电子技术新组合逻辑电路PPT学习教案

1、会计学1电子技术新组合逻辑电路电子技术新组合逻辑电路第1页/共79页t锯齿波信号锯齿波信号u第第1节节 数字电路概述数字电路概述u正弦波信号正弦波信号tut方波信号方波信号电子电路中的信号电子电路中的信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号随时间连续变化随时间连续变化不连续变化不连续变化模拟电路数字电路第2页/共79页数字电路组合逻辑电路时序逻辑电路电路的输出状态完全由当时的输入状态决定，与电路原来的状态无关，没有记忆功能。电路的输出状态完全由当时的输入状态决定，与电路原来的状态无关，没有记忆功能。电路的输出状态不仅与当时的输入状态有关，而且还与电路原来的状态有关，具有记忆功能。电路的输出状态不仅

2、与当时的输入状态有关，而且还与电路原来的状态有关，具有记忆功能。主要由触发器组成主要由门电路组成第3页/共79页一、数字电路的特点一、数字电路的特点1、晶体管工作在开关状态；、晶体管工作在开关状态；2、对信号大小的要求减弱，抗干扰能力强；、对信号大小的要求减弱，抗干扰能力强；3、主要研究输出与输入之间的逻辑关系，用、主要研究输出与输入之间的逻辑关系，用逻辑代数方法，表达功能用真值表、逻辑表逻辑代数方法，表达功能用真值表、逻辑表达式、波形图。达式、波形图。二、二进制二、二进制数数（略）（略）三、脉冲数字信号三、脉冲数字信号正脉冲正脉冲负脉冲负脉冲脉冲幅度脉冲幅度A脉冲前沿脉冲前沿脉冲后沿脉冲后沿

3、脉冲宽度脉冲宽度tp脉冲周期脉冲周期T脉冲频率脉冲频率fAtrtf后沿后沿前沿前沿第4页/共79页模拟信号速度测量例模拟信号速度测量例脉冲信号速度测量例脉冲信号速度测量例四、举例四、举例第5页/共79页0110正逻辑系统正逻辑系统负逻辑系统负逻辑系统第第2节节 基本逻辑和逻辑门基本逻辑和逻辑门门：即开关，条件满足，信号通过；条件不门：即开关，条件满足，信号通过；条件不满足，信号不能通过。满足，信号不能通过。 ViVoKUccR只要能判断高低电平即可只要能判断高低电平即可10VLVH第6页/共79页一、与门电路一、与门电路“与与”逻辑：所有条件满足，事件才发生。逻辑：所有条件满足，事件才发生。开

4、关：闭合为开关：闭合为1，打开为，打开为0。灯：亮为灯：亮为1，不亮为，不亮为0。逻辑表达式逻辑表达式F=ABC&ABCF逻辑符号逻辑符号AFBC00001000010011000010101001101111真值表真值表有有0出出0，全，全1出出1有低出低，全高出高有低出低，全高出高电路电路EFAB C第7页/共79页二、或门电路二、或门电路“或或”逻辑：只要有条件满足，事件就发生。逻辑：只要有条件满足，事件就发生。逻辑表达式逻辑表达式F =A+B+C有有1出出1，全，全0出出0有高出高，全低出低有高出高，全低出低电路电路AEFBC真值表真值表AFBC00001001010111010011

5、101101111111逻辑符号逻辑符号 1ABCF第8页/共79页三、非门电路三、非门电路“非非”逻辑：条件满足，事件不发生；条件不满足，事件发生。逻辑：条件满足，事件不发生；条件不满足，事件发生。有有1出出0，有，有0出出1有高出低，有低出高有高出低，有低出高取反取反逻辑符号逻辑符号AF1逻辑表达式逻辑表达式F=A电路电路AEF真值表真值表AF0110第9页/共79页“与与”、“或或”、“非非”是三种基本的逻辑关系，任何其它的是三种基本的逻辑关系，任何其它的逻辑关系都可以以它们为基础表示。逻辑关系都可以以它们为基础表示。与非门与非门F=ABC有有0出出1，全，全1出出0 。（两步）。（两步

6、）或非门或非门F=A+B+C有有1出出0，全，全0出出1。 四、复合门电路四、复合门电路第10页/共79页ABCDF& 1与或非门与或非门F=AB+CD真值表？真值表？F=1，A、B、C、D=？异或门异或门F=A B=1ABFABF000011101110ABF001010100111同或门同或门=1ABFF=A B第11页/共79页例例： 与门、或门、与非门、或非门、异或门、同或门的输入与门、或门、与非门、或非门、异或门、同或门的输入A、B的波形如图所示，输出分别为的波形如图所示，输出分别为F1、F2、F3、F4、F5、F6。根据输入。根据输入A、B的波形，画出各输出端的波形。的波形，画出各

