数字电子技术复习总结

《数字电子技术》复习

第一章数字电路基础知识

§1-1概述

一、数字电路的定义

信号：携带信息的物理量（声、电、光）。（可举例说明）

；模拟信号

电信号i数字信号

L模拟信号和模拟电路

模拟信号：凡信号的某一参量（振幅、相位、频率）随时间连续变化，且往往和消息

相对应，此种信号称为模拟信号。

模拟电路：传输和处理模拟信号的电子线路。

2.数字信号和数字电路

数字信号：凡信号的参量（振幅、相位、频率）不随时间连续变化，且只能取有限个

值，此种信号称为数字信号。

数字电路：传输和处理数字信号的电子线路。

3.数字电路相对于模拟电路的优点：（了解内容）

①结构简单，便于集成化、系列化生产，成本低廉，使用方便；

②抗干扰能力强，可靠度高，精度高；

③处理能力强，不仅可以实现数值运算，还可以实现逻辑运算和判断;

④可编程逻辑电路可容易地实现各种算法，具有很大的灵活性；

⑤数字信号更便于存储、加密、压缩、传输和再现。

4.数字电路举例-数字频率计

数字频率计的原理框图：

通过此电路可以了解到数字电路的功能多样，可以实现信号的整形、发生、计数、译

码等多种功能。

二、数字电路的特点和分类

2

1.数字电路的研究对象

数字电路中研究的主要问题：输入和输出信号之间的逻辑关系。

r门电路

数字电路的基本单元［触发器

2.数字电路的逻辑特点

数字电路中的输入和输出变量均为二值逻辑：

r逻辑o-低电平

二值逻辑t逻辑1一高电平

此外，逻辑o和逻辑1还可代表电路中两个相互对立的事物。

3.数字电路的分类

①按照集成度划分，可分为以下类型：

A.SSI:Small-ScaleIntegration,如门电路、触发器

B.MSI:Medium-ScaleIntegration,如计数器、译码器

C.LSI：Large-ScaleIntegration,如ROM、RAM

D.VLSI：VeryLarge-ScaleIntegration,如CPU

③按照所用器件制造工艺不同：

(双极型-TTL型

数字电路i单极型一MOS型

④按照结构和原理不同划分：

,组合逻辑电路

数字电路i时序逻辑电路

三、脉冲信号和脉冲信号的参数

1.脉冲信号的定义

脉冲信号：凡一切非正弦规律变化的电压或者电流信号。

(用数学集合的图示说明脉冲信号和数字信号、模拟信号之间的关系)

2.脉冲信号的参数

①脉冲前沿：上升沿、上跳沿

脉冲后沿：下降沿、下跳沿；

②脉冲幅度Um：脉冲信号的幅_TL_TLJLJLJW

度变化最大量；(a)方波(b)矩形波(C)梯形波

③脉冲宽度tw：0.5Um处脉冲_/w\_AA

信号的持续时间；(d)锯齿波(e)钟形波(D:角波

④上升时间tr：波形从0.lUm

上升到0.9Um需要的时间

下降时间tf：波形从0.9Um(g)尖嶙波(h)阶梯波

下降到0.lUm需要的时间；

⑤占空比45\丫/1

3

§1-2RC电路的应用

一、RC电路的过渡过程

1.RC电路：电阻R和电容器C构成的简单电路。是脉冲电路的基础。

2.特点：由于C两端电压不能突变，所以在充、放电时必须经历一个过渡过程。

3.RC电路的充放电过程

4.结论

(1)充放电时电容两端电压、电流呈指数规律变化。

(2)充放电的速度与时间常数r有关，t=RxC,单位为s。r越大，充放电越慢;

