数字电子技术讲解杨志忠版

第1章绪论

L1概述

学习目标：了解数字电路的特点、应用概况；熟悉逻辑电平、数字信号的概念；

了解数字电路的优点；了解脉冲波形的主要参数。

教学重点：区分数字信号和模拟信号的区别

课时分配：2学时

教学过程：

1.1.1数字信号和数字电路

信号分为两类：模拟信号、数字信号

模拟信号：指在时间上和数值上都是连续变化的信号。如电视图像和伴音信号。

数字信号：指在时间上和数值上都是断续变化的离散信号。如生产中自动记录零件个数

的计数信号。

模拟电路：对模拟信号进行传输和处理的电路

数字电路：对数字信号进行传输和处埋的电路

Uiuf

模拟信号图数字信号图

1.1.2数字电路的分类

（1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI,每片数十器件）、中规模（MSI,每

片数百器件）、大规模（LSI,每片数千器件）和超大规模（VLSI,每片器件数目大于1万）

数字集成电路。集成电路从应用的角度又可分为通用型和专用型两大类型。

（2）按所用器件制作工艺的不同：数字电路可分为双极型（TTL型）和单极型（MOS型）两

类。

（3）按照电路的结构和工作原理的不同：数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两

类。组合逻辑电路没有记忆功能，其输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路以前的状

态无关。时序逻辑电路具有记忆功能，其输出信号不仅和当时的输入信号有关，而且与电路

以前的状态有关。

数字电路的产生和发展是电子技术发展最重要的基础。由于数字电路相对于模拟电路有

一系列的优点，使它在通信、电子计算机、电视雷达、自动控制、电子测量仪器等科学领

域得到广泛的应用，对现代科学、工业、农业、医学、社会和人类的文明产生着越来越深

刻地影响。

LL3数字电路的优点和特点

特点：

（1）工作信号是二进制的数字信号，在时间上和数值上是离散的（不连续），反映在电

路上就是低电平和高电平两种状态（即0和1两个逻辑值）。

（2）在数字电路中，斫究的主要问题是电路的逻辑功能，即输入信号的状态（0和1）和

输出信号的状态（0和1）之间的关系。对于电路本身有分析电路和设计电路两部分。

（3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高，只要在工作时能够可靠地区分。和1两

种状态即可。

（4）数字电路的分析方法主要用逻辑代数和卡诺图法等进行分析。

（5）数字电路能够对数字信号0和1进行各种逻辑运算和算术运算。

优点：

（1）易集成化。两个状态“0”和“1”，对元件精度要求低。

（2）抗干扰能力强，可靠性高。信号易辨别不易受噪声干扰。

（3）便于长期存贮。软盘、硬盘、光盘。

（4）通用性强，成本低，系列多。（国际标准）TTL系例数字电路、门阵列、可编程逻辑

器件。

（5）保密性好。容易进行加密处理。

知识拓展脉冲波形的主要参数

在数字电路中，加工和处理的都是脉冲波形，而应用最多的是矩形脉冲。

图1.L2脉冲波形的参数

图1.1.2脉冲波形的参数

(1)脉冲幅度.脉冲电压波形变化的最大值，单位为伏(Y)。

(2)脉冲上升时间。脉汨波形从0.ILm上升到0.9Um严需的时间。

(3)脉冲下降时间。脉汨波形从0.91m下降到0.lUm所需的时间。

脉冲上升时间tr和下降时间tf越短，越接近于理想的短形脉冲。单位为秒(s)、亳秒(ms)、

微秒(us)、纳秒(ns)o

(4)脉冲宽度。脉冲上升沿0.5Um到下降沿0.5Um所需的时间，单位和tr.tf相同

(5)脉冲冏期T。在冏期性脉冲中，相邻两个脉冲波形重复:出现所需的时间，单位和立、

tf相同。

(6)脉冲频率f：每秒时间内，脉冲出现的次数。单位为赫兹(Hz)、千赫兹(kHz)、兆

赫兹(MHz),f=1/TO

(7)占空比q:脉冲宽度与脉冲重复周期T的比值。q=/。

它是描述脉冲波形疏密的参数。

(8)

