数字电路基础知识

第8章数字电路基础知识本章学习目标12.1

数字电路概述12.2二进制数12.3基本逻辑门电路12.4组合逻辑门电路12.5逻辑代数及其在逻辑电路中的应用本章小结

本章学习目标了解数字电路的特点，理解数字信号与模拟信号的区别。2．掌握二进制数的表示方法以及二进制数的四则运算。3．掌握基本逻辑门电路的逻辑功能、图形符号、真值表、逻辑函数表达式。4．掌握简单组合逻辑门电路的逻辑功能、图形符号，了解数字集成电路的特点及参数。理解逻辑代数的基本定律，掌握用逻辑代数化简组合逻辑电路的方法。12.1数字电路概述12.1.1数字电路及其特点12.1.2数字电路的发展和应用12.1.1数字电路及其特点电子线路中的电信号有两大类：模拟信号和数字信号。1．概念模拟信号：在数值上和时间上都是连续变化的信号。数字信号：在数值上和时间上不连续变化的信号。模拟电路：处理模拟信号的电路。数字电路：处理数字信号的电路。2．数字电路特点（1）电路中工作的半导体管多数工作在开关状态。（2）研究对象是电路的输入与输出之间的逻辑关系，分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要用真值表、逻辑函数表达式及波形图等。

12.1.2数字电路的发展和应用数字电路的发展：与器件的改进密切相关，集成电路的出现，促进了数字电路的发展。数字电路的应用：范围广泛，国民经济许多部门中都大量应用数字电路。12.2二进制数二进制数的四则运算[例13.1.1]

(1001)2+(11)2=?在时序电路中，采用两个数码的二进数作为电路计数基础。二进制数：只有0和1两个数码，其进位规则是“逢二进一”。1．加法运算1001＋111100解(1001)2+(11)2=(1100)22．减法运算[例13.1.2]

(11001)2

-(110)2=?解(11001)2

-(110)2=(10011)211001－11010011

3．乘法运算1001

101

1001

000010011011014．除法运算[例13.1.4]

(10111010)2

(1101)2=? [例13.1.3]

(1001)2

(101)2=?解(1001)

2

(101)2=(101101)2解(10111010)2

(1101)2=(1110)2···余(100)2二进制—十进制的互换规则1．二进制化为十进制方法：为“乘权相加法”；[例13.1.5]把二进制数11101转换为十进制数。解：(11101)2=(1

24+1

23+1

22+0

21+1

20)10

=(16+8+4+0+1)10=(29)102．十进制化为二进制方法：为“除2取余倒记法”；[例

13.1.6]把十进制数37转换为二进制数。解：(37)10

=(100101)2动画十—二进制转换122······0(100101)21······1237······1218······0二进制数码29······1应倒着顺序24······0由下向上记为12.3基本逻辑门电路12.3.1关于逻辑电路的几个规定12.3.2

与门电路12.3.3

或门电路12.3.4

非门电路各种逻辑门电路是组成数字电路的基本单元。基本的逻辑关系：与逻辑、或逻辑和非逻辑。12.3.1关于逻辑电路的几个规定一、逻辑状态的表示方法用数字符号0和1表示相互对立的逻辑状态，称为逻辑0和逻辑1。常见的对立逻辑状态示例一种状态高电位有脉冲闭合真上是···

···1另一种状态低电位无脉冲断开假下非···

···0应用时，高电平应大于或等于VSH；低电平应小于或等于VSL。二、高、低电平规定•

用高电平、低电平来描述电位的高低。•

高低电平不是一个固定值，而是一个电平变化范围。•

单位用“V”表示。•

在集成逻辑门电路中规定：标准高电平VSH——高电平的下限值；标准低电平VSL——低电平的上限值。三、正、负逻辑规定正逻辑：用1表示高电平，用0表示低电平的逻辑体制。负逻辑：用1表示低电平，用0表示高电平的逻辑体制。12.3.2

与门电路一、与逻辑1．与逻辑关系

当决定一件事情的几个条件全部具备后，这件事情才能发生，否则不发生。2．与门电路3．逻辑符号A、B——输入端；Y——输出端。二、工作原理1．工作原理动画与门电路2．逻辑函数式Y=A

B或Y=A·

B

或Y=AB

与门真值表3．真值表

真值表——表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑对应关系的表。

输入输出

A

BY0011010100014．逻辑功能：“有0出0，全1出1”

