第4单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路

1、本单元重点知识点本单元重点知识点1 1、三态门和、三态门和OCOC门逻辑应用。门逻辑应用。2 2、组合逻辑电路的分析与设计方法组合逻辑电路的分析与设计方法。3 3、编码器和译码器的实践应用编码器和译码器的实践应用。4 4、数据选择器和全加器的实践应用数据选择器和全加器的实践应用。第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路 数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。

2、作为高级工，主要能作为高级工，主要能看懂典型数字集成电路的真看懂典型数字集成电路的真值表，熟悉逻辑功能，以便正确使用。值表，熟悉逻辑功能，以便正确使用。 使用时连接：电源、输入和输出。具有体积小、可使用时连接：电源、输入和输出。具有体积小、可靠性高、速度快、而且价格便宜的特点。靠性高、速度快、而且价格便宜的特点。 数字集成电路按内部结构分为数字集成电路按内部结构分为TTL电路电路和和MOS电电路路两种。两种。第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路第一节第一节 TTLTTL电路电路一、一、TTLTTL与非门的工作原理与非门的工作原理 TTLTTL型电路：输

3、入和输出端结构都采用了半导体晶体管，型电路：输入和输出端结构都采用了半导体晶体管，称之为称之为: : Transistor Transistor Transistor Logic Transistor Logic。第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路+5VABR1V1R2V2R3L=ABR4R5V3V4V5输入级输入级输出级输出级中间级中间级ABL逻辑功能：逻辑功能：全全1 1出出0,0,有有0 0出出1 1TTLTTL与非门与非门第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路悬空的输入端相当于接高电平。悬空的输入端相当

4、于接高电平。为了防止干扰，可将悬空的输入端接高电平。为了防止干扰，可将悬空的输入端接高电平。 通通 用用：UOH2.4V ，UOL 0.4V 典型值：输出高电平典型值：输出高电平 UOH= 3.4V ，输出低电平输出低电平 UOL= 0.3V TTL与非门电路的阈值电压与非门电路的阈值电压 UT =1.4V1 1、输出端、输出端2 2、输入端：、输入端：典型值：输入高电平典型值：输入高电平 UIH = 3.4V ，输入低电平输入低电平 UIL = 0.3V 当当UI UT 时，时，UI=“1”， UIUT 时，时， UI=“0”TTL电路的典型参数：电路的典型参数：TTL电路的传输特性：电路的

5、传输特性：第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路+5VABR1V1R2V2R3LR4R5V3V4V5EABL EEN二、三态门二、三态门当当EN=1时，正常工作；时，正常工作；当当EN=0时，高阻状态。时，高阻状态。第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路+5VABR1V1R2V2R3LV5ABL三、三、OC门门第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路ABL1ABL2ABL3+Ucc L=L1L2L3RcOCOC门的线与接法：门的线与接法： 使用使用OCOC门的关键是选择门的关键

6、是选择外接外接R RL L: :根据带负载情况确定。根据带负载情况确定。 一般与非门电路不允许采一般与非门电路不允许采用线与接法。用线与接法。第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路第二节第二节 MOSMOS电路电路一、场效应管简介一、场效应管简介 场效应管是一种电压型控制器件；场效应管是一种电压型控制器件； 分为分为结型和绝缘栅型（结型和绝缘栅型（MOSMOS型）型）两种；两种；1 1、NMOSNMOS增强型场效应管增强型场效应管gdsgds+UDDUiUoR第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路二、二、NMOS电

7、路电路 1、NMOS非门非门gds+UDDUiUo当当Ui为低电平，截止，为低电平，截止，Uo为高电平为高电平当当Ui为高电平，导通，为高电平，导通，Uo为低电平为低电平R第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路2、CMOS门电路门电路 CMOS CMOS门电路是由门电路是由N N沟道沟道MOSMOS管和管和P P沟道沟道MOSMOS管互补而成。管互补而成。CMOS非门逻辑关系：非门逻辑关系：当当Vi为低电平时，为低电平时，VN截止，截止，VP导通。导通。VOVDD，输出为高电平。，输出为高电平。当当Vi为高电平时，为高电平时，VN导通，导通，VP截止，截

8、止， VO0V，输出为低电平。，输出为低电平。 由于由于CMOSCMOS非门电路工作时总有一个管子导通，所以当带电容非门电路工作时总有一个管子导通，所以当带电容负载时，给电容充电和放电都比较快。负载时，给电容充电和放电都比较快。VVVVVVDDTPTNDDTPTN(a)(b)iiooVOVDDVNVP第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路第三节第三节 组合逻辑电路的分析与设计方法组合逻辑电路的分析与设计方法组合电路组合电路时序电路时序电路功能：功能：输出输出只取决于只取决于当前的输入当前的输入 数字电路数字电路组成：组成：门电路，不存在记忆元件门电路，不