本节小结：

数字信号的数值相对丁时间的变化过程是跳变的、间断性的。对数字信号进行传输、处

理的电子线路称为数字电路。模拟信号通过模数转换后变成数字信号，即可用数字电路进行

传输、处理。

在十进制中，每一位有0〜9共十个数码，所以计数的基数为10。超过9就必须用多

位数来表示。十进制数的运算遵循加法时：“逢十进一”，减法时：“借一当十，

十进制数中，数码的位置不同，所表示的值就不用同。如：

5555表示5*1000+5*100+5*10+5

也可表示成5*103+5*102+5*101+5*10°

同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。103.102.101.100称为十进制的权。各数

位的权是10的恭。任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积

之和，称权展开式。如：(209.04)10=2X102+0X101+9X100+0X10—1+4义10—2

对于位一十进制数可表示为：

式中：为0〜9中的位一数码；10为进制的基数；10的i次为第i位的权；m,n为正

整数，n为整数部分的位数，m为小数部分的位数。

(2)二进制

二进制的数码K为0、1,基数R=2。

进/借位的规则为逢2进1,借1当2,

位权为2的整数骞。

其计算公式为：

如：(101.01)2=1X22+0X21+1X20+0X2-1+1X2-2=(5.25)10

由于二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元件来实现，且运算规则简单,

相应的运算电路也容易实现。

加法和乘法的运算规则

加法乘法

0+0=00X0=0

0+1=10X1=0

0+1=11X0=0

(3)十六进制(HexadecimalNumber)

二进制数在计算机系统中处理很方便，但当位数较多时，比较难记忆，而且书写容易出

错，为了减小位数，通常将二进制数用十六进制表示。

十六进制是计算机系统中除二进制数之外使用较多的进制，其遵循的两个规则为：

其有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F等共十六个数码,其分别对应于十进制数的

0〜15进制之间的相互转换。

运算规则：逢16进1。

位权为16的整数冢。

其计算公式为：

〃-1

(刈6=乎仆】6，

如：(D8.A)2=13X161+8X160+10X16-1=(216.625)10

二进制数和十六进制数广泛用于计算机内部的运算及表示，但人们通常是与十进制数打交

道，这样在计算机的输入瑞就必须将十进制数转换为二进制数或十六进制数让计算机进行

处理，处理的结果计算机必须将二进制数或十六进制数绛换为十进制数，否则人们只能看

天书了。

数制的转换可分为两类：十进制数与非十进数之间的相互转换；非十进制数之间的相互转换。

1.2.2不同数制间的转换

(1)各种数制转换成十进制

二进制、八进制、十六进制转换成十进制时，只要将它们按权展开，求出各加权系数的和,

便得到相应进制数对应的十进制数。

例：

(2)十进制转换为二进制

将十进制数的整数部分转换为二进制数采用“除2取余法”；

将十进制小数部分转换为二进制数采用“乘2取整法”.