越小，充放电越快。

实验证明：

当f=0.7?•时，充电电压为%的一半；放电电压为电容器两端电压％的一半；

当f=(3~5)r时，充放电过程

基本结束(如图所示)。

5.RC电路的主要应用：

波形变换。常用电路有微分电

路、积分电路。

二、RC微分电路

1.电路组成如图所示。(a)充电电压波形式(b)放电电压波形

2.电路特点电容器充放电波形

(1)输出信号取自RC电路中

的电阻R两端。即的=”；

(2)时间常数工＜＜外通常取rBgfp；

3.工作原理

4.电路功能

将矩形波变换成尖峰波，检出电路的变化量。如

图10.1.7所示。

R

+o-------[-I

RC积分电路

三、RC积分电路

1.电路组成如图所示

2.电路特点

(1)内取自RC电路的电容C两端。即vo=vc；

4

⑵r»4,通常工£3.；

3.工作原理

化"，"=Vm，C充电，丫0=心以指数规律缓慢（r»fp）上升;

f£立,％=0,C放电，心=%以指数规律下降；

4.功能：将矩形波转换成锯齿波（三角波）。

5.应用

（1）应用“积分延时”现象，把跳变电压“延缓”;

（2）从宽窄不同的脉冲串中，把宽脉冲选出来。

［例］RC电路中，7?=20kQ,C=200pF,若输入/=10kHz的连续方波，问此RC

电路是微分电路，还是一般阻容耦合电路?

解(1)求电路时间常数

-I2-6

r=RC=20x1()3x200x10S=4xIOs=4ps

(2)求方波的脉冲宽度

T_11

=5X10-5S=50|JS图寄生电容C。使

2=273

2xl0xl3输出脉冲失真

（3）结论：因rvgfp,所以是微分电路。

［例］RC电路中，若C=0.1RF,输入脉冲宽

图脉冲分压器

度fp=0.5ms,要构成积分电路，电阻R至少应为

多少？

解构成积分电路必须r=RCs?>tp

3x0.5x10-3

则R>———=------------------=15kQ

一C0.1x10-6

即7?£15kQ

所以R值至少为15k。。

四、脉冲分压器

1.电路如图所示。

2.特点:R两端并联一补偿电容Ci。G最佳值为

G吟。。

«i

3.结论

G要适当：过小，欠补偿：过大，过补偿。

§1-3数制和码制

一、常用的几种数制

1.十进制2.二进制

数字符号：0-9共十个数字符号：0,1

计数规则：逢十进一计数规则：逢二进一

5

表示方法：M,(M)io，(M)D表示方法：M,(M)2，(M)

“T

位权展开式：(M)io=W>JO'位权展开式：(M)2=工62'

/=0i=O

例：(11)B+(Ol)B=(100)B

2.十六进制3.八进制

数字符号：0-9,A,B,C,D,E,F数字符号：0-7

计数规则：逢十六进一计数规则：逢八进一

表示方法：M,(M)16,(M)H表示方法：M,(M)8,(M)

1»-1

位权展开式：(M)16=\>,16’位权展开式：(M>16=2>,8'

/=0i=O

二、数制之间的相互转换

1.十进制和其他进制的转换

①其他进制转换成十进制

方法：写出该进制的位权展开式，计算求和，结果即为十进制数。

432

例：(11101)2=1X2+1X2+1X2+0X2'+1X2°=(29)O

②其他进制转换成十进制

方法：除R取余法

要点：除到商为0为止，余数由下往上读数。

2.二进制和十六进制的转换

①二进制转换成十六进制

四位二进制数表示一位十六进制数。(2'=16)

例：(1,1101,1111,1001)2=(1DF9)16

②十六进制转换成二进制

(8ABC)16=(1000101010111100)2

3.二进制和八进制的转换

①二进制转换成八进制

三位二进制数表示一位八进制数。(23=8)

6

例：(11,Oil,111,100)2=(3374)8

②八进制转换成二进制

(765)8=(111110101)2

三、码制一BCD编码

BCD编码：用四位二进制数表示一位十进制数。(Binary-CodedDecimals)

