数字系统与逻辑设计期末复习2007

1、注意1. 17、10和11章中没有带*号，且课堂上讲过的内容都有可能考到；2. 复习课所讲的题目不等于考试内容；3. 作业和平时成绩占10%30%；4. 12.26日前补齐作业；5. 遵守考场纪律，杜绝舞弊；6. 考试日期：12.31日，下午2：304：307. 考试地点：待定8. 考试时间：120分钟考试题型1. 填空题，10题1分/题，共10分；2. 单项选择题，8题2分/题，共16分；3. 化简与计算，4题，共19分；4. 分析，5题6分/题，共30分；5. 分析与计算，1题10分/题，共10分；6. 设计， 1题15分/题，共15分。章节提纲章节提纲1. 数制和码制数制和码制2. 逻辑

2、代数基础逻辑代数基础3. 门电路门电路4. 组合逻辑电路组合逻辑电路5. 触发器触发器6. 时序逻辑电路时序逻辑电路7. 半导体存储器半导体存储器10. 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形11. 数数-模和模模和模-数转换数转换p 几种常用的数制几种常用的数制p 不同数制间的转换不同数制间的转换p 二进制算术运算二进制算术运算p 特点特点p 反码、补码和补码运算反码、补码和补码运算p 几种常用的编码几种常用的编码p 习题类型与解题方法习题类型与解题方法第一章第一章 数制和码制数制和码制 数制数制多位数码中每一位的构成；从低位到高位多位数码中每一位的构成；从低位到高位的进位规则的进位规则1

3、.2 几种常用的数制几种常用的数制10110110. (. .): :i0-1:innmnnmniinnmNimiiDk NkNk NNk NkNk Nk kkkNkNDN计数基数第 位的系数，为 的整数第进制数 ：位的权 常用的数制常用的数制 十进制，二进制，八进制，十六进十进制，二进制，八进制，十六进制制逢逢N进一进一 二进制，八进制，十进制，十六进制二进制，八进制，十进制，十六进制逢二进一逢二进一逢八进一逢八进一逢十进一逢十进一逢十六进一逢十六进一十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制000000000010001011020010022030011033040100044

4、05010105506011006607011107708100010809100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F不同进制数的对照表不同进制数的对照表1.3 1.3 不同数制间的转换不同数制间的转换 二二-十转换十转换例：例：321012210(1011.01)1 2021 21 2021 211.25) （2(0,1)iiDkk 十十-二转换二转换整数部分整数部分:例：例：1231212110121100112211102222222222222kkkkkkkkkkkkkkkkSnnnnnnnnnnnnnnn

5、nnn)()()(同理01102215201021212143208621173276543210kkkkkkkk余数余数余数余数余数余数余数余数21010101101173)()(故 十十-二转换二转换小数部分小数部分:例：例：12101212110231211223312( )2222( )(222)2(222)(22)mmmmmmmmSkkkSkkkkkkkkkk2101101081250).().(故432110001250000050000225000125001262500162501281250kkkk整数部分整数部分整数部分整数部分. 二二-十六转换十六转换例：将例：将(010

6、11110.10110010)2化为十六进制化为十六进制216 (0101 1110 1011 0010) 5 E. B 2 十六十六-二转换二转换162 8 F A. C 6 1000 1111 1010. 11 00 0 10 1 八进制数与二进制数的转换八进制数与二进制数的转换例：将例：将(011110.010111)2化为八进制化为八进制2111010110011).(87263).(83425).(2011100010101).( 十六进制数与十进制数的转换十六进制数与十进制数的转换),(151016KKDiip 十六进制转换为十进制十六进制转换为十进制p 十进制转换为十六进制：十进

7、制转换为十六进制：p p 十进制十进制 二进制二进制 十六进制十六进制p 1.4 1.4 二进制算术运算二进制算术运算p 和十进制算数运算的规则相同，逢二进一和十进制算数运算的规则相同，逢二进一p 乘法运算：通过若干次的乘法运算：通过若干次的“被乘数（或零）左移被乘数（或零）左移1位位”和和“被乘数（或零）与部分积相加被乘数（或零）与部分积相加”这两种操作完成这两种操作完成p 除法运算：通过若干次的除法运算：通过若干次的“除数右移除数右移1位位”和和“从被除数或从被除数或余数中减去除数余数中减去除数”这两种操作完成这两种操作完成p 加、减、乘、除加、减、乘、除 全部可以用全部可以用“移位移位”

8、和和“相加相加”两种操作两种操作实现。实现。p 简化了电路结构简化了电路结构 1001+ 0101 1110 1001- 0101 0100 1001 0101 1001 0000 1001 0000 01011011.11010110010101 1000 0101 0110 0101 0010 特点特点数字电路中普遍采用二进制算术运算数字电路中普遍采用二进制算术运算COMP()()2()nNNNNN当 为正数当 为负数 反码、补码和补码运算反码、补码和补码运算p 补码：对于有效数字为补码：对于有效数字为n位的二进制数位的二进制数N，其补码为，其补码为需要做减需要做减法运算法运算p 反码：反