7、输出端的波形。 解：解： 根据它们的逻辑关系，可画出波形图如图所示。根据它们的逻辑关系，可画出波形图如图所示。 注意！注意！作图时要用尺画作图时要用尺画并对齐。并对齐。第12页/共79页思考题思考题1、什么是模拟电路？什么是数字电路？、什么是模拟电路？什么是数字电路？2、什么是组合逻辑电路？什么是时序逻辑电路？、什么是组合逻辑电路？什么是时序逻辑电路？3、什么是正逻辑？什么是负逻辑？、什么是正逻辑？什么是负逻辑？4、什么是与逻辑？什么是或逻辑？、什么是与逻辑？什么是或逻辑？5、什么是异或门、同或门、三态门、传输门？、什么是异或门、同或门、三态门、传输门？习题：习题：P328 6.9.9 第13

8、页/共79页0 0=0 1=1 0=01 1=10+0=00+1=1+0=1+1=110= =01= =第第 3 节节 逻辑代数逻辑代数（一）基本运算规则（一）基本运算规则A+0=AA+1=1A 0 =0 A=0A 1= 1 A =A1AA= = AAA= = 0AA= = AAA= = AA = =常量与常量常量与常量常量与变量常量与变量第14页/共79页（二）基本代数规律（二）基本代数规律交换律交换律结合律结合律分配律分配律A+B=B+AA B=B AA+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)+BA (B C)=(A B) CA(B+C)=A B+A CA+B C=(A+B)(A+C)普通

9、代普通代数不适数不适用用!第15页/共79页（三）吸收规则（三）吸收规则1.原变量的吸收原变量的吸收：A+AB=A证明：证明：A+AB=A(1+B)=A1=A利用运算规则可以对逻辑式进行化简。利用运算规则可以对逻辑式进行化简。例如：例如：CDAB)FE(DABCDAB = = 被吸收被吸收第16页/共79页2.反变量的吸收反变量的吸收：BABAA = = 证明：证明：BAABABAA = = BA)AA(BA = = = =例如：例如：DEBCADCBCAA = = 被吸收被吸收第17页/共79页2.反变量的吸收反变量的吸收：BABAA = = 证明：证明：BAABABAA = = BA)AA

10、(BA = = = =例如：例如：DEBCADCBCAA = = 被吸收被吸收第18页/共79页3.混合变量的吸收：混合变量的吸收：CAABBCCAAB = = 证明：证明：BC)AA(CAABBCCAAB = = CAABBCAABCCAAB = = = =例如：例如：CAABBCCAABBCDBCCAABBCDCAAB = = = = = = 1吸收吸收第19页/共79页4. 反演定律：反演定律：BABABABA = = = = ABAB0001111010110110010111110000BA ABBA 可以用列真值表的方法证明：可以用列真值表的方法证明：第20页/共79页二极管与门二

11、极管与门FD1D2AB+12VuAuBuF0V0V0.3V0V3V0.3V3V0V0.3V3V3V3.3VFD1D2AB-12V二极管或门二极管或门uAuBuF0V0V-0.3V0V3V2.7V3V0V2.7V3V3V2.7V第第4节节 TTL集成逻辑门集成逻辑门第21页/共79页R1DR2AF+12V +3V三极管非门三极管非门uAuF3V0.30V3.3嵌位二极管嵌位二极管第22页/共79页R1DR2F+12V+3V三极管非门三极管非门D1D2AB+12V二极管与门二极管与门与非门与非门1、体积大、工作不可靠。、体积大、工作不可靠。2、需要不同电源。、需要不同电源。3、各种门的输入、输出电

12、平不匹配。、各种门的输入、输出电平不匹配。第23页/共79页与分离元件电路相比，集成电路具有体积小、可靠性高、速度快的特点，而且输入、输出电平匹配，所以早已广泛采用。根据电路内部的结构，可分为与分离元件电路相比，集成电路具有体积小、可靠性高、速度快的特点，而且输入、输出电平匹配，所以早已广泛采用。根据电路内部的结构，可分为DTL、TTL、HTL、MOS管管集成门电路。集成门电路。一、一、TTL与非门与非门CBAF = =速度、带负载能力速度、带负载能力第24页/共79页+5VFR4R2R13kV2R5R3V3V4V1V5b1c1ABC1、任一输入为低电平（、任一输入为低电平（0.3V）时）时“

