数字电子技术学习指导

1、数字电子技术学习指导数字电子技术学 习 指 导湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室王文虎 编写湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室 王文虎编写数字电子技术学习指导第一章 逻辑代数基础知识一、基本知识1、计数制的表示方法以及数制之间的转换；2、编码制及常见编码；3、三种基本逻辑运算与复合逻辑运算；4、逻辑代数的公式、定理和法则；5、逻辑函数的表示方法；6、逻辑函数的公式法化简；7、逻辑函数的卡诺图化简；8、具有无关项的逻辑函数的化简；二、重点知识1、熟练掌握与、或、非三种基本逻辑运算及常用复合运算；2、熟练掌握逻辑代数的公式、基本定理、法则；3、熟练掌握逻辑函数的表示方法及其相互转换

2、；4、熟练掌握最小项的含义、表示方法、性质以及最小项表达式；5、熟练掌握逻辑函数的公式法与图形法化简；6、熟练掌握无关项在逻辑函数化简中的正确应用；三、难点知识1、编码制概念的理解；2、逻辑函数五种描述方法的相互转换；3、卡诺图化简；4、无关项（约束项、任意项）及其在逻辑函数化简中的正确运用；四、基本术语计数制、（进位）基数（模数）、权值（权）、机器数、真值、原码、反码、补码、溢出、编码、代码、编码制、BCD码（8421码、5421码、余3码、格雷码）、字符码（ASCII码）、逻辑代数、逻辑函数、逻辑变量、原变量、反变量、逻辑赋值、正逻辑、负逻辑、与逻辑、或逻辑、非逻辑、与运算、或运算、非运算

3、、与非运算、或非运算、与或运算、与或非运算、异或运算、同或运算、互补律、反演律（德摩根定律）、反演规则、对偶规则、真值表、标准与或式、最小项、标准或与式、最大项、对偶式、卡诺图、逻辑相邻性、逻辑（电路）图、公式化简法、图形化简法、完全逻辑描述、非完全逻辑描述、无关项（约束项、任意项、禁止项）、约束条件湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室 王文虎编写数字电子技术学习指导五、练习示例（一）基本概念题1、数、码制转换：（）（128.32）（ ( 24.12 )D B，( ABC.11 )H B； （11.01101）B=H，D=H；H，(1001)8421BCD码 )余3码； （F8）16=（

4、）10=（）2； (256.125)D=(147)10= (2= (8421BCD=()余3BCD码；(679)10= (2= (8421BCD=()余3BCD码；(256)10= (2= (8421BCD=()余3BCD码。2、在逻辑门电路中，最基本的三种逻辑门是哪些？3、在数字电路中，高电平或低电平表示的是一定的电压范围，而并不是固定不变的数值，正逻辑体制规定高电平用1表示，低电平用0表示。4、在正逻辑体制下，非门对应负逻辑体制下的什么门？与门对应负逻辑体制下的什么门？与非门对应负逻辑体制下的什么门？5、，A+B+C，ABC。6、逻辑代数运算的分配律： 。7、逻辑函数L=AC+CD的：或与

5、式表达式为 ，与非表达式为8、逻辑函数L=AB+CD的反演函数 L=，对偶函数 L= 。9、函数F=A+AB+A(C+D)，其反演函数F=F*10、逻辑函数常见的表示方法有哪些？11、最小项的性质是什么？（1）使函数 Y(A,B,C)=AB+AC 取值为1的最小项有多少个？（2）已知函数Y=(A,B,C)=m(1,3,4,5)，使Y = 0 的输入变量最小项有多少个？使Y = 1 的输入变量最小项有多少个？。 （3）F（A，B，C，D）=1，其最小项表达式F=m（ ）B2分别表示6月和2月，C表示1号，则AB1C表示 ；A12C12、A表示1996年，B1、有_ _天；13、在绘制卡诺图时，变

6、量的取值顺序按循环码或格雷码排列可以保证卡诺图中任何几何位置相邻的最小项在逻辑上都具有相邻性；逻辑上具有相邻性的两个最小项的特点是什么？卡诺图画包围圈时，应遵循的基本原则是：包围圈内的方格数必定是 个。14、约束项(无关项)及约束条件是一个逻辑值为15、Y=0L = 。湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室 王文虎编写数字电子技术学习指导（二）逻辑函数的转换逻辑函数表达式的形式有：与或式、或与式、与非式、或非式、标准与或式（最小项形式）、标准或与式（最大项形式）1、将逻辑函数F=A+B+C+D+C+D+A+D为与或形式；2、将逻辑函数F=AB+AC化为与非形式；3、将逻辑函数F=AB+AC