9、码：INV()()21()nNNNNN当 为正数当 为负数p 当当N为负数时：将为负数时：将N的数值位逐位求反得到反码的数值位逐位求反得到反码COMPINV()()1NNINV()N补码运算：补码运算： +5 = (0 0101) -5 = (1 1011) 3位二进制数原码、反码和补码的对照表位二进制数原码、反码和补码的对照表+7011101110111+6011001100110+5010101010101+4010001000100+3001100110011+2001000100010+1000100010001+0000000000000-1100111101111-21010110

10、11110-3101111001101-4110010111100-5110110101011-6111010011010-7111110001001-8100011111000 补码表示的二进制数相加时的符号位补码表示的二进制数相加时的符号位例：用二进制补码运算求出例：用二进制补码运算求出 13 1310 10 、131310 10 、131310 10 01101130 01101100 0101010 1 10110230 1011130001113 1 1001113 1 10011100 0101010 1 1011031 11101230101001结论：

11、将两个加数的符号位和来自最高有效数字结论：将两个加数的符号位和来自最高有效数字位的进位相加，结果就是和的符号位的进位相加，结果就是和的符号 解：1.5 1.5 几种常用的编码几种常用的编码表 几种常见的十进制代码00000001100000000001010001010000010001011020010010100100100011130011011000110101010140100011101000111010050101100010111000110060110100111001001110170111101011011100111181000101111101101111091001

12、1100111111111010一、十进制代码一、十进制代码p 8421码：每一位二值代码的码：每一位二值代码的1都代表一个固定数值。都代表一个固定数值。p 恒权代码。恒权代码。00000100012001030011401005010160110701118100091001p 余余3码：将其看作二进制数，则它的数值比它所表示的十进制码：将其看作二进制数，则它的数值比它所表示的十进制p 数码多数码多3。进位。进位。0和和9、1和和8、2和和7、3和和6、4和和5p 的余的余3码互为反码。非恒权代码。码互为反码。非恒权代码。 0001110100201013011040111510006100

13、1710108101191100p 2421码：恒权代码，码：恒权代码， 0和和9、1和和8、2和和7、3和和6、4和和5p 互为反码。互为反码。 00000100012001030011401005101161100711018111091111 5211码：恒权代码，每一位的权正好与码：恒权代码，每一位的权正好与8421码十进制计数器码十进制计数器4 个触发器输出脉冲的分频比相对应。个触发器输出脉冲的分频比相对应。 00000100012010030101401115100061001711008110191111p余余3循环码：变权码，相邻的两个代码之间仅有循环码：变权码，相邻的两个代码

14、之间仅有1位的状态不同。位的状态不同。p 00010101102011130101401005110061101711118111091010特点：特点： 每一位的状态变化都按一定的顺序循环。每一位的状态变化都按一定的顺序循环。 按照上表的编码顺序依次变化时，相邻代码只有一按照上表的编码顺序依次变化时，相邻代码只有一 位发生变化。位发生变化。 0000000008100011001000100019100111012001000111010101111300110010111011111040100011012110010105010101111311011011601100101141110

15、10017011101001511111000二、格雷码二、格雷码应用：应用： 减少过渡噪声减少过渡噪声三、美国信息交换标准代码三、美国信息交换标准代码 (ASCII)p 由由ISO认定为国际通用的标准代码认定为国际通用的标准代码p 7位二进制代码位二进制代码 ，共，共128个。个。7 6 5 4 3 2 1b b b b b b bb4b3b2b1b7b6b50000010100111001011101110000NULDLESP0P、p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EU

16、eu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFSNn1111SIUS/?O-oDEL一、不同数制间的转换，例如：题1.4、题1.5、题1.9二、原码、反码、补码之间的转换，例如：题1.10三、二进制数的补码运算，例如：题1.15习题类型与解题方法p 介绍分析数字电路逻辑功能的数学方法介绍分析数字电路逻辑功能的数学方法p 内容提要内容提要p 逻辑代数的三种基本运算逻辑代数的三种基本运算p 基本公式和常用公式基本公式和常用公式p 逻辑代数的基本

17、定理；逻辑代数的基本定理；p 逻辑函数及其表示方法；逻辑函数及其表示方法；p 化简逻辑函数（公式化简逻辑函数（公式/ /卡诺图卡诺图/ /无关项）。无关项）。p 习题类型与解题方法习题类型与解题方法2.2 2.2 逻辑代数的三种基本运算：与、或、非逻辑代数的三种基本运算：与、或、非1.1.与运算与运算Y=AB =AB =A and B = A&B2.2.或运算或运算Y = A+B = A or B3.3.非运算非运算notY = A=A4.4.一些常用的复合逻辑运算一些常用的复合逻辑运算p 复合逻辑运算：用两个以上基本运算构成的逻辑运算，复合逻辑运算：用两个以上基本运算构成的逻辑运算，

18、 p 包括与非、或非、与或非、异或和同或运包括与非、或非、与或非、异或和同或运算。算。p 与非与非p 或非或非()Y = AB+CDp 与或非与或非Y = AB = AB +A BA B0 0010 1101 0101 101AB Y = AB = A B + AB AB p 异或异或p 同或同或AB = AB2.3 2.3 逻辑代数的基本公式和常用公式逻辑代数的基本公式和常用公式2.3.1 2.3.1 基本公式基本公式序号序号公公 式式序号序号公公 式式求反求反10 1= 0; 0= 1变量与变量与常量常量10A = 0111 + A= 121A = A120 + A = A重叠律重叠律3A