9、存在记忆元件功能：功能： 输出取决于输出取决于当前的输入当前的输入 原来的状态原来的状态组成：组成：门电路门电路记忆元件记忆元件例如：编码器、译码器、数据选择器等例如：编码器、译码器、数据选择器等例如：寄存器、记数器等例如：寄存器、记数器等 第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路一、组合逻辑电路的分析方法一、组合逻辑电路的分析方法分析步骤分析步骤： 给定逻辑图给定逻辑图 电路逻辑功能电路逻辑功能分析分析1 1、由给定的逻辑图逐级写出逻辑函数式；、由给定的逻辑图逐级写出逻辑函数式；2 2、对函数式进行化简，化简成最简、对函数式进行化简，化简成最简与或式与或

10、式；3 3、列出真值表，得出电路的逻辑功能。、列出真值表，得出电路的逻辑功能。第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路二、组合逻辑电路的设计方法二、组合逻辑电路的设计方法设计步骤设计步骤： 给出逻辑功能给出逻辑功能 画出逻辑图画出逻辑图设计设计1 1、分析实际问题的逻辑含义，列出真值表；、分析实际问题的逻辑含义，列出真值表；2 2、根据真值表列出函数式，化简为最简、根据真值表列出函数式，化简为最简与或式与或式；3 3、根据最简与或式画出逻辑电路图。、根据最简与或式画出逻辑电路图。第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路

11、第四节第四节 常用中规模集成组合逻辑电路常用中规模集成组合逻辑电路 一、编码器一、编码器 编码器是把编码器是把 信号信号转换为转换为二进制码二进制码 的组合逻辑电路。的组合逻辑电路。 功能：功能： 一组高低电平一组高低电平 二进制码二进制码以以8421BCD8421BCD编码器为例，熟悉编码器的设计过程和工作原理。编码器为例，熟悉编码器的设计过程和工作原理。编编码码器器Y0Y1Y2Y9DCBA二进制代码二进制代码 (8421BCD)(8421BCD)一组一组高低电平高低电平第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路二、译码器二、译码器 与编码器功能相反的逻辑

12、电路就是译码器。与编码器功能相反的逻辑电路就是译码器。 编码器是把编码器是把 二进制码二进制码 转换转换 信号信号 为的组合逻辑电路。为的组合逻辑电路。 功能：功能： 二进制码二进制码 一组高低电平一组高低电平 以以2/42/4译码器为例，熟悉译码器的设计过程和工作原理。译码器为例，熟悉译码器的设计过程和工作原理。24 线线译码器译码器BAY0Y1Y2Y3E一组高低电平一组高低电平二进制码二进制码使能端使能端3/ 83/ 8译码器译码器输入选择输入选择允许允许(使能使能)输出输出数数 据据 输输 出出123456781615141312111091GAC7YccUGND74LS138BB2G2

13、Y1Y0Y3Y4Y5Y6YA2G第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路三、译码显示器三、译码显示器 数字系统中，常需要将运算结果用人们习惯的十进制数字系统中，常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到显示出来，这就要用到显示译码器显示译码器。1、七段译码器工作原理、七段译码器工作原理 例如：当例如：当a=b=c=d=e=f=1,g=0时，时， 显示显示0BCD数码显示译码器数码显示器abcdefg每一字段为发光二极管每一字段为发光二极管第四单元第四单元 集成逻辑门电

14、路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路2、译码显示器、译码显示器abcdefgabcdefgDCBA74LS48组成组成：BCD-七段译码器七段译码器 数码显示器（共阴极）数码显示器（共阴极）例如：当例如：当DCBA=0110时，时，74LS48的输出的输出abcdefg = 1011111, 数码显示器显示数码显示器显示6。 0 01 11 10 0第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路 从一组数据中选择一路信号进行传输的电路，从一组数据中选择一路信号进行传输的电路，称为称为数据选择器数据选择器。S0S1 I3 I2 I1 I0Y 控制信号控

15、制信号输入信号输入信号输出信号输出信号数据选择器数据选择器类似多路开类似多路开关。选择哪关。选择哪一路信号由一路信号由相应的一组相应的一组控制信号控控制信号控制。制。四、数据选择器四、数据选择器例如：例如：当当S1S0=10时，时，Y=I2第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路 16 15 14 13 12 1 1 10 9 74LS151 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 D3 D2 D1 D0 Y Y S GND 常用数据选择器：集成8选1数据选择器74LS151第四单元第四单元 集成逻辑门电路和组合逻辑门电路集成逻辑门电路和组合逻辑门电路aibici-1sici全加器全加器六、全加器六、全加器既考虑加数、被加数又考虑低位的进位位。既考虑加数、被加数又考虑低位的进位位。ai-加数加数 bi-被加数被加数 ci-1 -低位的进位；低位的进位；si-本位和；本位和；ci -进位。进位。