例1.1.1将十进制数(107.625)10转换成二进制数。

将十进制数的整数部分转换为二进制数采用“除2取余法”，它是将整数部分逐次被2除,

依次记下余数，直到商为0。第一个余数为二进制数的最低位，最后一个余数为最高位。

解：①整数部分转换

所以，/

②小数部分转换

将十进制小数部分转换为二进制数采用“乘2取整法”，它是将小数部分连续乘以2,取乘

数的整数部分作为二进制数的小数。/

由此可得十进制数(107.625)10对应的二进制数为

(107.625)10=(1101011.101)2

(3)二进制与八进制、十六进制间相互转换

D二进制和八进制间的相互转换

二进制数转换成八进制数，

二进制数转换为八进制数的方法是：整数部分从低位开始，每三位二进制数为一组，最后

不足三位的，则在高位加0补足三位为止；小数点后的二进制数则从高位开始，每三位二进

制数为一组，最后不足三位的，则在低位加()补足三位，然后用对应的八进制数来代替，

再按顺序排列写出对应的八进制数。

例1.1.2将二进制数(11100101.11101011)2转换成八进制数。

(11100101.11101011)2=(345.726)8

八进制数转换成二进制数。

将每位八进制数用三位二进制数来代替，再按原来的顺序排列起来，便得到了相应的二进

制数。

例1.1.3将八进制数(74£.361)8转换成二进制数。

(745.361)8=(111100101.011110001)2

2)二进制和十六进制间的相互转换

二进制数转换成十六进制数。

二进制数转换为十六进制数的方法是：整数部分从低位开始，每四位二进制数为一组，最

后不足四位的，则在高位加0补足四位为止；小数部分从高位开始，每四位二进制数为一组,

最后不足四位的，在低位加0补足四位，然后用对应的十六进制数来代替，再按顺序写出

对应的十六进制数。

例1.1.4将二进制数(10C11111011.111011)2转换成十六进制数。

(10011111011.111011)2=(4FB.EC)16

十六进制数转换成二进制数。

将每位十六进制数用四位二进制数来代替，再按原来的顺序排列起来便得到了相应的二进

制数。

例1.1.5将十六进制数(3BE5.97D)16转换成二进制数。

(3BE5.97D)16=(111.1)2

1.2.3二进制代码

一、二-十进制代码

将十进制数的。〜9十个数字用二进制数表示的代码，称为二-十进制码，又称BCD码。

表1.2.2常用二-十进制代码表(重点讲解8421码、5421码和余3码)

注意：含权码的意义。

二、可靠性代码

L格雷码

表1.2.3格雷码与二进制码关系对照表

2.奇偶校验码

为了能发现和校正错误，提高设备的抗干扰能力，就需采用可靠性代码，而奇偶校验码就

具有校验这种差错的能力，它由西部分组成。

表1.2.48421奇偶校验码

第2章作业：P9题1.1题1.5

第3章逻辑代数基础

2.1概述2.2逻辑函数及其表示法

学习目标：熟练掌握基本逻辑运算和几种常用复合导出逻辑运算;

熟练运用真值表、逻辑式、逻辑图来表示逻辑函数。

教学重点：三种基本逻辑运算和几种导出逻辑运算；

教学难点：三种基本逻辑运算和几种导出逻辑运算；

课时分配：4学时

教学过程：

2.1概述

布尔：英国数学家，1941年提出变•“（）”和“1”代表不同状态。

本章主要介绍逻辑代数的基本运算、基本定律和基本运算规则，然后介绍逻辑函

数的表示方法及逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。逻辑代数有其自身独立

的规律和运算法则，而不同于普通代数。

2.2逻辑函数及其表示法

2.2.1基本逻辑函数及运算

1.与运算-----所有条例都具备事件才发生

/

开关：“1”闭合，“0”断开

灯：“1”亮，“0”灭

真值表：把输入所有可能的组合与输出取值对应列成表。

逻辑表达式：L=K1*K2（逻辑乘）

逻辑符号：/原有符号：/

逻辑功能口决:有“0”出“0”，全“1”出“1”。

2.或运算----至少有一个条件具备，事件就会发

生。

逻辑表达式：L=K1+K2（逻辑加）

逻辑符号：

逻辑功能口决：有“1”出“1”全"0"出“0"

3、非运算：一结果与条件相反

逻辑表达式：/

逻辑符号：/

2.2.2几种导出的逻辑运算

一、与非运算、或非运算、与或非运算

逻辑表达式：/相同为“1”，不同为“0”

2.2.3逻辑函数及其表示法

一、逻辑函数的建立

举例子说明建立（抽象）逻辑函数的方法，加深对逻辑函数概念的理解。

例2.2.1两个单刀双掷开关A和B分别安装在楼上和楼下。上楼之前，在楼下开灯，上楼

后关灯；反之下楼之前，在楼上开灯，下楼后关灯。

试建立其逻辑式。

表2.2.6「例2.2.11真值表

例2.2.2比较A.B两个数的大小

二、逻辑函数的表示方法

1.真值表

逻辑函数的真值表具有唯一性。逻辑函数有n个变量时，共有个

不同的变量取值组合。在列真值表时，变量取值的组合一般按n位二进制数递增

的方式列出。用真值表表示逻辑函数的优点是直观、明了，可直接看出逻辑函数

值和变量取值之间的关系。

分析逻辑式与逻辑图之间的相互转换以及如何由逻辑式或逻辑图

列真值表。

2.逻辑函数式

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。

3.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。

作业：P31题2.1

2.•逻辑代数的基本定律和规则

学习目标：掌握逻辑代数的基本公式、基本定律和重要规则。

教学重点：5种常见的逻辑式；用并项法、吸收法、消去法、配项法对逻辑函数

进行化简；

教学难点：运用代数化简法对逻辑函数进行化简；

课时分配:2学时

教学过程：

2.3.1逻辑代数的基本公式

一、逻辑常量运算公式

表2.3.1逻辑常量运算公式

2.3.2/变量A的取值只能为0或为1,分别代入验证。

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。

第④式的推广：/(2.3.1)