19、A = A13A + A = A互补律互补律4AA= 014A + A= 1交换律交换律5AB = BA15A +B = B + A结合律结合律6A (BC) = (AB) C16A + (B +C) = (A + B) + C分配律分配律7A (B +C) = A B + A C17A + B C = (A +B) (A +C)反演律反演律8(A B)= A+ B18(A+ B)= AB还原律还原律9(A)= A2.3.2 2.3.2 若干常用公式若干常用公式序序 号号公公 式式21A + A B = A22A +AB = A + B23A B + A B = A24A ( A + B) =

20、 A25A B+AC + BC = AB + ACA B+AC + BCD = AB + AC26A (AB) = A B; A(AB) = A p 应用举例应用举例p 式式(17)： A+BC = (A+B)(A+C) pA+B(CD) = (A+B)(A+CD)=(A+B)(A+C)(A+D)p 德德.摩根定理：摩根定理：2.4 2.4 逻辑代数的基本定理逻辑代数的基本定理2.4.1 代入定理代入定理定理：在任何一个包含变量定理：在任何一个包含变量A的逻辑等式中，若以另外一个的逻辑等式中，若以另外一个逻辑式代入式中所有逻辑式代入式中所有A的位置，则等式仍然成立。的位置，则等式仍然成立。()

21、()() A BABA B CABCABCB CB以代入2.4.2 反演定理反演定理Y=A(B+C)+CDY=(A+BC)(C+D) =AC+AD +BCC +BCD = AC+AD + BCD 01 10YY，原变量反变量反变量原变量 p 优先次序：先括号、然后乘、最后加优先次序：先括号、然后乘、最后加p 不属于单个变量上的反号应保留不变不属于单个变量上的反号应保留不变u 应用举例应用举例2.4.3 2.4.3 对偶定理对偶定理例如：例如： 证明式（证明式（1717） A+BC=(A+B)(A+C) A+BC=(A+B)(A+C) A+BC A+BC 的对偶式：的对偶式：A(B+C)A(B+

22、C) (A+B)(A+C) (A+B)(A+C) 的对偶式：的对偶式： AB+ACAB+AC 因为：因为： A(B+C)= A(B+C)= AB+ACAB+AC 所以：式（所以：式（1717）得证。得证。 对偶式对偶式: :将逻辑式将逻辑式Y Y中的中的”+”+”换成换成”，”换成换成”+”+”，0 0换成换成1 1，1 1换成换成0 0，得到，得到Y Y的对偶式，记做的对偶式，记做YDYD对偶定理：若两逻辑式相等，则它们的对偶式也相等。对偶定理：若两逻辑式相等，则它们的对偶式也相等。2.5 2.5 逻辑函数及其表示方法逻辑函数及其表示方法2.5.1 2.5.1 逻辑函数逻辑函数2.5.2 2

23、.5.2 逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法p 常用的有五种：常用的有五种：p 真值表；逻辑函数式；逻辑图；波形图；卡诺图；真值表；逻辑函数式；逻辑图；波形图；卡诺图；“最小项之和 ”及“最大项之积”最小项取值对应编号A B C 十进制数0 0 0 0m00 0 1 1m10 1 0 2m20 1 1 3m31 0 0 4m41 0 1 5m51 1 0 6m61 1 1 7m72.5.3 2.5.3 逻辑函数的两种标准形式逻辑函数的两种标准形式ABCCABCBACBABCACBACBACBA逻辑函数的最小项之和形式： 例：( , ,)Y A B CABCBC1 AA1. 将给定的逻辑函数式

24、化为若干乘积项之和的形式；2. 再利用基本公式 将每个乘积项中缺少的因子补全。()ABCBC AA(3,6,7)ABCABCA BCm最大项的编号：CBACBACBACBACBACBACBACBA(5,6,7)(0,1,2,3,4)(0,1,2,3,4)()()()()()YmYmYMABCABCABCABCABC三、逻辑函数的最大项之积形式三、逻辑函数的最大项之积形式()ikk ikk ikk ikk iYmYmYmYmM根据反演定理根据反演定理,得得A B C Y0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 12.6 2.6

25、逻辑函数的化简方法逻辑函数的化简方法2.6.1 2.6.1 公式化简法公式化简法逻辑函数式有多种形式，如与或式，或与式，与非与非式等等。逻辑函数式有多种形式，如与或式，或与式，与非与非式等等。 AB+AC 与或式与或式=(AB) (AC) 与非与非式与非与非式=(A+B)(A+C) 或与式或与式=(A+B) + (A+C) 或非或非式或非或非式=(AB +AC) 与或非式与或非式先与门后或门先与门后或门用与非门实现电路用与非门实现电路先或门后与门先或门后与门用或非门实现电路用或非门实现电路用与或非门实现电路用与或非门实现电路p 公式化简法的原理：反复使用逻辑代数的基本公式和常用公式消去函数式中