1.有权码

①8421码：最自然的一种BCD码，采用16种组合中的前十种分别代表0-9。

四位中每一位的权分别是：8,4,2,1

例：(1000,1001,0011,0101)8421BCD=(8935)io

②2421码

四位中每一位的权分别是：8,4,2,1

A系列：采用16中组合中的前八种分别代表0-7,后两种代表8,9；

B系列：采用16中组合中的前五种分别代表0-4,后五种代表5-9。

③5421码

四位中每一位的权分别是：5,4,2,1

练习:P341.4

2.无权码

①余三码：

编码规律：四位BCD码转换成的十进制数总是比该码要表示的十进制数多三。

②格雷码

编码规律：相邻的两组代码之间只能有一位不同。

读表1-2

十进制数8421码余3码格雷码2421码5421码

000000011000000000000

100010100000100010001

200100101001100100010

300110110001000110011

401000111011001000100

501011000011110111000

601101001010111001001

701111010010011011010

810001011110011101011

910011100110111111100

权842124215421

7

§1-4逻辑代数的基本运算

逻辑代数：又称布尔代数，是研究数字电路的主要工具。

一、逻辑变量和逻辑函数

r输入变量：A,B,C...

逻辑变量i输出变量：X,Y,Z...

变量取值：二值逻辑，取值范围为0,1两个值。

逻辑函数：一般的说，在某个数字电路中，如果输入变量A,B,C,D…的取值确定

后，输出变量Y的值也唯一确定了，称Y是A,B,C...的逻辑函数。

二、逻辑代数的基本运算

1.逻辑“与”-逻辑乘

与：当决定一件事情结果的所有条件同时具备，这件事才发生，这种逻辑关系称为

“与”逻辑。例：串联开关电路

与逻辑的逻辑表达式：Y^A*B=AB

与逻辑符号：与逻辑真值表：

A

B

符号:

与运算逻辑功能：—|——-———

有。出0,全1出1111111

2.逻辑“或”-逻辑加

或：当决定一件事情结果的所有条件中至少具备一个条件，这件事就可以发生，这

种逻辑关系称为“或”逻辑。例：并联开关电路

或逻辑的逻辑表达式：Y=A+B

或逻辑符号：或逻辑真值表：

A

B

符号:

或运算逻辑功能：---------———

有1出1,全0出0।1।1।1

3.逻辑“非”

非：输入与输出之间是一种相反的，否定的关系。例：开关与灯并联电路

非逻辑的逻辑表达式：Y^A

非运算逻辑功能：

8

入。出1,入1出0

非逻辑符号：非逻辑真值表:

AY

01

10

非运算逻辑功能：

入0出1,入1出0

三、逻辑代数的四种复合运算

1.与非运算：

逻辑表达式为：Y=AB

与非逻辑真值表:

ABY

B........——

000

与非门的逻辑符号

可卑辑符号

01

与非运算逻辑功能：

101

有。出1,全1出0

111

2.或非运算：

逻辑表达式为：Y=T+B

或非逻辑真值表：

A-Y

B-----------ABY

或非门的逻辑符号001

可用辑符号

01

或非运算逻辑功能：

100

有1出0,全0出1

110

3.异或运算：

逻辑表达式为：y==异或逻辑真《直表：

ABY

A

B000

异或门的逻辑符号011

习军辑检号

10

或非运算逻辑功能：

110

相同出0,相反出1

4.同或运算：

逻辑表达式为：Y^AB+~AB^A0B同或逻辑真值表:

ABY

001

010

9

100

111

同或门的逻辑符号与逻辑符号:

同或运算逻辑功能：

相同出0,相反出1

§1-5逻辑函数的表示方法

一.真值表ABCY

逻辑函数的真值表具有唯一性。逻辑函数有n个变量时0000

0010

共有个不同的变量取值组合。在列真值表时，变量取值的组

0100

合一般按n位二进制数递增的方式列出。用真值表表示逻辑0111

1000

函数的优点是直观、明了，可直接看出逻辑函数值和变量取

]010

值之间的关系。1101

真值表列写方法：每一个变量均有0、1两种取值，-1111

"个变量共有2/种不同的取值，将这2/种不同的取值按顺

序（一般按二进制递增规律）排列起来，同时在相应位置上

填入函数的值，便可得到逻辑函数的真值表。

二.逻辑函数式

逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。

写标准与-或逻辑式的方法是：

（1）把任意一组变量取值中的1代以原变量，0代以反变量，由此得到一组变量的与组合,

如A、B、C三个变量的取值为110时，则代换后得到的变量与组合为AB。

（2）把逻辑函数值为1所对应的各变量的与组合相加，便得到标准的与-或逻辑式。

Y=ABC+ABC+ABC

=£皿3,6,7）

三.逻辑图

逻辑图是用基本逻辑门和复合逻辑门的逻辑符号组成的对应于某一逻辑功能的电路图。

A-----&

B—

21

例：Y=AB+AC

四、波形图

波形图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低

电平所构成的图形。

五、卡诺图

卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。

逻辑函数卡诺图的填写方法：在那些使函数值为1的变量取值组合所对应的小方格内

填入1,其余的方格内填入o,便得到该函数的卡诺图。

00011110

0010

0110

§1-6逻辑代数公式和运算规则

一.逻辑常量运算公式

一、逻辑常量运算公式

表2.3.1逻辑常呈运算公式

与运苴或运苴非运算

0-0=00+0=0_

0-1=00+1=1j_=o

1-0=01+0=10=1

1-1=11+1=1

二、逻辑变量、常量运算公式

表2.3.2迂辑变量、常量运算公式

与运算或运篁非运算

A-0=0A+0=A

A•1=AA+l=l

A•A=AA+A=AA=A

A-A=0A+A=1

量A的取值只能为。或为1,分别代入验证。

11

二、逻辑代数的基本定律

逻辑代数的基本定律是分析、设计逻辑电路，化简和变换逻辑函数式的重要工具。

1.与普通代数相似的定律表2：0换律、结合律、分配律

一、与普通代数相似的定律

表2.3.3交换律、结合律、分配律

A+B=B+A

交换律

A-B=B-A

A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)

结合律

A•B-C=(A-B)-C=A•(B-C)

A(B+C)=AB+AC

分配律

A+BC=(A+B)-(A+C)

二、吸收律

吸收律可以利用基本公式推导出来,是逻辑函数化简中常用的基本定律.

表2.3.4吸收律

吸收律证明

①AB+AB=AAB+AB=A(B+B)=A-1=A

②A+AB=AA+AB=A(1+B)=A-1=A

③A+AB=A+BA+AB=(A+A)(A+B)=1-(A+B)=A+B

@AB+AC+BC=AB+AC原式=AB+AC+BC(A+A)

=AB+AC+ABC+ABC

=AB(1+C)+AC(1+B)

=AB+AC

与学生一同验证以上四式。

第④式的推广：AB+AC+BCDE=AB+AC

由表2可知，利用吸收律化简逻辑函数时，某些项或因子在化简中被吸收掉，使逻辑函数

式变得更简单。

12

三、逻辑代数的三个重要规则

一、代入规则

对于任一个含有变量A的逻辑等式,可以将等式两边的所有变量A用同一个逻辑函数替代,

替代后等式仍然成立。这个规则称为代入规则。代入规则的正确性是由逻辑变量和逻辑函

数值的二值性保证的。

例2.3.1己知A^B=A+B,试证明用BC替代B后，等式仍然成立。

这个例子证明了摩根定律的一个推广式.

二、反演规则「0=1

即求YY-=1+

、AA

=A+B+C+D+E*A

财尹=7•万・C・方・在

可用于证明间或等于异或.

若两函数相等,其反演式也相等。（可用于变袂推导公式》.