。说明：输入端不论是几个，逻辑关系相同。例：Y=ABCD当决定一件事情的几个条件中只要有一个条件得到满足，这件事情就会发生。一、或逻辑1．或逻辑关系2．或门电路3．逻辑符号12.3.3

或门电路动画或门电路二、工作原理2．逻辑函数式

Y=A+B1．工作原理VA=0V，VB=0V，V1、V2

均截止，Y

=-12V；VA=6V，VB=0V，V1导通，V2

截止，Y

=6V；VA=0V，VB=6V，V1截止，V2

导通，Y

=6V；VA=6V，VB=6V，V1、V2

均导通，Y

=6V。3．真值表4．逻辑功能：全0出0，有1出1。说明：输入端不论是几个，逻辑关系是相同的。例：Y

=A+B+C+D或门真值表011101010011BY输出A输入12.3.4

非门电路3．逻辑符号一、非逻辑1．非逻辑关系事情和条件总是相反状态。2．非门电路二、工作原理1．工作原理VA=6V，V导通，Y=0；VA=0V，V截止，Y=VG。2．逻辑函数式为

动画非门电路3．真值表非门真值表10Y输出01A输入4．逻辑功能：有0出1，有1出0。12.4组合逻辑门电路12.4.1几种常见的简单组合门电路12.4.2组合逻辑门电路功能特点和数字集成电路简介实用中常把与门、或门和非门组合起来使用。12.4.1几种常见的简单组合门电路一、与非门1．电路组成在与门后面接一个非门2．逻辑符号在与门输出端加上一个小圆圈。3．逻辑函数式

4．真值表与非门真值表

1110000101010011A·B

B

A5．逻辑功能全1出0，有0出1。二、或非门1．电路组成在或门后面接一个非门。2．逻辑符号在或门输出端加一小圆圈。3．逻辑函数式

4．真值表或非门真值表1000011101010011A·

B

B

A

5．逻辑功能全0出1，有1出0。三、与或非门1．电路组成把两个(或两个以上)与门的输出端接到一个或非门的各个输入端。2．逻辑符号3．逻辑函数式4．逻辑功能当输入端中任何一组全为1时，输出即为0；只有各组输入都至少有一个为0时，输出才为1。5．真值表与或非门真值表

ABCDY000000001111111100001111000011110011001100110011010101010101010111101110111000002．逻辑符号四、异或门1．电路组成3．逻辑函数式

通常写成

4．真值表异或门真值表ABY001101010110

5．逻辑功能

当两个输入端的状态相同(都为0或都为1)时输出为0；反之，当两个输入端状态不同(一个为0，另一个为1)时，输出端为1。6．应用判断两个输入信号是否不同。五、同或门1．电路组成在异或门的基础上，最后加上一个非门。2．逻辑符号3．逻辑函数式通常写成Y=A⊙B

4．真值表同或门真值表100101010011YBA5．逻辑功能当两个输入端的状态相同(都为0或都为1)时输出为1；反之，当两个输入端状态不同(一个为0，另一个为1)时，输出端为0。6．应用判断两个输入信号是否相同。六、三态门

三态门是在门电路上加一个使能端，输出状态有：高电平、低电平和高阻状态。逻辑符号时，门电路恢复反相器常态，即Y=。——使能端，控制输出状态。逻辑功能时，三态门呈高阻状态；用途：实现数据传输的控制。Y2、Y3呈高阻态，Y1送数据A1到总线；Y1、Y3呈高阻态，Y2

送数据A2

到总线；Y1、Y2

呈高阻态，Y3

送数据到总线。注意：使用时要外接负载电阻。七、OC门OC门：输出晶体管集电极开路的TTL与非门电路。逻辑符号：逻辑功能：OC门同与非门一样。作用：作为计算机的母线驱动器。动画OC门的结构及应用12.4.2组合逻辑门电路功能特点和数字集成电路简介一、组合逻辑门电路功能特点1．任何时刻的输出状态直接由当时的输入状态决定。2．电路没有记忆功能。二、数字集成电路简介1．分类（1）晶体三极管型数字集成电路(简称TTL电路)。（2）场效晶体管数字集成电路(简称MOS电路)。2．主要产品系列数字集成电路的主要产品系列

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