26、多余的乘积项和多余的因子 p 常用方法： 并项法：ABABA 吸收法：AABA 消项法：ABA CBCABA CABA CBCDABA C 消因子法：AA BAB 配项法：AAA1AA()A BYACB CBDCDA BCDAB DECp 化简逻辑函数：根据 A+AB=A，消去ABCD根据 A+AB=A+B，消去A(BC)中的(BC)因子根据 A+AB=A，消去AC和ABDE根据 AB+AC+BC=AB+AC，消去CD()ACBDCDAAB DB CB CEACAAB DB CBDDECB CBDDACAB CBD 原理：具有相邻性的最小项可合并，消去不同因原理：具有相邻性的最小项可合并，消去

27、不同因子。子。 在卡诺图中，最小项的相邻性可以从图形中直观在卡诺图中，最小项的相邻性可以从图形中直观地反映出来。地反映出来。二、用卡诺图化简逻辑函数（卡诺图化简法或图形化简法） 合并最小项的原则：合并最小项的原则： 两个相邻最小项可合并为一项，消去一对因子两个相邻最小项可合并为一项，消去一对因子 四个排成矩形的相邻最小项可合并为一项，消去四个排成矩形的相邻最小项可合并为一项，消去两对因子两对因子 八个相邻最小项可合并为一项，消去三对因子八个相邻最小项可合并为一项，消去三对因子例：CBCBCACACBAY),( 00 01 1 1 1 00011111101ABCl 卡诺图化简法的步骤卡诺图化简

28、法的步骤1. 用卡诺图表示逻辑函数用卡诺图表示逻辑函数 00 01 1 1 1 00011111101ABCCBCBCACACBAY),(l 卡诺图化简法的步骤（续）卡诺图化简法的步骤（续）2. 找出可以合并的最小项找出可以合并的最小项例： 00 01 1 1 1 00011111101ABC 00 01 1 1 1 00011111101CBCABACBBACAABCCBCBCACACBAY),(l 卡诺图化简法的步骤（续）卡诺图化简法的步骤（续）3. 选取化简后的乘积项选取化简后的乘积项例： 00 01 1 1 1 00011111101ABC2.7 2.7 具有无关项的逻辑函数及其化简具

29、有无关项的逻辑函数及其化简2.7.1 2.7.1 无关项无关项无关项：约束项和任意项的总称。无关项：约束项和任意项的总称。1.1.约束项约束项: :恒等于恒等于0 0的最小项的最小项例如，用例如，用A,B,CA,B,C分别表示一台电动机的分别表示一台电动机的正转、反转和停止的命令，正转、反转和停止的命令，A=1A=1表示正表示正转，转，B=1B=1表示反转，表示反转，C=1C=1表示停止。则，表示停止。则，表示正转、反转和停止工作状态的逻表示正转、反转和停止工作状态的逻辑函数可写成：辑函数可写成：000,011,101,110,111000,011,101,110,111五个值不可能出现，五个

30、值不可能出现，则称则称ABC,ABC,ABC,ABC,ABCABC,ABC,ABC,ABC,ABC为约束项；在真值表和卡诺图中都用为约束项；在真值表和卡诺图中都用X X表表示。示。Y1=ABC (Y1=ABC (正正转转) )Y2=ABC (Y2=ABC (反反转转) )Y3=ABC (Y3=ABC (停停止止) )0A B CA BCAB CABCABC p 约束条件：ABCY1Y2Y3000XXX001001010010011XXX100100101XXX110XXX111XXX2.2.任意项任意项: :是最小项是最小项, ,若使其值为若使其值为1 1时时, ,函数值可为函数值可为0 0也

31、可为也可为1,1,并并不影响电路的功能不影响电路的功能, ,则称该为任意项。则称该为任意项。令令Y4Y4表示电路自动切断供电，表示电路自动切断供电，那么这时那么这时Y1,Y2Y1,Y2和和Y3Y3等于等于1 1还是还是0 0已无关紧要。已无关紧要。000,011,101,110,111000,011,101,110,111五个值出五个值出现与否对现与否对Y1,Y2Y1,Y2和和Y3Y3没有影响，没有影响，则称则称ABC,ABC,ABC,ABC,ABC,ABC,ABC,ABC,ABCABC为为Y1,Y2Y1,Y2和和Y3Y3的任意项；在的任意项；在真值表和卡诺图中都用真值表和卡诺图中都用X X表

32、示。表示。一、逻辑等式的证明，例如：题2.2习题类型与解题方法方法一，分别列出等式两边逻辑式的真值表，若真值表完全相同，则等式成立。方法二，利用逻辑代数的基本公式和定理，将等式两边化为完全相同的形式。方法三，分别画出等式两边逻辑式的卡诺图，若卡诺图相等，则等式成立。二、逻辑函数不同表示方法之间的转换，例如：题2.3，题2.7 真值表逻辑式 逻辑式逻辑图 逻辑式卡诺图 波形图真值表 逻辑式真值表 逻辑图逻辑式三、逻辑函数式的变换，例如：题2.11，题2.12，题2.13 与或形式与非-与非形式 与或形式与或非形式四、逻辑函数的化简，例如：题2.14，题2.15，题2.18，题2.19， 题2.2