三、对偶规则

对逻辑函数式Y：｛；二:

若两函数相等，其对偶式也相等。（可用于变换推导公式）。

讨论三个规则的正确性。

§1-7逻辑函数的化简法

§1-7-1化简逻辑函数的意义

根据逻辑问题归纳出来的逻辑函数式往往不是最简逻辑函数式，对逻辑函数进行化简和

变换，可以得到最筒的逻辑函数式和所需要的形式，设计出最简洁的逻辑电路。这对于

节省元器件，优化生产工艺，降低成本和提高系统的可靠性，提高产品在市场的竞争力

是非常重要的。

§1-7-2逻辑函数的标准表达式

13

一个逻辑函数的表达式可以有与或表达式、或与表达式、与非-与非表达式、或非-或非表

达式、与或非表达式5种表示形式。

常见的逻辑式主要有5种形式，如逻辑式Y=AB+mC可表示为

Y1=AB+BC与-或表达式

Y2=(A+B)(B+C)或-与表达式

丫3=ABBC与非-与非表达式

丫4=A+旨+序记或非-或非表达式

Ys=AB+BC与或非表达式

利用逻辑代数的基本定律,可以实现上述五种逻辑函数式之间的变换.现将Y1的

与或表达式变换为Y2的或-与表达式说明如下.

利用摩根定律将Y1式变换为丫2式

Y1=AB+BC

吊=(A+B)(B+C)利用摩根定律

=AB+AC+BC

=AB+BC利用吸收律

Y1=A-B+BC

=(A+B)(B+C)利用摩根定律

所以Y1=Y2

一种形式的函数表达式相应于一种逻辑电路。尽管一个逻辑函数表达式的各种表示形式不

同，但逻辑功能是相同的。

最简与或式：乘积项最少、并且每个乘积项中的变量也最少的与或表达式。

§1-7-3逻辑函数的代数化简法

一、并项法

运用基本公式A+A=l,将两项合并为一项,同时消去一个变量,如

14

1.ABC+ABC=AB(C+c)=AB

2.A(BC+BC)+A(BC+BC)=A(BC+BC)+A(BC+BC)=A

二、吸收法

运用吸收律A+AB=A和AB+乐C+BC=AB+AC,消去多余的与项.如

1.AB+AB(E+F)=AB

2.ABC+AD+CD+BD=ABC+(A+C)D+BD

=ABC+ACD+BD

=ABC+ACD

=ABC+AD+cD

三、消去法

运用吸收律A+AB=A+B,消去多余因子.如

1.AB+AC+BC=AB+(A+B)C

=AB+ABC

=AB+C

2.AB+AB+ABCD+ABCD=AB+AB+(AB+AB)CD

=AB+AB+AB+AB,CD

=AB+AB+CD

四、配项法

在不能直接运用公式.定律化简时,可通过乘(A+A)=1或加入零项A-A=0

迸行配项再化简.如

1.AB+BC+AcD=AB+BC+AcD(B+B)

=AB+BC+ABCD+ABCD

=AB(1+CD)+BC(1+AD)

=AB+BC

2.ABC+旗,AB=ABC+ABC,AB+AB,AB

=AB(C+AB)+ABC♦AB

=AB♦ABC+ABC,AB

=ABC(AB+AB)

=ABC=A+B+C

［例2.4.1］化简逻辑式Y=AD+AD+AB+AC+CD+ABEF

Y=A+C+D

［例2.4.2］化简逻锹Y=AB+AC+BC+CB+BD+BD+ADE+BD(C+C)

=A+BCD+BCD+BC+BD+BCD+BCD

=A+BD(C+1)+BC(1+D)+CD(B+B)

=A+BD+BC+CD

15

§1-7-4逻辑函数的最小项

任何一个逻辑函数都可以表示成唯一的一组最小项之和，称为标准与或表达式，也称

为最小项表达式。

一、最小项的定义和性质

1.最小项的定义

特点：每项都有n个变量

每个乘积它中每个变量出现且仅出项1次

共有2n个最小项

以三变量为例：卡诺图

ABC|最小项|编号表示

000ABCmo

001ABCmi

010ABCg

011ABC岫

100ABCg

101ABCms

110ABC65

111ABCg

2.最小项的基本性质

a.只有一组取值使之为“1”

b.任二最小项乘积与“0”

c.所的最小项之和为“1”

