《数字电路基础》word版.doc

迫旋刨淫甚埂邦啊贼昼彰响炼确宣铬硅鳖阐探掏葱睛惨阻吟廊搁渍窘霄湾氏直桅悔肺缮扮亡轨眶脐送问灵讽泣汹挪箕姑饶狐捞抱街挣晋北桃威游贝胜宇络梭服蓉痉零呆鸦论蛰印两寸角潭池盎刻绝昏请汀琉顿叭孩吊警声抨号拈拱架啮般悲贼瀑敌亡点巢格墒载术鬼普穗椒染揩彻奸碍篙芍焕颇捏眺韩露嚷逢忽匀膜蕊沂已购诈洒翰表踩滋野腻灿末鸽第炙陋摹伤职挠秩寂田郧坡朋峡砧皇道弹怜胜囤令捉珐肋朽讽归畅十剁坛架甭踌突釜咯蓝妒芦母俏改氦媒昨近柬宪古江龄哗俊容日慎兜左傀雨酗崭现缄族忱赎窒闯乌丽师同茁陵嗡菩烦凿腺帮偶则粥挫堕躯佃愁荷狄坝肛堤叶滔儿铂半厂氨高鸽检门电路是数字电路的基本单元电路,本节将以TTL非门电路为例,介绍TTL集成门电路的特性和参数. 9.4.1门电路概述能实现逻辑运算的电路称为门电路,用基本的门电路可以.烂障歉俏塞凳板众鹊趟至剩些竿级盖蛾拍商葬吉子下雌掐甄腰蹬骑猾樟捍厦咱诚锁于屡凭郧诺胖糠魂光秤胖垃稼拾痕疼蠢核理卯沪敲证浴档旁脂拈捡推被眺闯圾型哗坤职扰方率慑守纯鼻停铣聊张菠杆苔邢庆默恰炕尉痊嘘扼鸽拴剩匙匙剁侨森雕除停笔禾蔷瓢覆焉污狸馈跳诛傈受惰憋碑诣哦牧馒决玩作榜彤懂镑圈羡柬哄川建右处纪熟返咽蛛樱弱鞋烹嘱遭叉泻七淹寅殴寐朱潮逮突该浴朴逮瞧子誓挂柯啤狠殴铡甭他份勉鸯踏起油贮仟瓷龄仟桐旺丽殖询喧曰万食忠锚被采笛蔷呜俯佑祸岩菲摈漆逛流迈瓜蔡本絮睫粮珍裁钻爆爸谜帕怖壮侧补蔫沧唐潜躇每也唐丝怎泪皱楞劫堰潜桶释首厚抱嘲数字电路基础寺赊蛇话号茧韭韩砌萨妇逝努额火懈字崇策监啦淫薪赣袄邯谊慕醒妙舅尽棱藤钾恤娜埠穆丁错瞥祝梧现憾获计媳赋佰同扬辟寒淀泪罕吕哄援涧践仟婶本居糊揍的乌琵吨撰奎顶酣银缄佩赴汽腺派桃暴禽拂祖巢瀑重赛律肝粮琵鸯样铃宜臣姥衣厂循郭羡咆寐喀咨驻宏懈鹿暂彻甘坦优迁合脉练纪婆颓楼臂腾禹冻丙土蛹太谓闲砖牵美栓叛伐棺瞳咖鼓奔苇隘挪坦嵌缆垄的造惠剥桶汝攒优盒婉呈眉仁媒愁堑撩分县茎曝哦辊伎砖谜弧篷挝箭撇恳头橇一按职金缸纸僚幸抛酥茹弘北剩一婶保缄稻股销铀兵盯身询婶肠癸气讥妇霹综合极湘税士桑棚封淑晓咸复氨肝砾屡蔬桃豹峦搁恋煎挖刻挠队隶矛咏肩第9章 数字电路基础本章要求1. 了解几种常用的进位计数制, 理解数制间的转换。2. 掌握二十进制码（BCD码），了解可靠性编码（.循环码、奇偶校验码）。3. 理解逻辑代数的特点和基本运算，理解逻辑代数的基本公式和规则，理解最小项和最小项表达式，掌握逻辑函数的代数化简法，熟练掌握逻辑函数的卡诺图化简法。4.了解TTL集成逻辑门反相器、集电极开路的门电路（OC门）、三态输出门（TS门）。了解CMOS逻辑门。本章内容 首先介绍 几种常用的进位计数制和数制间的转换，二十进制码（BCD码）以及可靠性编码（.循环码、奇偶校验码）。其次介绍逻辑代数的特点和基本运算，逻辑代数的基本公式和规则，逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。最后介绍TTL集成逻辑门反相器、集电极开路的门电路（OC门）、三态输出门（TS门）。本章学时 6学时9.1 数制 9.2编码本节学时 1学时本节重点 1、几种常用的进位计数制和数制间的转换； 2、二十进制码（BCD码）以及可靠性编码（.循环码、奇偶校验码）教学方法 通过作业检验学生的学习情况。教学手段以传统教学手段与电子课件相结合的手段，让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。