数字电子技术基础电子教案

第一章数字电路基础本章教学要求：◆掌握逻辑代数的基本定律和常用规则。(重、难点)◆掌握逻辑函数的代数法和卡诺图法化简。话筒放大电路喇叭（前置、功放）（主要功能：放大；还有：运算、处理等功能秒脉冲发生器时分秒计数器时分秒显示器（第六章第五章第三章）（主要功能：计数显示；还有：编码、记忆、运算等功能。）“0”电流“无”，电压“低”低电平（0.7V以下）“1”电流“有”，电压“高”高电平（2.7V以截止2.按所用器件分:3.按逻辑功能分：组合电路：由门电路组合构成。（如：译码器等时序ⅆ+a最低位号加权系数-mii权（位置计数法：将数码从左到右排列起来，数值等于各加权系数之和。） iⅆ+a-m×8-m=iai×8iiiⅆ+a×16-m=几种进制数之间的对应关系(P5表1.2.3)十进制数二进制数八进制数十六进制数000011112223334445556667778899ABCDEF2.十进制→二进制方法：整数部分：除2取余，最后得到的余数为二进制最01100方法：将二进制数由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每3位(4（与十六进制转换成二进制方法相同）L灯灭灭ABL&&AA11LLL（常用符号）DRLABL2.表示方法:ABLEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up6(A),B)EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up7(A),B)+LD1RLERAL2.表示方法:ALALA0L非门电路：RRCLCbAbA1.与非：2.或非:ABZABZZZA&≥1A&≥1CB=1EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up7(A),B)⊕Z真值表：ABZA⊕B⊕C=A⊙B⊙CEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up3(A),B)ZAZABBCZ或ZA111②P2821(学生做)1Z2ABC2ABCABCABC&&&&&&ZZC③P3132(学生做)A1A11ZA&ZAC1Z②P14例1.5.2(学生做)※注意※注意1.代入规则：P15将等式两边出现的同一变量：（EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up0(”),A)Z/=A.B.C.D.EZ=A.B.C.D.E②如：①与或式②与非与非式③或与非（各乘积项之和先与后非，再与再非先或后与再非先或后非再或）⑤或与式⑥或非或非式⑦（先或后与先或后非，再或再非先与后或再非先与后非再与）2.最简与或式的含义：P17乘积项的个数最少；②~⑨P17例1.6.2～1.6.9作业：P2926②、⑨27③、⑤1.7逻辑函数的卡诺图化简法（四变量以内）诺图，不仅可以用卡诺图来表示逻辑函数，而且还能数。利用卡诺图化简逻辑函数，简捷直观、灵活方便7例如：Z(A、B、C)的真值表如下：702m3mmmmm56ABCABC13567A1A11Z代号式编号式P20P21AA1.方法:将函数的最小项表达式中含有的最小项在卡诺图对应的小方格中填A1A10ZA01111例如：①P21例1.7.1②P22例1.7.3（先变为与或式）③P3028111111110111:1 2.画出卡诺图；1.无关项在卡诺图、真值表中的表示法:2.画圈原则1）圈中不能全是无关项2）无关项可以不圈。01AZ=AB+AC+ABC11111111A011A01111111Z=A+C11111111Z=BD+AB+BC+ACD+ABCD1111111111Z=BD+AC+AC111111111111Z=ABD+ACD+ACD+ABDZ=BD+ACD+ABC+ABC+ACD A01Z=BD+BD1××1101Z=B+AC1111×1×1Z=CD+AB111×1×1××111Z=B+D111111111Z=B+AC+AC+CD或Z=B+AC+AC+AD输及处理的信号不同、半导体器件的工作状态不同、研究的权不同。它们之间的相互转换也比较简单。8421用的二—十进制编码方法,只需将4位二进制数中的0000~1001保留，而要一定技巧，并对公式和定律非常熟悉。卡诺图化变量以下的逻辑函数可较快地得到最简表达式，要函数的化简在实际使用时经常遇到，应充分利用第二章集成逻辑门电路本章教学要求：TTL与非门的电路结构、工作原理、外特牲、主要参数、使用方法和注意2.1二极管、三极管的开关特性（无触点的电子开关）uDSRIF0iD(mA)D(V)如：二极管开关电路：（理想二极管忽略：正向管压降，反向管电流）DiRi-IRtttreIR─反向电流累形成一定浓度的过程，从而引起扩散电流，电流稍稍滞后电压；uIUIHUILiiCTBTuU+-bRc++ce--Rcc++--+-BCtct0下降沿上升沿P38tC（工程上对速度要求不高的场合及理想电子开关，均不考虑延迟时间）D1DZB）（BCMOS：Complementary—Metal—Oxide—S器件的导电能力，是电压控制器件，只有多子参与导电，为单极型三极管，GGSDGSVDSVGSSAlN+N+边画图边讲解：+VDDOUOLOUOLSUIHUILG+VDDDS+VDDDSGS(th)D2.3CMOS集成逻辑门二、MOS集成门分类----2.3.1CMOS二、MOS集成门分类按管子类型不同分））（GSDDSS+V+VDDSuORiDEQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up9(P),0)）？