7、化为或非形式；4、将逻辑函数F=A(B+C)化为最小项形式；（三）公式法简化逻辑函数（写出最简“与非”表达式）1、FABCAC(B+D)CD2、F=AC+ABC+BC+ABC3、F=(A+B)CD+(A+C)BD+ABC4、F=AD+A+AB+AC+BD+DEFG5、F=AC+AB6、F=A+C+BC+D7、F=+BCD+CD8、F=A+B+C+B（用代数法）9、Y=A+BABCAC10、化简函数为最简或与式，已知函数为F(A,B,C,D)=B(AD)+ABD+BC，约束条件ABC+A=0。（四）图形法简化逻辑函数（写出最简“与非”表达式）1、F=A+A+A2、F=ABCD+ABCD+AB+A

8、D+ABC3、FABC+AD+BD+CD+AC+AD4、F（A、B、C、D）=m(0,1,2,5,6,7,8,9,13,14,15)5、Y(A,B,C,D)=m(0,1,2,4,5,8,10)+d(7,11,12,13,14,15)湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室 王文虎编写数字电子技术学习指导6、F(A,B,C,D)=3、5、7、9、12、14)+d(10、11、13、15) m(1、7、已知约束条件为AB+AC=0，试利用图形法简化逻辑函数F(A、B、C、D)=m（0,1,2,3,4,5,6,8,9）。（要求：绘制函数的卡诺图，写出最简逻辑表达式；把约束条件展开为标准与或式）。8

9、、若约束条件为ABCD+ABC+ABCD=0，试利用图形法简化逻辑函数F(A,B,C,D)=m（1,2,5,6,10,11,12,15）。（要求：绘制卡诺图，写出最简逻辑表达式；把约束条件展开为标准与或式）。，且约束条件为d（10，11，12，13，9、利用图形法化简函数F（A、B、C、D）=m（5，6，7，8，9）14，15）= 0。 要求：绘制函数的卡诺图；写出函数的最简与非 与非式。要10、利用图形法化简函数F（A、B、C、D）=m( 0,1,2,3,6,8 ), 且约束条件为d( 10,11,12,13,14,15) = 0。求：绘制函数的卡诺图；写出函数的最简或与式。（五）综合题1、

10、利用公式法、图形法简化下述逻辑函数：（1）F=AB+BCD+AC+BC；（2）F=AB+AC+ABD+BCD；（3）F=(A+B+C)(B+BC+C)(D+DE+E)；（4）F=AB+AC+ABCD+BCD；并用四2输入与非门74LS00绘制该函数最简的逻辑电路图。2、利用公式法、图形法简化下述逻辑函数：（1）F=ABCD+ABCD+AB+AD+ABC，其约束条件为m15=0；（2）F=AB+C+AB+C+ABC；（3）F=AB+ABC+A(B+AB)；并用四2输入或非门74LS02实现该函数。3、变换函数表达式，并用3路2输入与或非门实现之，已知函数式为：Y=21+31 (注意：不用的输入端

11、应作逻辑处理，接H或L。)六、参考资料1、电子技术基础数字部分（第四版）康华光主编P127、P89-106；2、数字电子技术基础简明教程（第二版）余孟尝主编P149；湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室 王文虎编写数字电子技术学习指导第二章 逻辑门电路一、基本知识1、半导体器件的开关特性；2、分立元件门电路；3、TTL门电路；4、CMOS门电路；5、逻辑门的主要技术参数；6、逻辑门的实际应用；二、重点知识1、正确理解TTL非门的电路结构和工作原理；2、掌握TTL（与）非门的电压传输特性曲线；3、熟悉TTL逻辑门的主要参数；4、掌握典型门电路（OC门、三态门、传输门等）的逻辑功能及其应用；

12、5、熟练掌握CMOS门电路的正确使用；6、掌握CMOS传输门的工作原理；三、难点知识1、灌电流负载与拉电流负载对逻辑电平的影响；2、非门的电压传输特性曲线；3、TTL门电路的外特性（静态输入、输出特性、输入端负载特性）的理解；4、典型门电路的逻辑功能分析；四、基本术语开关特性、非平衡少数载流子、电荷存储效应、反向恢复时间、存储时间、渡越时间、电平、高电平、低电平、延迟时间、上升时间、存储时间、下降时间、开通时间、关闭时间、与门、或门、非门（反相器）、灌电流、拉电流、TTL逻辑门、SSI、MSI、LSI、VLSI、电压传输特性、阀值电压（门坎电压、门槛电压）、关门电平、开门电平、噪声容限、高电平