由表2.3.4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。

作业：P31题2.4

2..逻辑函数的化简

学习目标：了解逻辑函数式的常见形式及其相互转换。理解最简与・或式和最

简与非式的标准。掌握逻辑函数的代数化简法。理解最小项的概念

与编号方法，了解其主要性质。掌握用卡诺图表示和化简逻辑函数的

方法。

教学重点：掌握逻辑函数的代数化简法掌握用卡诺图表示和化简逻辑函数的方

法。

教学难点：用卡诺图表示和化简逻辑函数的方法。；

课时分配：6学时

教学过程：

一、逻辑函数式的常见形式

一个逻辑函数的表达式不是唯一的，可以有多种形式，并且能互相转换。例如：

L^AC+AB与一或表达式

=(4+5)(N+C)或一与表达式

=ACAB与3E-与3E表达式

^A+B+A+C或非一或非表达式

=万+亚与一或非表达式

其中，与一或表达式是逻辑函数的最基本表达形式。

二、逻辑函数的最简“与一或表达式”的标准

（1）与项最少，即表达式中“+”号最少。

（2）每个与项中的变量数最少，即表达式中“•”号最少。

三、用代数法化简逻辑函数_

A+A=\

1.并项法。运用公式，将两项合并为一项，消去一个变量。

如

L=A(BC+BC)+.4(BC+7C)=A8C+ABC十八比+ABC

=AB(C-^-C)+AB(C+C)

=AB+AB=A(B+B)

=A

2.吸收法。运用吸收律A+AB=A，消去多余的与项。如：

L=AB^AB{C^DE)=AB

3.消去法。

L=A+AB+BE=A+B+BE=A+BE

(4)配项法。__

先通过乘以工+工或加上44，增加必要的乘积项,

再用以上方法化蔺。如

L=AB+ACBCD=AB+正+BCD(A+A)

=A8+就+ABCD+ABCD

=AB+AC

在化简逻辑函数时，要灵活运用上述方法，才能将逻辑函数化为最简。

再举几个例子：

【例1】化简逻辑函数：

A+A=\

解

（利用）

=A+AC+BD-^-BEF（利用A+AB=A）

（利用A+&=A+B）

=A+C+BD-ZEF

【例2】化简逻辑函数:

L=AB+AC+BC+CB+BD+DB+ADE(F+G)

解:（利用反演律）

=A+BC-bCB+BD+DB+ADE(F+G)(利用

=A+BC+CB+BD+DB(利用A+AB=A)

=A+BC(D+D)+CB+BD+DB(C+6产项法)

=A+BCD+BC75+CB+BD+DBC^-DBC

=A+BCD+CB+~BD^DBC(利用A+AB=A)

=A^-CD(B^B)+CB+BD

=A+CD+CB+BD(利用A+,鼻

【例3】化简逻辑函数

L=AB+BC+BC+^\B

解法1:/（增加冗余项/）

=AB+BC+AB+AC（消去1个冗余项3。）

=BC+AB+AC（再消去1个冗余项A8）

解法2:/（增加冗余项/）

=AB+BC+AB+AC（消去I个冗余项BC）

=AB+BC+AC（再消云1个冗余项加）

由上例可知，逻辑函数的化简结果不是唯一的。

四、逻辑函数的卡诺图化简

（-）最小项的定义与性质

表1三鲤幽艇躺勤领寐号

变量取值

最小项

ABC

沅000队

旗001叫

就010叫

ABC011叫

威100见

ABC101吗

ABC110砾

ABC111叫

(二)逻辑函数的最小项表达式

任何一个逻辑函数表达式都可以转换为一组最小项之和，称为最小项表达式。

【例1】将以下逻辑函数转换成最小项表达式：

解.————

L(A,B,C)=AB+AC=AB(C+C)+AC(B+B)

=ABC+ABC+ABC+~ABC

=m}++m6+

【例2】将下列逻辑函数转换成最小项表达式：

解：_―

尸=A8+++6

=AB+JB^BC=AB+(A+B)(A-^B)C=AB+ABC+Ak：

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

=m7+m6+m3+m5=Em(3,5,6,7)