33、2，题2.23公式化简法卡诺图化简法p 熟练掌握逻辑代数的基本公式和常用公式熟练掌握逻辑代数的基本公式和常用公式p 掌握无关项掌握无关项p 题题2.11 2.11 将下列各式化为最大项之积的形式将下列各式化为最大项之积的形式12503467034670346703467Y( , ,)11YA BCB CAB CY A B CmmmYYYmmmmmYYmmmmmm m m m mM M M M M 首先将 展开为最小项之和形式，得到根据以及全部最小项之和为 可知p 题题2.12 2.12 画出全部由与非逻辑单元组成的逻辑电画出全部由与非逻辑单元组成的逻辑电路图路图YA BCp 介绍数字电路的基本

34、逻辑单元电路介绍数字电路的基本逻辑单元电路门电路门电路p 内容提要内容提要p 二极管门电路二极管门电路p CMOS CMOS门电路门电路p TTL TTL门电路门电路p 习题类型与解题方法习题类型与解题方法p 各种门电路的工作原理，只要求一般掌握；外部各种门电路的工作原理，只要求一般掌握；外部特性和应用是学习的重点特性和应用是学习的重点3.1 3.1 概述概述p门电路：实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路，如门电路：实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路，如 与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门。与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门。正逻辑：高电平代表正逻辑：

35、高电平代表1 1；低电平代表；低电平代表0 0。负逻辑：高电平代表负逻辑：高电平代表0 0；低电平代表；低电平代表1 1。5V0 V高电平高电平低电平低电平2V0.8V3.2.1 3.2.1 二极管的开关特性二极管的开关特性p 二极管二极管D为理想开关元件为理想开关元件正向导通内阻为正向导通内阻为0 0；反向内阻为无穷大反向内阻为无穷大3.2.2 3.2.2 二极管与门二极管与门规定规定3V以上为以上为10.7V以下为以下为0电路的逻辑电平电路的逻辑电平电路的真值表电路的真值表设设VCC = 5 V加到加到A,B的的 VIH=3 V VIL=0 VVDF=0.7 V缺点：缺点：1.1.电平偏移

36、大；电平偏移大； 2. 2.负载能力差。负载能力差。一般用作集成电路内部的逻一般用作集成电路内部的逻辑单元辑单元3.2.3 3.2.3 二极管或门二极管或门规定规定2.3V以上为以上为10V以下为以下为0加到加到A,B的的 VIH=3 V VIL=0 VVDF=0.7 V电路的逻辑电平电路的逻辑电平电路的真值表电路的真值表缺点：缺点：1.1.电平偏移大；电平偏移大； 2. 2.负载能力差。负载能力差。3.3 CMOS门电路门电路一、一、 MOS管的结构和工作原理管的结构和工作原理3.3.1 MOS管开关特性管开关特性S (Source):源极源极G (Gate):栅极栅极D (Drain):漏

37、极漏极B (Substrate):衬底衬底二、输入特性和二、输入特性和输出特性输出特性漏极特性曲线漏极特性曲线p 漏极特性曲线（分三个区域）漏极特性曲线（分三个区域） 截止区截止区 VGS 109 恒流区恒流区 vGS 一定时，一定时， iD与与vDS之比近似之比近似地等于一个常数。等效电阻的大小和地等于一个常数。等效电阻的大小和vGS 有关有关 可变电阻区可变电阻区 iD 基本上由基本上由vGS决定，与决定，与vDS 关系不大关系不大截止区截止区恒流区恒流区可变电可变电阻区阻区三、三、MOSMOS管的基本管的基本开关电路开关电路IMOSDSV所以管间相当于一个受控制的开关。910,1OFFO

38、NRRK因为,ONDOFFRRR只要则：()IILGS thOOHDDVVVTVVV 当截止()0IIHGS thOOLVVVTVV 当导通开关断开开关断开开关闭合开关闭合3.3.2 CMOS反相器的电路结构和工作原理一、电路结构一、电路结构PthGSNthGSVV)()()()DDGS th NGS th PVVV1()112()2 ()T0=0TIIGSDDGS th PGSGSGS th NOODLHDvVVvvVvvVVV为负 ， 导通，截止时：1()12(1)220T=T0GSGS th PGSDDGS thIIHDDNOOLvvVvVVVVVvTT时：输出和输入之间为逻辑， 截止，

39、非的关系和工导通作在互补状态CMOS反向器的静态功耗极小反向器的静态功耗极小二、电压、电流二、电压、电流传输特性传输特性()()()12211212()0,11,22OOHDDOOLIGS TH NIDDGIDDOS TH PGS TH NIDDGPDHDS TTTVVVTTVABVVCDVVVBCVVVT TT TVVVVVV导通，截止导通， 截止同时导通若参数完全对称，时段：，段：段：电压传输特性电压传输特性()()DDGS th NGS th PVVVPthGSNthGSVV)()(二、电压、电流传输二、电压、电流传输特性特性(续续)电流传输特性电流传输特性漏极电漏极电流为流为0 0T1