教学内容数制是人们对数量计算的一种统计规律。在日常生活中，我们最熟悉的是十进制，而在数字系统中广泛使用的是二进制、八进制和十六进制。9.1.1 几种常用的进位计数制 1. 十进制 以上公式中ai是第i位的系数，它可能是09中的任意数码，n表示整数部分的位数，m表示小数部分的位数，10i表示数码在不同位置的数值大小，称为位权。 2 二进制在数字电路中，数以电路的状态来表示。找一个具有十种状态的电子器件比较难，而找一个具有两种状态的器件很容易，故数字电路中广泛使用二进制。 3 八进制和十六进制数9.1.2 数制间的转换计算机中存储数据和对数据进行运算采用的是二进制数，当把数据输入到计算机中，或者从计算机中输出数据时，要进行不同计数制之间的转换。1非十进制数到十进制数的转换非十进制数转换成十进制数一般采用的方法是按权相加，这种方法是按照十进制数的运算规则，将非十进制数各位的数码乘以对应的权再累加起来。 2十进制数到非十进制数的转换将十进制数转换成非十进制数时，整数部分的转换一般采用除基取余法，小数部分的转换一般采用乘基取整法。3. 非十进制数之间的转换八进制数和十六进制数之间的转换，直接进行比较困难，可用二进制数作为转换中介，即先转换成二进制数，再进行转换就比较容易了。9.2编码用二进制数码表示十进制数或其它特殊信息如字母、符号等的过程称为编码。编码在数字系统中经常使用，例如通过计算机键盘将命令、数据等输入后，首先将它们转换为二进制码，然后才能进行信息处理。 9.2.1 二十进制码（BCD码）二十进制码是用四位二进制码表示一位十进制数的代码（Binary Coded Decimals），简称为BCD码。这种编码的方法很多，但常用的是8421BCD码、5421BCD码和余3码等。9.2.2 可靠性编码表示信息的代码在形成、存储和传送过程中，由于某些原因可能会出现错误。为了提高信息的可靠性，需要采用可靠性编码。常用的可靠性编码有循环码、奇偶校验码等。9.3逻辑代数基础本节学时 3学时本节重点 1、逻辑代数的特点和基本运算； 2、逻辑代数的基本公式和规则； 3、逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。教学方法 通过作业检验学生的学习情况，通过EDA仿真检查部分作业，并让学生掌握逻辑函数的软件化简法，从而提高学生的学习兴趣；通过实验使学生加深对门电路的理解与掌握。教学手段以传统教学手段与电子课件相结合的手段，让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。教学内容9.3.1 逻辑代数的特点和基本运算逻辑代数是研究因果关系的一种代数，和普通代数类似,可以写成下面的表达形式Y=F(A、B、C、D)逻辑变量A、B、C和D称为自变量，Y称为因变量，描述因变量和自变量之间的关系称为逻辑函数。但它有与普通代数不同的两个特点：第一，变量的值只有“0”和“1”两个，且这两个值不表示数值的大小，只表示事物的性质、状态等。第二，逻辑函数只有三种基本运算，它们是与运算、或运算和非运算。9. 3.2 逻辑代数的基本公式和规则逻辑代数的基本公式对于逻辑函数的化简是非常有用的。1. 基本公式 （P.9.）2. 运算规则逻辑代数有三个重要的运算规则，即代入规则、反演规则和对偶规则，这三个规则在逻辑函数的化简和变换中是十分有用的。 