《电工电子》课件-13 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。010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101欢迎来到数字世界二、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＝0.03mA

IB>IBS，T处于饱和状态RC15Vabc5V－1.5VRB1RB2解：开关合向c

IB≈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。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。A

BF000110110111或门真值表有1出1全0出0或门逻辑符号及表达式≥1ABFF=A＋B例：图示电路为保险柜的报警电路，保险柜的两层门上各装有一个开关S1和S2。门关上时，开关闭合。当任一层门被打开时，报警灯亮，试分析工作原理。解：≥1S1S2+5V1KΩ1KΩ30ΩA＝0，B＝0，F＝0报警灯不亮。任一层门被打开时，相对应的开关断开.A＝1，B＝0ABF故F＝1，报警灯亮。两层门都关上时，三、非门AF＋U非逻辑决定事物结果的条件A具备时，结果F就不会发生，这种逻辑叫做非逻辑。A

F0101非门真值表非门逻辑符号及表达式1AF四、与非门和或非门与非门&ABF

A

BF000110111110或非门≥1ABF

A

BF000110111000ABF1例：已知与门、或门输入端A、B、C的波形，试画出输出波形。≥1ACF2

&ABF1

CF2第六节逻辑代数的基本公式

和定律

基本定律

重要规则

逻辑函数的代数化简法一、基本定律基本运算规则0·A=01·A=A0+A=A1+A=1A·A=AA+A=A交换律A·B=B·AA+B=B+A结合律ABC=(AB)C=A(BC)A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)分配律A·(B+C)=AB+ACA+B·C=(A+B)·(A+C)吸收律A＋AB＝AA·（A＋B）＝A反演律（摩根定理）二、重要规则代入规则任何一个含有变量A的等式，如果将所有出现A的位置都代之以一个逻辑函数，则等式仍然成立。B(A+C)=BA+BCB[(A+D)+C]=B(A+D)+BC=BA+BD+BC反演规则求一个逻辑函