40、T1和和T2T2同时导同时导通通3.3.5 3.3.5 其他类型的其他类型的CMOSCMOS门电路门电路一、其他逻辑功能的一、其他逻辑功能的CMOSCMOS门电路门电路()YA B ()YA B ()YAB 二、漏极开路输出门电路二、漏极开路输出门电路（OD门）门）OFFLONRRR2OOHDDvVV0OOLvV12() ()()YY YABCDABCD()DDOHIHLOHVnImIRV(max)DDOHLLOHIHVVRnIIRm(max)()DDOLLILOLVVRm II(min)(max)DDOLLLOLILVVRRIm I(min)(max)LLLRRR三、CMOS传输门及双向模拟

41、开关电路结构电路结构逻辑符号逻辑符号(1) 0,(2) 1,CC截止 当传输门传 当输门导通四、三态输出的四、三态输出的CMOS门电路门电路)(高阻时，时，ZYNEAYNE10电路结构电路结构逻辑符号逻辑符号总线结构总线结构数据双向传输数据双向传输不用的输入端不应悬空。不用的输入端不应悬空。3.3.6 CMOS3.3.6 CMOS电路的正确使用电路的正确使用NPNNPN型型PNPPNP型型二、双极型三极管的输入特性和二、双极型三极管的输入特性和输出特性输出特性bBEBBBRVVi()CCEif v三、双极型三极管的基本开关电三、双极型三极管的基本开关电路路开关电路开关电路3.5.2 TTL反相

42、器的电路结构和工作原理反相器的电路结构和工作原理一、电路结构一、电路结构设设 VVPNVVVVVVONILIHCC7020435.结导通压降)()(.1020YVVAVVVOHOILI)()(.0143YVVAVVVOLOIHI二、电压传输特性二、电压传输特性112542422540.6 ,1.3,3.40.71.3,IBOHCCRBEDIIOVVVVTT TTVVABBCVVVVVVVTTTVV截止区导通，截止，导通线性区导通且工作在放大区截段，导通，：止段：二、电压传输特性（续）二、电压传输特性（续）12541.4 ,2.1,0ITHBOOLIOOOLCDDVVVVVT TTVVVVVVE

43、转折区所以同时导通，截止，所以迅速饱和区继续，而不变：，段：段例例3.5.2：扇出系数（：扇出系数（Fan-out），），试计算门试计算门G1能驱动多少个同样的门电路负载。能驱动多少个同样的门电路负载。）（查得时，）（查得时，要求保证mAiVVVVmAiVVVVOLOLIHIOHOHILI16204023.;.ILIHII：并联后与仅一个接地时相同：每个值相同输入电，并流计算：联后加倍3.5.5 其他类型的其他类型的TTL门电路门电路一、其他逻辑功能的门电路一、其他逻辑功能的门电路1. 与非门与非门15414250.9 ,12.1 ,00.2BOOHBOOLABABVABVVTTVVVVTTT

44、VV 由多发射极三极管实现当 和 有一个为时，当 和 同截止，导通，截止，和导通为高，电平时，2.2.或非或非门门均加倍和输入电流计算时，导通截止，才有同为、只有截止导通，均使任何一个为、所以的输出并联和因为路两个完全一样的输入电ILIHOHOOLOIIVVTTBAVVTTBATT454522013.3.与或非门与或非门二、集电极开路输出的门电路二、集电极开路输出的门电路（OC门）门） 输出电阻低输出电阻低 不能将输出端接成线与结构不能将输出端接成线与结构 输出电平不可调输出电平不可调 不能驱动较大电流及较高电不能驱动较大电流及较高电压负载压负载推拉式输出级并联推拉式输出级并联)()()( C

45、DABCDABYYYYYYY2121所以才为高，即为低，只有两者同高有一个低，、因为21OHCCCCVVV与非门与非门或非门或非门例例 3.5.5 IOH=200uA, IOL(max)=16mA, IIL=1mA, IIH=40uA, VCC=5V, VOH3V（意味着（意味着VOH（min）=3V）, VOL0.4V。(max) OLCCOHL(max)OHIHCCOLL(min)ILV-V5-3R=nI+mI2 0.2+9 0.04= 2.63 kV-V5-0.4R= 0.35kI-mI16-3 1三、三态输出门三、三态输出门)(,ZVVOHOL，高阻输出有三个状态：ZYDPENABYD

46、PEN导通，为“高阻状态”截止，为“工作状态”,)()(,)(012101一、双极型三极管工作状态的计算，例如：题3.11和例3.5.1习题类型与解题方法p计算输入为高计算输入为高/低电平下三极管的工作状态，判断电路低电平下三极管的工作状态，判断电路参数的选择是否合理。参数的选择是否合理。1. 利用戴维宁定理将输入电路简化为等效的VE与RE串联电路。2. 计算vI为低电平时的VE值。若VE VON ，则三极管导通，参数设计不合理。3. 计算vI为高电平时的VE值和iB，并和IBS比较。若iB IBS ，则三极管饱和导通，参数设计合理；若iB IBS ，则三极管不饱和导通，参数设计不合理。p解题