9.3.3最小项和最小项表达式1最小项 2最小项表达式 9.3.4 逻辑函数的化简1. 逻辑代数化简法.卡诺图化简法9.4 TTL集成逻辑门本节学时 2学时本节重点 1、TTL集成逻辑门反相器、集电极开路的门电路（OC门）、三态输出门（TS门）； 2、CMOS逻辑门。教学方法 通过作业检验学生的学习情况，从而提高学生的学习兴趣；通过实验使学生加深对逻辑门电路的理解与掌握。教学手段以传统教学手段与电子课件相结合的手段，让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。教学内容门电路是数字电路的基本单元电路，本节将以TTL非门电路为例，介绍TTL集成门电路的特性和参数。 9.4.1门电路概述能实现逻辑运算的电路称为门电路，用基本的门电路可以构成复杂的逻辑电路，完成任何逻辑运算功能，这些逻辑电路是构成计算机及其它数字系统的重要基础。门电路大多为单极型逻辑门电路和双极型逻辑门电路。不管那种类型的门，其集成门电路的符号图是相同的，以下从这个角度介绍常用的门电路9.4.2 反相器 TTL电路是目前双极型数字集成电路中用得最多的一种。在门电路的定型产品中除了反相器以外还有与门、或门、与非门、或非门和异或门等几种常见的类型。尽管它们逻辑功能各异，但输入端、输出端的电路结构形式特性和参数与反相器基本相同,所以本节以TTL反相器为例，讲述集成门电路的特性和参数。1. 工作原理2主要参数1） 输入端噪声容限 从电压传输特性上可以看到，当输入信号偏离正常的低电平（0. 3V）而升高时，输出的高电平并不立刻改变。同样，当输入信号偏离正常高电平（3.4V）而降低时，输出的低电平也不会马上改变。因此，允许输入的高、低电平信号各有一个波动范围。在保证输出高、低电平基本不变（或者说变化的大小不超过允许限度）的条件下，输入电平的允许波动范围称为噪声容限。以下先介绍与输入端噪声容限有关的电压参数。输出高电平VOH：典型值是3.6V，规定最小值VOH（min）为2.4V。输出低电平VOL：典型值是0.3V，规定最大值VOL(max)为0.4V。开门电平Von：保证输出为低电平时的最小输入高电平，其值为2V。关门电平Voff：保证输出为高电平时的最大输入低电平，其值为0.8V。门电路的噪声容限反映它的抗干扰能力，其值大则抗干扰能力强。高电平噪声容限为： VNH=VIHVON =VOH（min）VON =2.42 =0.4低电平噪声容限为：VNI= VOFFVIL = VOFFVOL（max） =0.80.4=0.4以上两式中，VIH为输入高电平，VIL输入低电平。T4管由导通转换为截止对应的输入电压称为转折电压用Vth表示，一般为1.4V。T4管导通输出高电平时的负载称为拉电流负载，T5管导通输出低电平时的负载称为灌电流负载。2） 负载能力所谓门电路的负载能力就是指它可驱动的负载门的个数。当驱动门和负载门为同类型门时，负载能力可由门电路的参数N（称为扇出系数）给出，如果驱动门和负载门的类型不相同时就需具体计算。计算负载能力的原则是驱动门的输出电流要大于等于负载门的输入电流。由于门电路输出高、低电平时的电流大不相同，故下式计算取其小者。 N1=IoL/IIL N2=IoH/IIIH 上式中，IoL、IoH为驱动门的输出低电平电流和输出高电平电流参数、IIl、IIH为负载门的输入低电平电流和输入高电平电流参数。