二、逻辑函数的标准与或式

如一个或逻辑式中的每一个与项都是最小项，则该逻辑式叫做标准与-或式，又称为最小

项表达式，并且标准与-或式是唯一的。

三、最小项表达式的求法

16

L对于不是最小项表达式的与或表达式，可利用公式A+A=l和A(B+C)=AB+BC来配项

展开成最小项表达式。

2.如果列出了函数的真值表，则只要将函数值为1的那些最小项相加，便是函数的最小项

表达式。将真值表中函数值为0的那些最小项相加，便可得到反函数的最小项表达式。

例2.5.1化逻辑函数式Y=支巨6+直通为标准与-或式。

Y=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD

可简记为：Y7^0+狼］+++^1^5

=Zm(O,1,12,13,15)

§1-7-5卡诺图化简法

逻辑函数的图形化简法是将逻辑函数用卡诺图来表示，利用卡诺图来化简逻辑函数。

一、卡诺图的构成

将逻辑函数真值表中的最小项重新排列成矩阵形式，并且使矩阵的横方向和纵方向的

逻辑变量的取值按照格雷码的顺序排列，这样构成的图形就是卡诺图。

2变量卡诺图3变量卡诺图

卡诺图的特点是任意两个相邻的最小项在图中也是相邻的。(相邻项是指两个最小项

只有一个因子互为反变量，其余因子均相同,

两个相邻最小项可以合并消去一个变量

ABC+ABC=AB(C+C)=AB

ABCD+ABCD=ACD

逻辑函数化筒的实质就是相邻最小项的合并。

17

二、逻辑函数在卡诺图中的表示

1.逻辑函数是以真值表或者以最小项表达式给出：在卡诺图上那些与给定逻辑函数的最小

项相对应的方格内填入1,其余的方格内填入0。

Y{A,B,C,D)=£他(1,3,4,6,7,11,14,15)

00011110

000100

011000

111111

100110

2.逻辑函数以一般的逻辑表达式给出：先将函数变换为与或表达式（不必变换为最小项之

和的形式），然后在卡诺图上与每一个乘积项所包含的那些最小项（该乘积项就是这些最

小项的公因子）相对应的方格内填入1,其余的方格内填入0。

y=(4+D)(B+C)——>Y=AD+BCoo.oiiiio

说明：如果求得了函数Y的反函数Y,则对Y中所包01_0_____0_____0_____0

II

含的各个最小项，在卡诺图相应方格内填入0,10

其余方格内填入1。

三、卡诺图的性质

1.任何两个（2'个）标1的相邻最小项，可以合并为一项，并消去一个变量（消去互为反

变量的因子，保留公因子）。

2.任何4个（2?个）标1的相邻最小项，可以合并为一项，并消去2个变量。

3.任何8个（2,个）标1的相邻最小项，可以合并为一项，并消去3个变量。

18

小结：相邻最小项的数目必须为个才能合并为一项，并消去个变量。包含的最小项数目越

多，即由这些最小项所形成的圈越大，消去的变量也就越多，从而所得到的逻辑表达式就

越简单。这就是利用卡诺图化简逻辑函数的基本原理。

四、图形法化简的基本步骤

步骤：

1.画卡诺图

2.正确圈组

圈组原则：①圈越大越好，但每个圈中标1的方格数目必须为2'个。②同一个方格可同时

画在几个圈内，但每个圈都要有新的方格，否则它就是多余的。③不能漏掉任何一个标1

的方格。

3.写最简与或表达式

两点说明：①在有些情况下，最小项的圈法不只一种，得到的各个乘积项组成的与或表

达式各不相同，哪个是最简的，要经过比较、检查才能确定；

②在有些情况下，不同圈法得到的与或表达式都是最简形式。即一个函数的最

简与或表达式不是唯一的。

例：卡诺图化简函数：y(AB,C,D)=^W1(3,5,7,8,11,12,13,15)

解：00011110

00001]