47、方法和步骤解题方法和步骤二、集成门电路逻辑功能的分析 COMS电路，题电路，题3.15p给出门电路输入的电压波形或逻辑状态，求输出的电压波形或逻辑给出门电路输入的电压波形或逻辑状态，求输出的电压波形或逻辑状态。状态。p给出集成门电路的内部电路结构图，求逻辑功能，题给出集成门电路的内部电路结构图，求逻辑功能，题3.7，3.131. 不允许输入端悬空2. 输入端经电阻接地=接低电平3. 输入端经电阻接高电平=接高电平 TTL电路，题电路，题3.141. 输入端悬空=接高电平2. 经几十欧姆电阻接地=接低电平3. 经几千欧电阻接地=接高电平三、输入特性和输出特性的应用 扇出系数扇出系数p TTL电路

48、扇出系数的计算，题电路扇出系数的计算，题3.16，例，例3.5.2l 一个门电路可以同时驱动某一种门电路的最大数目 解题方法和步骤解题方法和步骤1. 查IOL(max) /IOH(max) /IIL(max) /IIH(max)2. IOL =N1|k IIL(max) | =IOL(max) 负载为或/或非门：k等于每个门的并联输入端数 负载为与/与非门：k=13. IOH =pN2IIH(max) M原理：计数循环过程中设法跳过原理：计数循环过程中设法跳过NM个状态。个状态。具体方法：置零法具体方法：置零法 置数法置数法同步置零法异步置零法同步预置数法异步预置数法异步置异步置0 0信号信号

49、同步置同步置0 0信号信号同步置同步置数信号数信号异步置异步置数信号数信号例：将十进制的例：将十进制的74160接成六进制计数器接成六进制计数器CLKDRLDEP ET例：将十进制的例：将十进制的74160接成六进制计数器接成六进制计数器1. 置零信号持续时间短；置零信号持续时间短；2. 触发器的复位速度有快有慢；触发器的复位速度有快有慢；3. 电路可靠性不高；电路可靠性不高；2. N M原理：计数循环过程中设法跳过原理：计数循环过程中设法跳过NM个状态。个状态。具体方法：置零法具体方法：置零法 置数法置数法同步置零法异步置零法同步预置数法异步预置数法2. N VT+VT+变换结果：同频率的矩

50、形脉冲信号变换结果：同频率的矩形脉冲信号二、用于脉冲整形二、用于脉冲整形三、用于脉冲鉴幅三、用于脉冲鉴幅10.3 单稳态触发器单稳态触发器(Monostable Multivibrator)特点：特点： 有稳态和暂稳态两个工作状态。有稳态和暂稳态两个工作状态。 在外界触发脉冲作用下，能从稳态在外界触发脉冲作用下，能从稳态暂稳暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态。态，维持一段时间后自动返回稳态。 暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关数，与触发脉冲的宽度和幅度无关应用：应用： 脉冲整形；脉冲整形； 延时（产生滞后于触发脉冲的输出脉冲）

51、；延时（产生滞后于触发脉冲的输出脉冲）； 定时（产生固定时间宽度的脉冲信号）。定时（产生固定时间宽度的脉冲信号）。10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器用门电路组成的单稳态触发器暂稳态：靠暂稳态：靠RC电路的充、放电过程维持电路的充、放电过程维持一、微分型单稳态触发器一、微分型单稳态触发器G1和和G2为为CMOS门门DDTHOLDDOHVVVVV210,2、性能参数计算、性能参数计算()(0)()0lnln0.69DDwTHDDTHVVVtRCRCRCVVVV电容电容C C充电的等效电路充电的等效电路2、性能参数计算（续）、性能参数计算（续）1(3 5)(/ /)(3 5)reDONONtR

52、rRCRCmOHOLDDVVVV电容电容C C放电的等效电路放电的等效电路dwrettt G1G1和和G2G2为为TTLTTL门门 1 1、原理分析、原理分析正脉冲正脉冲触发触发0()lnOLOHwOLTHVVtRR CVV10.4 多谐振荡器多谐振荡器(Astable Multivibrator)特点：特点： 没有稳定状态；没有稳定状态； 一种自激振荡器；一种自激振荡器； 接通电源后，无需触发信号，自动产生矩接通电源后，无需触发信号，自动产生矩形脉冲。形脉冲。矩形波含有丰富的高次谐波分量：矩形波含有丰富的高次谐波分量：将矩形波振荡器称为多谐振荡器；将矩形波振荡器称为多谐振荡器；根据电路结构分

53、类：根据电路结构分类： 对称式多谐振荡器；对称式多谐振荡器； 非对称式多谐振荡器；非对称式多谐振荡器；10.4.1 对称式多谐振荡器对称式多谐振荡器 工作原理（工作原理（TTL）(1) 静态（未振荡）静态（未振荡） 不稳定不稳定对称式多谐振荡器电路对称式多谐振荡器电路TTLTTL反相器的电压传输特性反相器的电压传输特性转折区转折区10.4.2 非对称式多谐振荡器非对称式多谐振荡器 静态工作点（静态工作点（CMOS）保护保护电阻电阻10.4.3 环形振荡器环形振荡器一、最简单的环形振荡器一、最简单的环形振荡器2pdTnt二、实用的环形振荡器二、实用的环形振荡器2 pdRCt第一步：增加积分环节，