（三）卡诺图

1.相邻最小项

如果两个最小项中只有一个变量互为反变量，其余变量均相同，则称这两个最小项为

逻辑相邻，简称相邻项。

例如，最小项ABC和就是相邻最小项。

如果两个相邻最小项出现在同•个逻辑函数中，可以合并为•项，同时消去互为反变量的那

个量。如

2.卡诺图

最小项的定义：

n个变量的逻辑函数中，包含全部变量的乘积项称为最小项。n变量逻辑函数的全部最

小项共有2n个。

用小方格来表示最小项，一个小方格代表一个最小项，然后将这些最小项按照相邻性

排列起来。即用小方格几何位置上的相邻性来表示最小项逻辑上的相邻性。

3.卡诺图的结构

（1）二变量卡诺图

,——--.d兜ci11io

叫叫m叼

30132

ABABABAB

（2）三变量卡诺图

___-___、40001II10

\

A

叫川,

0132

ABCABCABCABC0

加4叫叫%

14576

,ABCABCABCABC

（3）四变量卡诺图

II10

m\

0132

~ABCD~ABCD~ABCDARCD

叫w5，〃7

4576

~ABCD~\BCD~ABCD~\BCi5

叫2叫3w15叫4

1112131514

ABCDABCDABCDABCD

叫“十〃⑺叫。

891110

ABCDABCDABCDABCI)

I)

(b)

仔细观察可以发现，卡诺图具有很强的相邻性：

（1）直观相邻性，只要小方格在几何位置上相邻（不管上下左右），它代表的最小项在逻

辑上一定是相邻的。

（2）对边相邻性，即与中心轴对称的左右两边和上下两边的小方格具有相邻性。

（四）用卡诺图表示逻辑函数

1.从真值表到卡诺图

【例3】某逻辑函数的真值表如表（2）所示，用K诺图表示该逻辑函数。

解•：该函数为三变量，先画出三变量卡诺图，然后根据真值表将8个最小项L的取值。或

者1填入卡诺图中对应的8个小方格中即可。

表2,其值表

ABCL

0000

0010

0100

0111

1000

1011

1101

1111

2.从逻辑表达式到卡诺图

（】）如果表达式为最小项表达式，则可直接填入卡诺图。

［例4】用卡诺图表示逻辑函数：Y=+^BC++ABC

解：（1）写成简化形式：

然后填入卡诺图：

（2）如表达式不是最小项表达式，但是“与一或表达式”，可将其先化成最小项表达式,

再填入卡诺图。也可直接填入。

（五）逻辑函数的卡诺图化简法

1.卡诺图化简逻辑函数的原理：

（1）2个相邻的最小项结合，可以消去1个取值不同的变量而合并为1项。

（2）4个相邻的最小项结合，可以消去2个取值不同的变量而合并为1项。

（3）8个相邻的最小项结合，可以消去3个取值不同的变量而合并为I项。

总之，2n个相邻的最小项结合，可以消去n个取值不同的变量而合并为1项。2.用卡

诺图合并最小项的原则(画圈的原则)

(1)尽量画大圈，但每个圈内只能含有2n(n=0,1,2,3……)个相邻项。要特别注意对边

相邻性和四角相邻性。

(2)圈的个数尽量少。

(3)卡诺图中所有取值为1的方格均要被圈过，印不能漏下取值为1的最小项。

(4)在新画的包围圈中至少要含有1个末被圈过的1方格，否则该包围圈是多余的。

3.用卡诺图化简逻辑函数的步骤：

(1)画出逻辑函数的卡诺图。

(2)合并相邻的最小项，即根据前述原则画圈。

(3)写出化简后的表达式。每一个圈写一个最简与项，规则是，取值为I的变量用原变量表

示，取值为0的变量用反变量表示，将这些变量相与。然后将所有马项进行逻辑加，即得最

简与一或表达式

【例6】用卡诺图化简逻辑函数：

L(A,B,C,D)=Em(0,2,3,4,6,7,10,11,13,14,15)

解：(1)由表达式画出卡诺图。

(2)画包围圈，合并最小项，

得简化的与一或表达式：

L=C+AD+ABD

【例4.7］用卡诺图化简逻辑函数:

F=AD+ABD+ABCD+ABJD

解：（1）由表达式画出卡诺图。

（2）画包围圈合并最小项，

得简化的与一或表达式：

F=AD+BD

注意：图中的虚线圈是多余的，应去掉。

【例8】某逻辑函数的真值表如表3所示，用卡诺图化简该逻辑函数。

解：（1）由真值表画出卡诺图。

（2）画包围圈合并最小项。

有两种画圈的方法：

图（a）所示圈法：写出表达式：

图（b）所示圈法：写出表达式：

通过这个例子可以看出，一个逻辑函数的真值表是唯一的，卡诺图也是唯一的，但化简结

果有时不是唯一的。

4.卡诺图化简逻辑函数的另一种方法一一圈0法

【例9】已知逻辑函数的卡诺图如图所示，分别用“圈1法”和“圈0法”写出其最简

与一或式。

解：（1）用圈1法画包围圈，得:

（2）用圈0法画包围圈，得：

对工取非，得：L=BCb=B+C+D

(a)

（六）具有无关项的逻辑函数的化简

1.无关项一一在有些逻辑函数中，输入变量的某些取值组合不会出现，

或者一旦出现，逻辑值可以是任意的。这样的取值组合所对应的最小项

称为无关项、任意项或约束项。

【例10】在十字路口有红绿黄三色交通信号灯，规定红灯亮停，绿灯亮行，黄灯亮等一等,

试分析车行与三色信号灯之间逻辑关系。

解：设红、绿、黄灯分别用A、B、C表示，且灯亮为1,灯灭为0。

车用L表示，车行L=l,车停L=（）。列出该函数的真值。

表5真

红灯绿灯黄灯车

ABCL

000X

0010

0101

011X

显而易见，在这个函数中，有5个最小项为无关项。带有无关项的逻辑

函数的最小项表达式为：

L=LDI()+Ld()

如本例函数可写成：

L=Em(2)+Ed(0,3,5,6,7)

2.具有无关项的逻辑函数的化简

化简具有无关项的逻辑函数时，要充分利用无关项可以当0也可以当1的特点，尽量扩大卡

诺圈，使逻辑函数更简。如在【例10］中不考虑无关项时，表达式为：

考虑无关项时，表达式为：

⑥不考虑无关项(b)考虑无关项

注意:在考虑无关项时，哪些无关项当作1,哪些无关项当作0,要以尽量扩大卡诺圈、减少

圈的个数，使逻辑函数更简为原则。

作业：P32题2.5

第3章绪论

3.1概述

学习目标:TTL与非门的工作原理；其它TTL门（反相器、或非门、OC门、三态

门）的工作原理及TTL门的改进系列；OC门的上拉电阻的计算；TG传输门的基

本工作原理。

教学重点:TTL与非门的工作原理

课时分配：4学时

教学过程：

一、二极管与门和或门电路

1.与门电路

输入、输出电压之间的关系

输入输出

v（v）V(V)

VA(V)BL

0VOVOV

0V5VOV

5VOVOV

5V5V5V

U

与逻辑真磨

2.或门电路

输入、输出电压之间的关系

输入输出

V（V）

vA（v）vB（V）L

0VovOV

0V5V5V

5VOV5V

5V5V5V

U

或逻辑其值表

输入输出

A

L=A+HABL

B

000

011

101

111

°+Vcc（+5V）

1

A、L-AA1L=A

JQ2

输入、输出电压之间的关系非逻辑真值表

输入输出

输入输出

L

VA（V）A

VL（V）

0V5V二01

10

5V0V

二极管与门和或门电路的缺点：

(1)在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的情况。

(2)负载能力差

解决办法：

将二极管与门(或门)电路和三极管非门电路组合起来。

三、DTL与非门电路

工作原理：

(1)当A.B.C全接为高电平5V时，二极管D1〜D3都截止，而D4、D5和T导通，且T为

饱和导通，VL=0.3V,即输出低电平。

(2)A、B、C中只要有一个为低电平0.3V时，则VP心IV,从而使D4.D5和T都截止,VL=VCC=5V,

即输出高电平。

所以该电路满足与非逻辑关系，即:

°+%c(+5V)

RT

3kQ

一、TTL与非门的基本结构及工作原理

LTTL与非门的基本结构

9+%（+5V）、+%（+5V）

AcN匕PA―I

B。--B—Ti

Co―C

oc门主要有以下几方面的应用

（1）实现线与。

电路如右图所示，逻辑关系为：

L=k.L?=AB-CD

（2）实现电平转换。

如图示，可使输出高电平变为10V。

J

%^

>_|

(3)用做驱动器。

如图是用来驱动发光二极管的电路。

0C门进行线与时，外接上拉电阻RP的选择：

(1)当输出高电平时，

RP不能太大。RP为最大值时要保证输出电压

为VOH(min),由

得：

Vcc

Rp(max)