13、0”1V不足以让不足以让V2、V5导通导通三个三个PN结结导通需导通需2.1V第25页/共79页+5VFR4R2R13kR5V3V4V1b1c1ABC1、任一输入为低电平（、任一输入为低电平（0.3V）时）时“0”1Vuouo=5-uR2-ube3-ube4 3.4V高电平！高电平！第26页/共79页+5VFR4R2R13kV2R5R3V3V4V1V5b1c1ABC2、输入全为高电平（、输入全为高电平（3.4V）时）时“1”全导通全导通电位被嵌电位被嵌在在2.1V全反偏全反偏 1V截止截止第27页/共79页2、输入全为高电平（、输入全为高电平（3.4V）时）时+5VFR2R13kV2R3V1V

14、5b1c1ABC全反偏全反偏“1”饱和饱和uF=0.3VABCF =此电路此电路第28页/共79页电压传输特性电压传输特性主要参数主要参数测试电路测试电路&+5Vuiu0第29页/共79页1、输出高电平、输出高电平UOH 典型值为典型值为3.5V，产品规范值，产品规范值UOH 2.4V2、输出低电平、输出低电平UOL典型值为典型值为0.35V，产品规范值，产品规范值UOL 0.8V3、关门电平、关门电平Uoff低电平上限值，反映抗正向干扰能力。低电平上限值，反映抗正向干扰能力。 Uoff 0.8V4、开门电平、开门电平Uon高电平下限值，反映抗负向干扰能力。高电平下限值，反映抗负向干扰能力。

15、Uon 1.8V第30页/共79页5、扇出系数、扇出系数N带同类带同类IC的数量，的数量，N 8&？6、平均传输时间、平均传输时间)(2121pdpdpdttt=tuiotuootpd1tpd250%50%tpd 40nS第31页/共79页+5VR4R2R5T3T4R1T1+5V前级输出为前级输出为 高电平时高电平时前级前级后级后级反偏反偏流出前级流出前级电流电流IOH（拉电流）拉电流）输入输出负载特性输入输出负载特性1、前后级之间电流的联系、前后级之间电流的联系第32页/共79页前级输出为前级输出为 低电平时低电平时+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1R1T1+5V前级前级后级后级流入

16、前级的电流入前级的电流流IOL 约约 1.4mA (灌电流灌电流)第33页/共79页2、输入端接一电阻、输入端接一电阻R接地接地Rui“1”,“0”？+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1第34页/共79页R较小时较小时uiBA=BAB00010010011010011010直接列真值表直接列真值表第55页/共79页二、二、 设计逻辑电路设计逻辑电路任务任务要求要求最简单最简单的逻辑的逻辑电路电路1、确定输入输出变量，定义、确定输入输出变量，定义1和和0（正逻辑）（正逻辑）2、根据实际问题的逻辑含义，列出真值表。、根据实际问题的逻辑含义，列出真值表。设计步骤：设计步骤：3

17、、求出逻辑代数表达式，并进行化简。、求出逻辑代数表达式，并进行化简。4、设计逻辑电路（与非门实现）、设计逻辑电路（与非门实现）第56页/共79页例例1：设计三人表决电路（：设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。解：解：1、首先指明逻辑符号取首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义。的含义。输入：同意为输入：同意为1，不同意为，不同意为0；输出：通过是；输出：通过是1，否则是，否则是0。ABCF000000100100

18、011110001011110111113、写出逻辑代数表达式并化简。、写出逻辑代数表达式并化简。（方法之一：与或表达方式）（方法之一：与或表达方式）F=ABC+ABC+ABC+ABC +ABC+ABC(添加项）添加项）=(A+A)BC+(B+B)AC+(C+C)ABF=BC+AC+ABF= BC+AC+AB = BC AC AB与非形式与非形式2、列真值表、列真值表第57页/共79页4、根据逻辑表达式画出逻辑图。、根据逻辑表达式画出逻辑图。CABCABF = =& 1&AB BCFF= BC AC AB&ABCF组合逻辑电路设计以芯片少组合逻辑电路设计以芯片少, ,品种少为优品种少为优第58

19、页/共79页A3B2A2A1B1A0B0B3B3(AB)LAB A=B AB GNDA0B0B1A1A2B2A3UCC低位进位低位进位向高位位进位向高位位进位(AB)LAB A=B AB）L（ABA=BAB）L（ABA=BABA1B1A0B0A3B3A2B2（A=B）L?010?74LS85 74LS85第60页/共79页数据选择器数据选择器从一组数据中选择一路信号进行传输的从一组数据中选择一路信号进行传输的电路，称为电路，称为数据选择器数据选择器。A0A1D3D2D1D0W控制信号控制信号输入信号输入信号输出信号输出信号数据选择数据选择器类似一器类似一个多投开个多投开关。选择关。选择哪一路信