54、加大。输输出出。的的接接地地端端改改至至迟迟，将将第第二二步步：为为获获取取更更大大延延1GCtpd2小小，不实用不实用保护电保护电阻阻10.4.4 10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器用施密特触发器构成的多谐振荡器滞回区滞回区RCRC积分积分电路电路充电充电放电放电12 lnlnDDTDDTDDTDDTTTTVVVVRCRCVVVVTDDTDDTDDTDDVVVVCRVVVVCRTTTlnln1221充电充电放电放电10.4.5 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器石英晶体的电抗频石英晶体的电抗频率特性和符号率特性和符号石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器10.5 55510.5 5

55、55定时器及其应用定时器及其应用10.5.1 55510.5.1 555定时器的电路结构与功能定时器的电路结构与功能一、电路结构一、电路结构控制电压输入端控制电压输入端置零输入端置零输入端引脚引脚编号编号阈值端阈值端触发端触发端电压电压比较比较器器SRSR锁锁存器存器 0 0 导通导通1 2/3VCC 1/3VCC 0 1 0 导通导通1 1/3VCC 1 1 保持保持 不变不变 1 2/3VCC 2/3VCC 1/3VCC 0 0 1 截止截止VC1 VC2 QVC1 = R VC2 = S VO = Q10.5.2 用用555定时器接成施密特触发器定时器接成施密特触发器滤波滤波电容电容VI

56、 = VI1=VI21 1/3VCCVI2/3VCC 0 1 0 导通导通 1 VI V , 0dV导数大于零，单调递增，所以导数大于零，单调递增，所以VI增加，周期增加，周期T也随之增大，频率则减小。也随之增大，频率则减小。10.24 PNP三极管共集电极组态三极管共集电极组态,即射极跟随器即射极跟随器, VE - VB=0.3 V（锗管导通电压低（锗管导通电压低, 硅管为硅管为0.7V）。）。1. 当所有按键断开时当所有按键断开时,VE0 V,多谐振荡器不振多谐振荡器不振, 即不发声即不发声2. 当按键按下时当按键按下时,VB数值改变数值改变,VE随之改变随之改变,振荡器振荡振荡器振荡,V

57、COVE如如S1按下时，基极电流很小，可忽略按下时，基极电流很小，可忽略, 有有: BBCC1BEBCOR20V =V=12 = 8VR +R10+20V = V +0.3 = 8.3V = V最后求出振荡频率为最后求出振荡频率为457 Hz457 Hz( (如用硅管，振荡频率为如用硅管，振荡频率为416 Hz)416 Hz)电子琴原型电路电子琴原型电路音符对应频率(Hz)：262、294、330、349、392、440、494 (乘2高音，除2低音)10.25 直接计算，延迟直接计算，延迟11s，发声频率，发声频率9.66 kHzCCDCC6-6CCCCCC3-612v ( )-v (0)T

58、 = RClnv ( )-V (t)V-012= RCln=10 10 10 F ln11S212-8V-V311f =9.66kHz(R +2R )Cln215 100.01 100.6910.26 哎呦电路哎呦电路计算计算VO1高电平持续时间高电平持续时间TH=1.11s，低电平，低电平TL=1.04 s；VOH=11 V，据等效电路图可以算出，据等效电路图可以算出VCO=8.75 VVOL=0.2 V，据等效电路图可以算出，据等效电路图可以算出VCO=6 V 计算得到低音计算得到低音611 Hz和高音和高音877.8 Hz，分别持续，分别持续1.1 s和和1.04 s可以按照电路学中的节

59、点法、网孔电流法、回路法和等效电路求可以按照电路学中的节点法、网孔电流法、回路法和等效电路求VCO，如节点法有：如节点法有：CCCOO1COCO1313CC1O1CO31V-VV-VV+=RR2R2R V+2R VV=3R +2R10.26等效电路图等效电路图R3数值中应该包括数值中应该包括VO1的输出电阻，由于比较小，所以忽略了的输出电阻，由于比较小，所以忽略了D/A转转换换器器权电阻网络权电阻网络D/A转换器转换器倒倒T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器开关树型开关树型D/A转换器转换器具有双极性输出的具有双极性输出的D/A转换器转换器权电流型、权电容网络权电流型、权电容网络D/A转换

60、器转换器A/D转转换换器器直接转换型直接转换型并联比较型并联比较型反馈比较型反馈比较型间接转换型间接转换型双积分型双积分型(VT变换型变换型)VF变换型变换型计数型计数型逐次渐进型逐次渐进型性能参数：性能参数：转换精度转换精度和和转换速度转换速度转换精度转换精度和和转换速度转换速度本章重点：数模和模数转换的原理，以及数模转换器的应用本章重点：数模和模数转换的原理，以及数模转换器的应用第十一章第十一章 数数- -模和模模和模- -数转换数转换p 习题类型与解题方法习题类型与解题方法11.2.1 权电阻网络权电阻网络D/A转换器转换器 121012102,2,2 ,2nnnnnnDddd d位二进制数：每一位的权