电工电子技术数字电路基础

第十三章数字电路基础第一节

数字电路概述第二节基本逻辑关系及其门电路第三节TTL集成门电路第六节逻辑代数的基本公式和定律第一节数字电路概述数字电路与模拟电路集成数字电路的分类脉冲信号晶体管的开关作用一、数字电路与模拟电路模拟信号－－随时间连续变化的信号。模拟电路－－处理模拟信号的电路。数字信号－－不随时间连续变化的脉冲信号。数字电路－－处理数字信号的电路。模拟电路与数字电路的区别所处理的信号不同；研究电路的着重点不同；

晶体管的工作状态不同。二、集成数字电路的分类小规模集成电路(SSI)1～10门／片或10～100元件／片中规模集成电路(MSI)10～100门／片或<1000元件／片大规模集成电路(LSI)100～1000门／片或<10万元件／片超大规模集成电路(VLSI)>1000门／片或>10万元件／片三、脉冲信号脉冲宽度tP---前后沿之间的时间间隔。正脉冲负脉冲脉冲幅度A－－脉冲变化最大值。A脉冲周期T脉冲频率f--f=1/TT脉冲前沿:正脉冲的上升沿或负脉冲的下降沿。脉冲后沿:正脉冲的下降沿或负脉冲的上升沿。前沿后沿tP四、晶体管的开关作用二极管ABABABUA>UBUA<UBUiUoVCCRUi=UiH=VCCVD截止UO=VCC=UOHUi=UiL=0VD导通UO=0=UOL例：理想二极管组成电路如图，已知UA＝0，UB＝3V，试求输出电压UF。UAUF－3VRUBVDAVDBUA＝0，UB＝3V，UB>UA>－3VVDB率先导通，UF＝UB＝3VVDA截止解：三极管RCUO＋UCCRBUiT当UI<0.5V时，T截止iB≈iC=0UO=VCC=UOH当UI>0.5V，iB≥IBS=UCC/βRCUO=UOL≈0.3V

BE、BC正偏，T饱和bcebce当0<iB<IBS，T放大只要用UI的高、低电平控制三极管，使之工作在截止、饱和状态，就可以控制它的开关状态，并可在输出端得到高低电平。开关合向aIB＝5／RB1＝5／500×103

＝0.01mAUB＞0IBS＝15／βRC=15／100×5×103＝0.03mA0<IB<IBS，T处于放大状态例：三极管组成电路如图，已知β＝100，RB1=500KΩ，RB2=50KΩ，RC=5KΩ，试求开关S合向a、b、c时三极管所处的状态。（UBE＝0）开关合向bIB＝5／RB2＝5／50×103

＝0.1mAUB＞0IBS＝15／βRC＝0.03mAIB>IBS，T处于饱和状态RC15Vabc5V－1.5VRB1RB2解：开关合向cIB≈0IC≈0T处于截止状态第二节基本逻辑关系及其

门电路与门或门非门与非门和或非门条件与结果的关系称为逻辑关系，用以实现基本逻辑关系的电子电路称为门电路。基本逻辑关系：与、或、非相对应的基本门电路：与门、或门、非门门电路用二值逻辑中的“0”、“1”分别表示高低电平。1→高电平0→低电平正逻辑1→低电平0→高电平负逻辑一、与门与逻辑只有决定事物结果的各种条件(A、B)同时具备时，结果（F）才会发生，这种逻辑叫做与逻辑。ABF＋U与门电路输入量作为条件，输出量作为结果，输入、输出之间满足与逻辑的电路。AF＋VCCRBVDAVDBUAUBUF0.30.30.3330.3330.30.30.33与门真值表真值表－－能够完整的表达输入与输出间所有可能逻辑关系的表格，有n个输入端，就有2n种组合。A

BF000110110001有0出0全1出1与门逻辑符号及表达式&ABFF=A·B例：有一条传输线，用来传送连续的方波信号。现在要求增设一个控制信号，使得方波在某种条件下才能送出，试问如何解决？解：&方波信号控制信号输出控制信号为0时，输出为0，门关闭。控制信号为1时，输出为方波，门打开。二、或门ABF＋U或逻辑决定事物结果的各种条件(A、B)只要有任意一个具备时，结果（F）就会发生，这种逻辑叫做或逻辑。或门电路AF－VCCRBVDAVDBUAUBUF0.30.30.3330.3330.3333A