010110

111111

100000

Y(A,B,C,D)=BD+CD+ACD

19

§1-7-6具有无关项的逻辑函数的化简

一、逻辑函数中的无关项

无关项《任意项对某些输入项，输出是任意的

'、,'约束项逻辑变量之间一定约束关系，使

它们的取值不可能出现

用“X"(或“d”)表示

利用无关项化简原则：

①、无关项即可看作“1”也可看作“0”。

②、卡诺图中，圈组内的“X”视为“1”，圈组外的视为“0”。

例：8421BCD码输入变量A,B,C,D取值为0000〜1001时，逻辑函数Y有确定的值，偶

数时为1,奇数时为0。

解：先列真值表，再画卡诺图

00011110

0011X1

0100X0

1100XX

1011XX

y(AB,C,D)=Dn(0,2,4,6,8)

A,B,C,D取值为1010〜1111的情况不会出现或不允许出现，对应的最小项属于

随意项。用符号“6"、"X”或"d”表示。

Zf/(1O,11,12,13,14,15)=0

含有随意条件的逻辑函数可以表示成如下形式：

尸(A,B,C,D)=»"(0,2,4,6,8)+SJ(10,11,12,13,14,15)

不利用随意项的化简结果为：

Y=AT5+ACI)

利用随意项的化简结果为：

Y=D

20

第二章逻辑门电路

逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路，简称门电路。

基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门

等。

正逻辑一一用1表示高电平、用0表示低电平的情况；

负逻辑一一用0表示高电平、用1表示低电平的情况。

获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）

两种工作状态。

§2-1半导体器件的开关特性

一、二极管的开关特性

二极管符号：

阳极一•阴极

/.勿〈0.5V时，二极管截止，

〃产5V时的等效电路

u/=0V时，二极管截止，如同开关断开，uo-0\o

u/=5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo=4.3V

二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。

当输入电压UI由正值UF跃变为负值UR的瞬间，VD并不能立刻截止，而是在外加

反向电压UR作用下，产生了很大的反向电流IR，这时iD=IR«-UR/R,经一段时间

21

trr后二极管VD才进人截止状态。通常将trr称作反向恢复时间。

产生trr的主要原因是由于二极管在正向导通时，P区的多数载流子空穴大量流入N区，

N区的多数载流子电子大量流入P区，在P区和N区中分别存储了大量的电子和空穴，统

称为存储电荷。当UI由UF跃变为负值UR时，上述存储电荷不会立刻消失，在反向电压

的作用下形成了较大的反向电流IR,随着存储电荷的不断消散，反向电流也随之减少，

最终二极管VD转为截止。

当二极管VD由截止转为导通时，在P区和N区中积累电荷所需的时间远比trr小得多，

故可以忽略。

二、三极管的开关特性

1.T的三种工作状态的条件及特点。

①截止：VK<OV二结均反偏

②放大：VK>UT发射结正偏集电结反偏ie=F%

③饱和：Is>IK二结正偏（1一—T的临界饱和基极电流）

4=^-（Ies——T的集电极饱和电流）

饱和深度：A越大，饱和越深（;1时为临界饱和）

2.开关等效电路：（PowerPoint）

（1）截止,

IC

B1

一【E

22

(2)饱和:C

）D

VCES（0.3V或忽略压降：----

EE

二、动态开关特性(PowerPoint)

1r:上升时间

好延迟时间

A丫存储时间

立下降时间

开通时间：从々正跳变开始到兀上升到0.91“如所需的时间称为，用一表示。

关断时间：从々负跳变开始到先下降到0.11,例)所需的时间称为，用f0ff表示。

§2-2基本门电路的逻辑功能

一、二极管与门电路

1.与逻辑的定义：仅当决定事件(Y)发生的所有条件(A,B,C,…)均满足时，事件

(Y)才能发生。表达式为：Y=ABC…

&

图3.2.7二板宜与n的工作原理

(a)电路图；(b)逻辑符号；(c)工作波形

ABYABF

OvOvO.7v000

Ov3vO.7v010

3vOvO.7v100

2.3v3v3.7v111

23

二、二极管或门电路

1.或逻辑的定义：当决定事件(Y)发生的各种条件(A,