IPooIVDD=5VVDD=5V反相器接负载后，会产生负载电流；输出低、高电平时电流不同，分二O它们越大，动态功耗越大。（越小越好）它们越大，动态功耗越大。（越小越好））：CCAB11Z=AB=A+BZ=AB=A+B（非门变成或非门）1PPP（minRP＜RP（max）即：高电平（1态）低电平（0态）输出电阻小；TTL：Transister—Transi系列（品种54系列温度封装）（每个输人端加钳位二极管，除去负脉冲干扰）23。（可以减小输出电阻，提高工作速度）0110止（ub1=1Vub2=0.6Vub3≈VCC=5V）止（ub1=1Vub2=0.6Vub3≈VCC=5V）止（ub1=1Vub2=0.6Vub3≈VCC=5V）Z111（ub2=1.4Vub3=1VU平）（它们功能不同，但电路结构、电气特性、参数基本相同）T5管集电极开路）ZA3、4&T5管集电极开路）ZA3、4&BBZEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up12(A),B)ZZEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up11(A),B)Z 引言：要选择和使用集成芯片,必须了解其外特性和参数。oAB显示了与非门的逻辑关系：CUILEQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up10(TH),ma)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up4(NH),m)DUIHD（转折区）））输入输入T1uI（VT1uI（V）IISIISILR1IH（反向饱和电流uI继续↑,iI不变。iIUILT1i0B1③悬空时,=∞,相当于输入高电平（0.9k＜Ri＜2.5k，与非门处于不稳定态，为传输特性的转折区）例：TTL门：UIH＆UIL&R&uo+V+VT饱和oUOL拉电流T饱和oUOL拉电流4IOL放大ioT5oo（最大灌电流）（输入短路电流IOL（最大灌电流）&&oLmAICCLoH（衡量集成电路本身功耗水平的参数）还有功耗小,电源电压使用范围宽,输出电压摆幅较大,结构简单,集①接高电平：TTL门：接电源；通过大电阻R接地（R≥&&&门、与或非门、异或门等各种逻辑门电路，也可以构成在电路结2.随着集成电路技术的飞速发展，分立元件第三章组合逻辑电路本章教学要求：◆掌握组合电路的特点、分析方法和设计方法；掌握中编码器、译码器、全加器、数值比较器、数引言：前章我们介绍了各种门电路,这些门电路组合起来就构成较为复杂的3.1概述★一、定义：P77输出状态只与此刻输入状态有关,而与原状态无关的电路。二、结构：1.仅由门电路组（原状态不影响输出）Z1从输入到输出无反传递；EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up8(X),X)EQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up1(Z1从输入到输出无反传递；Xn（各种门电路就是最简单的组合电路）的功能及使用方法）二、步骤4步）ABC&&&&AABCBABCABCZ00010010010001101000101011001111A&ABBC&&&Y111Y1综上：化简后是基本逻辑函数，可直接说明功能；二、步骤4步）三、举例：例1：P80例3.3.1EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up2(A),B)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2147483645(1),1)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up1(A),B)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2147483643(0),0)0：）逻辑符号：ASAiiAiiFAAi Bi+Ci-1iEQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up3(输入),个)EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up3(输),位)EQ\*jc3\*hps27\o\al(\s\up3(出),）)10个信号，输出4个信号。P110填空题3.1解：1.列真值表（编码表P83表3.4.1（要画）Y=I+I+I+I=II（I～I为开关量。当I=0，输出000若输入高电平有效,用或门）要求：输入高电平有效（对高电平编码）,且增加了三个控制端：ST—选通入、YS—选通出、YEX—扩展出。