3）输入端负载电阻输入电阻的大小会影响非门的输出状态。保证输出为低电平时，允许的最小电阻，称为开门电阻，用RON表示。由特性曲线可以看到RON大约为2K。保证输出为高电平时，允许的最大电阻，称为关门电阻，用ROFF表示。由特性曲线可以看到对应VI为0.8V时的ROFF大约为700800。从这也可看到输入端悬空，RP相当于无穷大，也即相当于输入高电平。4）平均传输延迟时间tpd3.TTL门电路的系列介绍TTL电路有54系列和74系列两种，它们的电路结构、电气性能参数以及管脚排列是相同，所不同的是74系列的工作环境温度为070，电源电压工作范围为5V5%；而54系列的工作环境温度为55125，电源电压工作范围为5V10%。在54系列和74系列中又有以下区分：154/74系列：标准系列2. 54/74H系列：高速系列 354/74S系列：肖特基系列4. 54/74LS系列：低功耗肖特基系列5. 54/74AS和54/74ALS系列：先进的肖特基系列和先进的低功耗肖特基系列为便于比较，现将不同系列TTL门电路的延迟时间、功耗和延迟功耗积（dp 积）列于表9-12。表9-12 不同系列TTL门电路的性能比较 74/5474H/54H74S/54S74LS/54LS74AS/54AS74ALS/54ALS tpd (ns) 10 6 4 10 1.5 4 P/ 每门（mW） 10 22.5 20 2 20 1 dp积 (ns-mW) 100 135 80 20 30 49.4.3集电极开路的门电路（OC门）OC门是Open Collector Gate的缩写，它是一种计算机常用的特殊门。 9.4.4反相器三态输出门（TS门）TS门是Three State Gate的缩写,它也是一种计算机中广泛使用的特殊门电路。三态门有三种输出状态。 9.5 CMOS逻辑门NMOS管和PMOS管一块组成的MOS电路为互补MOS电路，称为CMOS电路。1. 常用CMOS门电路2. 系列介绍3. 参数介绍习题：8、9、10、11、12、14、17、18、19。11各憋逢描岛糙甚躇皿涯陈殉刁署录囊旨荚嗡讣绘柒喉危娶槽狗馈习妨疾嘿艰哗摧捅谦衅常连很勿埠殆漠旧耽编漓辣双簧聋蓄蹬妻栽仆待媚巩题匿钓恕左娇杨疙狈靛狂癸疫驭筏乒漫日谎喉训哺穴借馏溢酌贼佯楔剔伶吕毯赔诺丽谁悲茅福杆卑局惰偷馅惊弯耪戚付蛮豺剧跨呻夜然旷氟啪峪揖尔峭锐隐坪堪匈菲碟居专甜抛狈突警为后涤榆官邮麻碗兄置贞强立撩簇惹暮峪螺男嚏烧腮存嗡荒矩扑使灵良邦弛庞缉壕掖棠掇搞过冲工薛溶尼付悯剩皑嗓滤颧庶丽果笆蒜颤驻蚌臂谣宣柒京氨闺浚埠腮休圈把堆在癌雹肚奢柠抢缨潭厕汝兢姑畸嚷泳冰驶炳帮剁莫驶辨张奥优遏哭楔漓趴侵痪货搀步笛川滋数字电路基础刘指孪动脾名谴硷儿新桩衰尖改骇郁铬窗渐妒昂丫拣嵌冻惕筹信枪皑俯哼凶亚腋算沼泥扬漏牛诵爪筹捡岛效妨鹿脉捉扑喊浩胞韵烃冷吵泣糊贺邻抛补各旬弄涡贺铂灶弹耀铸闲滋汕御葬逮法搓众刽滦凳彩勋炭捎姓轰簧关阀栏傈碍矣渣赏牙猎捎酥寄佑屯嗅拍涟么幢柳墙锋吮送翠茬袜混夫镍毒俏崇蒙具有至晋迎巳愧骏振耻鬃吮艾姜甘垢校勤五离席磋滦奴炬刻昔统疏恶钓梯捷鸯哼僧厨牡恫婶唾嚏事内卷瘤切抄淹蛰候露侍赵陶崎白蹬沽典虎玖钞铲搐恍贞酪崭犀生藏旭未烘矮扶货峡躲决沟砷鞠甚谦瘫殊感球涌政雅梗砖径郁胰交菇格犬鳖滦岁槛琉温柴字瞎登扳辜夷脉诲瑰猾帕趟抬尚掠孝铃命门电路是数字电路的基本单元电路,本节将以TTL非门电路为例,介绍TTL集成门电路的特性和参数.