BF000110110111或门棉真值割表有1出1全0出0或门年逻辑逢符号腊及表卸达式≥1ABFF冲=技A么＋兵B例：榨图示蹦电路粗为保伏险柜饶的报趣警电喂路，担保险轨柜的减两层学门上杏各装淡有一颈个开航关S1和S2。门关给上时像，开丧关闭东合。偿当任厌一层算门被遥打开印时，絮报警皇灯亮棵，试乳分析取工作纹原理茄。解：≥1S1S2+5V1KΩ1KΩ30ΩA＝0，B＝0，F＝0报警身灯不欠亮。任一辉层门胖被打男开时坝，相底对应版的开蒸关断显开.筹A＝1，B＝0ABF故F＝1，报警辣灯亮旗。两层首门都赔关上赔时，三、熊非斥门AF＋U非逻爷辑决定绍事物非结果迁的条苏件A具备舟时，基结果F就不政会发堡生，职这种辱逻辑嘉叫做取非逻赏辑。非门弄电路UAUF0.俱333RCF＋UCCRBA0.导3A

F0101非门世逻辑道符号沙及表恰达式非门认真值刻表1AF四、导与非熄门和鼻或非员门与非汪门&ABF

A

BF000110111110或非忘门≥1ABF

A

BF000110111000ABF1例：梦已知济与门府、或右门输型入端A、B、C的波挪形，顶试画冤出输纷出波繁形。≥1ACF2

&ABF1

CF2第三滤节TT撑L集成对门电鸟路TT录L与非钥门一、TT肆L与非井门电路砌结构＋UCCFABT1T2T1-戚-多发跑射极促三极家管ABT1ABTT拌L与非辆门的绸输入辱电压惊与输兆出电货压之哥间的裤关系椒曲线隆称为祸电压吨传输喉曲线偷。UOHUOLuOuIUONUOFF输出咸高电摇平UOH和输致出低喇电平UOLUOH≈3峡.6碗VUOL≈0逐.3绒V规定UOH≥2妥.4乎VUOL≤0汇.4舅V开门散电平UON和关笨门电姐平UOF功F输出态为低级电平闭时，暑称为支开门蛋；输臭出为垂高电购平时往，称医为关院门。电压炭传输父特性盗及主窑要参钱数UON－－在额银定负厕载下浆，使贡输出迅电平迟达到仗标准翻低电则平的防输入耐电平弊的最室小值忍。UOF秋F－－空负庸载时鄙，使强输出扮电平微达到海标准雅高电这平的爪输入草电平童的最熟大值脆。UON、UOF布F反映TT浓L与非舱门的娱抗干漂扰能彩力，UON与UOF块F越接次近，藏抗干唇扰能什力越蜻强，贡与非读门的但开关楼性能类越好倦。扇出召系数N即带哨负载干能力缝，表旨示TT断L与非奖门输践出端朽最多即能带膨同类青与非聋门的粗个数萍。一般N≥迹8平均榨传输筒延迟摩时间tpdtpd表示渴门电达路的团开关拦速度辉。50％50％UIUOtpd1tpd2tpd步1－－导通责延迟蚊时间tpd艘2－－截止蹈延迟弊时间第六摸节逻辑活代数的基屈本公插式僵和定清律基本廉定律重要木规则逻辑恨函数朋的代雹数化顷简法一、裤基本饱定律基本侍运算斜规则0·帝A=碌01·裤A=扎A0+雷A=叛A1+泰A=终1A·夹A=傻AA+疏A=消A交换吊律A·滥B=盯B超·AA+竟B=腾B勒+A结合殃律AB桐C=勉(削AB氧)C朵=A鹿(B隆C)A+东B+牲C=回(咏A+得B)研+C塑=A城+(经B+质C)分配顾律A·注(愧B+翼C胀)=唯AB已+A丛CA愉+B限·铲C=眼(A散+B幕)到·(桶A汤+C膜)吸收畅律A＋盟AB执＝AA·猾（A艰＋B欧）＝投A反演宪律（尸摩根堤定理恋）证明焰：二、质重要介规则代入猴规则任何顺一个瓜含有迅变量A的等谱式，糖如果转将所屑有出户现A的位并置都待代之变以一芳个逻堤辑函向数，区则等身式仍鹅然成海立。B(仆A+恋C)击=B牌A+张BCB[蓬(A盘+D酸)+经C]馋=B栏(A嫩+D滩)+劫BC青=B玻A+筝BD吊+B范C反演妈规则求一个逻辑函数F的非函数时，可以将F中的与（·）换成或(＋)，或(＋)换成与（·）；再将原变量换成非变量，非变量换成原变量；1换成0，0换成1，所得的逻辑函数式就是。变换它时保枝持先与后或的顺材序。