13、输入噪声容限、低电平输入噪声容限、关门电阻、开门电阻、扇入系数、扇出系数、导通传输时间、截止传输时间、静态功耗、动态功耗、平均传输延迟时间、OC门、TSL门、片选、CMOS逻辑门、CMOS传输门（TG门）、逻辑兼容性湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室 王文虎编写数字电子技术学习指导五、练习示例（一）基本概念题1、数字电路，从整体来看可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。当前常见的逻辑门电路有TTL逻辑门和CMOS逻辑门两类。在逻辑门电路中，最基本的三种逻辑门是什么？在数字电路中BJT工作在饱和与截至工作状态，建立BJT基区电荷的时间称为开通时间或导通传输时间，存储电荷消散的时间称为关闭时间

14、或截至传输时间。提高TTL门电路带灌电流负载能力的关键就是增大输出驱动管的饱和深度，灌电流负载是门电路输出为低电平时的负载，拉电流负载是门电路输出为高电平时的负载。TTL反相器输出级常用推拉式结构实现，其特点是什么？2、TTL与非门扇出系数的含义是什么？某TTL与非门带同类门时，若IOL=16mA，IIL=1.6mA，IOH=0.4mA，IIH=0.04mA，数据中负号表示电流方向，则低电平输出时的扇出系数NOL =输出时的扇出系数NOH =3、高电平输入噪声容限VNH是指在低电平输出前提下输入端允许的最大负向干扰幅度，即VNH=VIHVON；低电平输入噪声容限VNL是指在高电平输出前提下输入

15、端允许的最大正向干扰幅度，即VNL=VOFFVIL。如：VOH=2.4V，VIL=0.8V，（1）74系列TTL门电路高、低电平所对应的标准电压值分别为：VOL=0.4V，VIH=2V，则高、低电平的噪声容限分别为VNH=VNL=；（2）已知某TTL门电路的部分参数为：最小输出高电平VOHmin=2.7V，最大输出低电平VOLmax=0.5V，开门电平Von(VIHmin)=2V，关门电平Voff(VILmax)=0.8V，则其低电平噪声容限VNL= 已知某TTL门电路的部分参数为：最小输出高电平VOHmin=2.7V，最大输出低电平VOLmax=0.5V，开门电平Von(VIHmin)=2V

16、，关门电平Voff(VILmax)=0.8V，则其高电平噪声容限VNH=4、在实际应用中，逻辑门的多余输入端一般不悬空，总是接一个固定电平或并接（联）使用。对于TTL与非门的多余输入端应该接什么固定电平？TTL 或门的多余输入端应接什么固定电平？CMOS与门的多余输入端应当接到什么固定电平？CMOS或门的多余输入端应当接到什么固定电平？5、三态电路或TS输出电路，又称，其输出除高、低电平外，还会出现6、CMOS与非门电路中，负载管是沟道增强型绝缘栅场效应管，驱动管是沟道增强型绝缘栅场效应管；7、在TTL与非门电路中，若A1，B端悬空，则F； 若A、B端都是悬空，则F；若A0，B端悬空，则F ；

17、8、绘制TTL非门的电压传输特性曲线，并简述各段特性以及阀值电压的含义。9、可否将与非门、或非门、异或门当作反相器使用？如果可以，其输入端应如何处理？并画出电路图。10、写出下图逻辑电路的输出表达式：5V10K(TTL)A5001F湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室 王文虎编写数字电子技术学习指导5V500(CMOS)A10KF（二）逻辑电路分析类1、分析如图所示门电路，列出真值表，说明逻辑关系，并画出门电路的代表符号。R1R2R4V4V5VCCABCV1V2FR3V32、分析如下图所示电路的逻辑关系。AFBABCCFDE3、如下图所示逻辑电路，求电路的输出逻辑表达式，已知集电极开路与非门74LS01和一个反相器74LS04参数为：VOL(max)=0.4V，VOL(max)=8mA，IIL=400 A，VIH(min)=2V，IIH=20 A，求Rpmin和Rpmax。 VCC=5VRp湖南文理学院电气与信息工程学院自动化教研室