加•/田

(2)当输出低电平时，

RP不能太小。RP为最小值时要保证输出电压为701(max),由

^CC-^OL(iriax)

OL(max)

得：0CC~%L(max)

Ap(min)=~n<

/OIL(max)—*^IL

所以：

Rp<min>VRpVRp<max>

5.三态输出门

(1)三态输出门的结构及工作原理。

当EN=O时,G输出为1,D1截止，相当于一个正常的二输入端与非门，称为正常工作状杰。

当EN=1时,G输出为0,T4、T3都截止。这时从输出端L看进去，呈现高阻，称为高阻态，或

禁止念。

总线

(2)三态口的应用

Ai_____&Gi

三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。热——VD______।

EN

组成单向总线，

(a)A2---------&G2

“2V

EN2EN

A3&G3

R--------c_

63V

EN3E--N-----

(a)组成单向总线

实现信号的分时单向传送.

(b)组成双向总线，

实现信号的分时双向传送。

总线

七、TTL集成逻辑门电路系列简介

1.74系列——为TTL集成电路的早期产品，

属中速TTL器件。

2.74L系列为低功耗TTL系列，又称

LTTL系列。

3.74H系列---为高速TTL系列。

4.74s系列一一为肖特基TTL系列，进一步

提高了速度。如图示。

5.74LS系列一一为低功耗肖特基系列。

6.74As系列----为先进肖特基系列，

它是74s系列的后继产品,

7.74ALS系列——为先进低

功耗肖特基系列,

是74LS系列的后继产品。

4.CMOS传输门

工作原理：（设两管的开启电压VTN=|VTP|）

（1）当C接高电平VDD,接低电平0V时，若Vi在OV~VDD的范围变化，至少有一管导通,

相当于一闭合开关，将输入传到输出，即Vo=Vi。

（2）当C接低电平0V,接高电平VDD,Vi在0V〜VDD的范围变化时，TN和TP都截止，输

出呈高阻状态，相当于开关断开。

佝

题

题

题

题

工

工

工

kP62工7

4.5.6.

第4章绪论

4.1概述4.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法

学习目标：了解组合逻辑电路的特点；掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法

教学重点、难点：组合逻辑电路的分析与设计。

课时分配：4学时

一.组合逻辑电路的特点

电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。

组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。

每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：

LI=fl641.42.…、Ai)

L2=f2(A1.A2.…、Ai)

Lj=fj641.42.…、Ai)

二、组合逻辑电路的分析方法

分析过程一般包含4个步骤：

化简

【例1】:组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。

解：（1）由逻辑图逐级写出逻辑表达式。为了写表达式方便，借助中间变量P。

（2）化简与变换:

（3）由表达式列出真值表。

表I真值表

（4）分析逻辑功能：

ABCL

0000

当A、B、C三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个电路0011

0101

称为“不一致电路〃。0111

1001

1011

1101

1110

【例2】:组合电路如图，试分析其逻辑功能。

解：（1）由逻辑图写出逻辑表达式

例2真值表

（2）变换。ABCL

0000

（3）列真值表：0010

0100

0111

1000

1011

1101

1111

（4）分析逻辑可能：由表可知，若输入两个或两个以上的1（或0）,输出Y为1（或0）,

此电路在实际应用中可作为三人表决电路。

【例3】:组合电路如图，试分析其逻辑功能。

解:(1)由逻辑图写出逻辑表达式

[=A+B+C

匕=A+7(Y=Y,=Y.+Y,+B=A+B+C+A+B+B

匕二匕+匕+7

，I4

（2）变换与化简：

（3）列真值表

（4）电路的逻辑功能：电路的输出Y只与输入A.B有关，而与输入C无关。

Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0,Y=l；A、B全为1时,Y=0。

所以Y和A.B的逻辑关系为与非运算的关系。

三.组合逻辑电路的设计方法

设计过程的基本步骤:

【例1］在举重比赛中，有两名副裁判，一名主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判在

内）认为运动员上举杠铃合格，按动电钮，裁决合格信号灯亮，试用与非门设计该电路，

解：设主裁判为变量A,副裁判分别为B和C；按电钮为1,不按为0。表示成功与否的灯

为Y合格为1,否则为0。

（1）根据逻辑要求列出真值表。

（2）由真值表写出表达式:

Y=m6+叫=ABC+ABC+ABC

（3）