20、哪一路信号由相应号由相应的一组控的一组控制信号控制信号控制。制。第61页/共79页从从n个数据中选择一路传输，称为个数据中选择一路传输，称为一一位数据选择器位数据选择器。从。从m组数据中各选择一路传组数据中各选择一路传输，称为输，称为m位数据选择器。位数据选择器。W3X3Y3W3X2Y2W3X1Y1W3X0Y0A控制信号控制信号四二选一选择四二选一选择器器第62页/共79页与数据选择器对应的有与数据选择器对应的有数据分配器，考虑它应数据分配器，考虑它应当是一个什么结构？当是一个什么结构？第63页/共79页思考题思考题1、分析逻辑电路的步骤是什么？、分析逻辑电路的步骤是什么？2、设计逻辑电路的步

21、骤是什么？、设计逻辑电路的步骤是什么？习题：习题：P329 6.9.18 6.9.19 6.9.27(1)、(2)第64页/共79页第第7节节 常用集成组合逻辑电路常用集成组合逻辑电路编码：编码：用代码表示各种对象或信号的过程。用代码表示各种对象或信号的过程。编码器：编码器：具有编码功能的逻辑电路。具有编码功能的逻辑电路。二进制编码器：二进制编码器：将一系列信号状态编制成二进制代将一系列信号状态编制成二进制代码。码。N位位二进制代码有二进制代码有2n种不同的组合，表示种不同的组合，表示2n个信号。个信号。 设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相同，设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相

22、同，首先要列出状态表，然后写出逻辑表达式并进行化简，首先要列出状态表，然后写出逻辑表达式并进行化简，最后画出逻辑图。最后画出逻辑图。一、编码器一、编码器第65页/共79页8-3译码器逻辑图译码器逻辑图I1I2I3I4I5I6I7I8F3F2F10 1 11 1 1 11 0 001 0 11 1 1 11 0 011 1 01 1 1 11 0 101 1 10 1 1 11 0 111 1 11 0 1 11 1 001 1 11 1 0 11 1 011 1 11 1 1 01 1 101 1 11 1 1 10 1 11编码表编码表86421IIIIF = =8642IIII= =874

23、32IIIIF = =87653IIIIF =例：八线例：八线-三线编码器三线编码器设八个输入端为设八个输入端为I1 I8，八种状态，八种状态，与之对应的输出设为与之对应的输出设为F1、F2、F3，共三位二进制数。共三位二进制数。1、 二进制编码器二进制编码器第66页/共79页2、 二二十进制编码器十进制编码器用二进制代码表示十进制数。用二进制代码表示十进制数。输入（十输入（十进制数）进制数）D C B AY0 （0）0 0 0 0Y1 （1）0 0 0 1Y2 （2）0 0 1 0Y3 （3）0 0 1 1Y4 （4）0 1 0 0Y5 （5）0 1 0 1Y6 （6）0 1 1 0Y7 （

24、7）0 1 1 1Y8 （8）1 0 0 0Y9 （9）1 0 0 1975319753176327632765476549898YYYYYYYYYYAYYYYYYYYBYYYYYYYYCYYYYD=图？第67页/共79页译码器的输入：译码器的输入：一组二进制代码一组二进制代码译码器的输出：译码器的输出：一组高低电平信号一组高低电平信号二、二、 译码器和数字显示译码器和数字显示译码：译码：将代码翻译成各种对象或信号的过程。将代码翻译成各种对象或信号的过程。译码器：译码器：具有译码功能的逻辑电路。具有译码功能的逻辑电路。二进制编码器：二进制编码器：将二进制翻译成电路的某种状态。将二进制翻译成电路

25、的某种状态。将将n种输入的组合译成种输入的组合译成2n种电路状态。也叫种电路状态。也叫n-2n线线译码器。译码器。第68页/共79页2-4线译码器线译码器74LS139的内部线路的内部线路&1Y0Y2Y3YA1A0S输入输入控制端控制端输出输出74LS139管脚图管脚图S1S10A11A10Y11Y12Y13Y10A11A10Y11Y12Y13Y1S20A21A20Y21Y22Y23Y2ccUGND3Y22Y21Y20Y21A20A2S2一片一片139种含两个种含两个2-4译码器译码器74LS139的功能表的功能表A1A01XX11110000111001101101011010111110S0Y1Y2Y3Y“”表示低电平有效。表示低电平有效。1、 二进制译码器二进制译码器第69页/共79页2、二、二十进显示译码器十进显示译码器二二-十进制编码十进制编码显示译码器显示译码器显示器件显示器件在数字系统中，常常需要将运算