P86EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up9(2),1)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up10(2),1)（1）列真值表：P90表3.4.6（要画）有三个输入控制端（片选端STA、STB、STC作扩展功能或级联使注意STA、STB、STC的接法：低位片靠STB、STC控制；高位片靠STA33（可与数据选择器配合用：STA作数据输入,相当于波段开关，其位置由i&i&S=m+m+m+m=YYYY+5VAiBiCi-1）：计数器编码器计数器编码器驱动器显示器或或ad）：①功能表：P96表3.4.7（要画）全为1,七段全亮。A3A2A1A0A3A2A1A02.超前进位加法器：P99将低位进位信号经判断直接送到输出端，使各位运C4应用：用于输入变量或常量之间的相加。例：P99例3.4.2。BB0033IN（A＜B＝=0，IN（A=B）=IN（A＞B）=1（由P101逻辑图看出）（n个）AAiYMUXD0DjD0Dj1A1A0×Y000000110101D0A0D2A0A1A0A1YMUX例1：P105例3.4.3一、代数法：函数在一定条件下可能出现Y=A+A或Y=AA,则存在竞争冒险。二、实验方法：P109加所有状态的输入信号,观察输出波形是否有尖脉冲。（说明：卡诺图化简后，有可能使函数不存在竞争—冒险）脉冲,在竞争时间内把门封住。如：P110波形P1二、引入选通脉冲：其低电平去干扰,高电平使门正常输出。如P110波形三、接滤波电容：滤去尖峰，为几百PF。如：P110电路中Cf。作业：P11425(a)、26译码器、加法器、数值比较器、数据选择器其输出端可能出现干扰脉冲。消法方法：引入封锁第四章集成触发器本章教学要求：统不仅要对数字信号进行运算,还要将运算结果保存起来,这就需要有存储功一起,可记忆多位二进制数）（稳态：电流、电压不随时间变化的状态）1.电路结构：有两种：2.逻辑符号：★四、逻辑功能的表示方法：引言：基本RS触发器为无时钟或异步触发器,其特点是直接受触发信号的有一个统一节拍,不便控制。为便于控制,在其电路中增加了两个控制门和一个控制端,只要控制端出现脉冲信号,触发器才动作,怎么动作,由R、S信号决定,此控制端称时钟脉冲,简称时钟CP。CP为时钟脉冲控制端；R、S为输入信号端）：四个或非门(G1～G4)、四个传输门(TG1～TG4)、四个非门构成：（隔离主、从触发器）DQSQD——CP边沿触发（CP框外无圈，表上升沿0→1触发）——表延迟输出（输出滞后于输入）131.特性方程：Qn+1=D（CP↑时刻）P1294.32.真值表：P122表4.2.2（要画）QSQ（与书中不同）正边沿触发器：CP上升沿（CP↑)触发器。（CP↑时刻,输出状态由输入信号决定）负边沿触发器：CP下降沿（CP↓)触发器。（CP↓时刻,输出状态由输入信号决定）（将正边沿触发器的CP端加一个非门后，就为负边沿触发器）DD综上：负边沿触发器是利用内部门电路传输延2.真值表：P125表4.2.3（要画）掌握T和T/触发器的构成和逻辑功能及其表示方法T和T/触发器的构成和逻辑功能及其表示方法（3）真值表：P127表4.2.5（要画）转折语：一般集成触发器中不存在T、T/触发器,市场产品多为JK触发器和EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up13(+),D)nEQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up11([J),lK)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up12(D),D)EQ\*jc3\*hps22\o\al(\s\up15(1),1)QQQQQQn+1=JQn+KQnnnnQ（SR=0为约束条件）QTQQQQJQ1QQ第五章时序逻辑电路本章教学要求：（以实现记忆功能）（与输入信号共同决定组合电路的输出）输入值/输出值转换条件转换方向★二、分析步骤4步）（以上步骤可由具体电路进行取舍）00 1.电路结构：P140图5.3.611Q1n+1=1S+1RQ1n=1R=M0Q2n+M1（2）功能表：P141表5.3.1简述如下：CP↑↑↑C011110010置数（数据并行输入）5.4计数器（使用最多）1.按CP是否相同分：同步计数器：各触发器的2.按计数器功能：加法计数器：递增计数。P1685.1，5.2课题课题5.4.1异步计数器CP=CP，低位Q端接相邻高位CP入端Q=CP。CP=CP，低位Q端接相邻高位CP入端Q=CP。00000010★3.功能表：P147表5.4.4（要读懂）（1）异步清0（CRCR=0，QQQQ=0000（2）异步置数（CT/LD(CR=1)，CT/LD=0，QQQQ=D11转折语：异步计数器电路简单,缺点是进位信号逐级传递,位数越多,计数速度※特点：P149各个触发器的CP都来自同一个计数输入脉冲,故同时翻转,计123456798(∵同一CP控制,各触发器并行翻转）LD①同步清0（CRCR=0，QQQQ=0000（CP↑)。（利用进位输出端CO=QQQQCT，将低位nnLD①异步清0（CRCR=1，QQQQ=0000。