可判定 AB 如比较的结果 a3 CC V 3 2 CC V 3 1 低导通 1 CC V 3 1 不变不变 1 CC V 3 2 CC V 3 2 01VOL 即：V T+:正向阈值电压或上限阈值电压；V T+ CC V 3 2 2 I V 从高于 CC V 3 2 开始下降的过程： I V VC1VC2VO CC V 3 1 I V CC V 3 2 11VOL 保持不变 CC V 3 1 10VOH 即：VT- 负向阈值电压或下限阈值电压；VT- CC V 3 1 VI 0. 01 F VO 5 6 2 4 7 3 1 VcO TH TR VCC 8 RD GND 0.01F VI 3回差电压： CCT VV 3 1 三、施密特触发器的应用 1波形变换 2脉冲整形 第四节 单稳态触发器 一、单稳态触发器的特点： 第一：它有稳态和暂稳态两个不同的工作特点； 第二：在外界触发脉冲的作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动 返回稳态； 1电路组成及工作原理 组成：把 VI2 作为触发器信号的输入端，TD、R 组成的反相器输出电压 VO 接到 VI1，同时在 VI1 对地接入电容 C，构成积分单稳态电路 工作原理： 稳态：VI=VH 设 TD 工作在饱和状态，则：VC=VTH=0V, 555 电路处于保持状态，且一定是 VO=VL，这是因为若假设 TD 截止，则不合理。 触发：VI=VL，555 电路状态翻转为 VO=VH, 此时 TD 截止，VC 保持 0V 不变。 暂稳态：电容 C 充电 VC其三要素为：VC(0)=0V，VC()=VCC，=RC 自动返回当 VC =2/3 VCC 时，555 电路翻转为输出 VL,而 VC 保持不变。 恢复由于 TD 导通，电容 C 向 TD 放电，使 VC 迅速下降为 0V。 2单稳态触发器工作波形及脉冲宽度 第五节 多谐振荡器 C VI 0.01 F R C VO VO 5 6 2 4 7 3 1 VC TH TR VCC 8 RD GND 0.01F VI R C 1电路结构及工作原理 电路的原理： 刚接通电源： VC=0V，VO=VH，TD 截止，此时为暂稳态 1：电容 C 充电 VC 在 t1 时刻 VC=2/3VCC，555 电路翻转。 进入暂稳态 2 VC=VL，TD 导通。电容 C 充电 VC 在 t2 时刻 VC=1/3VCC，555 电路再次翻转。进入暂稳态 1 2工作波形及周期 2lnln 21211 CRR VV VV CRRT TCC TCC ）（）（ 2ln 0 0 ln 222 CR V V CRT T T 2ln)2( 2121 CRRTTT 21 21 21 1 2RR RR TT T q 【例 1】 用集成芯片 555 构成的施密特触发器电路及输入波形 Vi 如图 5-1（a、b）所示， 试画出对应的输出波形 Vo 解：解：由图 5-1 所示集成电路定时 器 555 内部电路结 构可知，该施密特 触发器的正向阈值 电压（上触发电平） VO VO 5 6 2 4 7 3 1 VC TH TR VCC 8 RD GND 0.01F VI R1 C R2 ,)(33 . 3 3 2 5 3 2 VVUU CCPT 反向阈值电压（下触发电平） ，)(7 . 1 3 1 5 3 1 VVUU CCNT 见图 6.3（b）从 t=0 时刻