电工技术电子技术清华31组合逻辑电路

1、2020/7/28,电工技术,第13章 组合逻辑电路,第31讲,13.6 TTL集成门电路 13.7 其它类型的TTL门电路,13.8 组合逻辑电路的分析 13.9 组合逻辑电路的设计 13.10 集成组合逻辑电路,2020/7/28,电工技术,TTL 晶体管-晶体管逻辑集成电路,集成门电路,MOS 金属氧化物半导体场效应管集成电路,2020/7/28,电工技术,13.6.1 TTL与非门的基本原理,13.6 TTL集成门电路,2020/7/28,电工技术,1. 任一输入为低电平（0.3V）时,1V,不足以让 T2、T5导通,T2、T5截止,uo=5-uR2-ube3-ube43.4V 高电平

2、！,2020/7/28,电工技术,电位被嵌 在2.1V,全反偏,1V,2. 输入全为高电平（3.4V）时或输入全甩空,T2、T5饱和导通,uo =0.3V 输出低电平,输入甩空，相当于输入“1”,2020/7/28,电工技术,2020/7/28,电工技术,与非门表示符号,逻辑表示式,2020/7/28,电工技术,如：TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00 ),地GND,TTL门电路芯片简介,外形,电源VCC（+5V）,2020/7/28,电工技术,4、常用TTL逻辑门电路,2020/7/28,电工技术,13.6.2 TTL门电路的主要技术参数,1) 输出高电平、低电平,高电平: 3

3、.4V-4V 以上,低电平: 0.3V-0.4V以下,2) 阈值电压： UTH=1.4V,高电平,2020/7/28,电工技术,3) 扇出系数: N =10,TTL门电路的主要参数,扇出系数 输出端允许驱动的门电路的最大数目。,2020/7/28,电工技术,输入A、B波形如图所示, 请画出与非门的输出（Y）波形。,A,B,Y,课堂练习:,2020/7/28,电工技术,13.7 其它类型的TTL门电路,1. 集电极开路的与非门（OC门）,输入全1时，输出=0； 输入任0时，输出悬空,应用时输出端要接一上拉负载电阻 RL 。,2020/7/28,电工技术,OC门可以实现“线与”功能。,分析：F1、

4、F2、F3任一导通，则F=0。 F1、F2、F3全截止，则F=1 。,F=F1F2F3,2020/7/28,电工技术,负载电阻RL和电源 UCC可以根据情况选择。,2020/7/28,电工技术,2. 三态门,E 控制端,一、结构,2020/7/28,电工技术,二、工作原理,(1) 控制端E=0时的工作情况：,2020/7/28,电工技术,(2) 控制端E=1时的工作情况,2020/7/28,电工技术,功能表,三、三态门的符号及功能表,功能表,2020/7/28,电工技术,三态门主要作为TTL电路与总线间的接口电路。,四、三态门的用途,工作时，E1、E2、E3分时接入高电平。,2020/7/28

5、,电工技术,13.8 组合逻辑电路的分析,特点:某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定, 而与该电路在此输入信号之前所具有的状态无关。,组合逻辑电路：用各种门电路组成的，用于实现某种功能的复杂逻辑电路。,2020/7/28,电工技术,例1：,组合逻辑电路的分析,2020/7/28,电工技术,组合逻辑电路的分析,例2：,本图功能：二选一电路。,M=0时：门1输出恒为1， A信号被拒之门外。,2020/7/28,电工技术,13.9 组合逻辑电路的设计,方法步骤:,根据题意列真值表,2020/7/28,电工技术,例1: 交通灯故障监测逻辑电路的设计。,红灯R 黄灯Y 绿灯G,2020/7/2

6、8,电工技术,单独亮正常,黄、绿同时亮正常,其他情况不正常,组合逻辑电路的设计,2、卡诺图化简,3、写最简逻辑式,设：灯亮为“1”，不亮为“0”， 正常为“0”，不正常为“1”。,例1,2020/7/28,电工技术,4、用基本逻辑门构成逻辑电路,若要求用与非门构成逻辑电路呢？,组合逻辑电路的设计例1,2020/7/28,电工技术,5、用与非门构成逻辑电路,组合逻辑电路的设计例1,2020/7/28,电工技术,例2,设计一个三人表决逻辑电路，要求: 三人A、B、C各控制一个按键，按下为“1”，不按为“0”。多数（2）按下为通过。通过时L1，不通过L0。用与非门实现。,组合逻辑电路的设计,2020

7、/7/28,电工技术,2、用画卡诺图化简,L= AC + BC + AB,3、 写出最简“与或”式,组合逻辑电路的设计,1、列真值表,2020/7/28,电工技术,4、用与非门实现逻辑电路,组合逻辑电路的设计例2,2020/7/28,电工技术,13.10 集成组合逻辑电路,13.10.1 数据选择器,13.10.2 七段显示译码器,13.10.3 译码器,13.10.4 加法器,2020/7/28,电工技术,13.10.1 数据选择器,集成组合逻辑电路,从多个数据中选择出一个选择，也叫多路转换器,其功能类似一个多投开关，是一个多输入、单输出的组合逻辑电路。,2020/7/28,电工技术,1、2

8、选1数据选择器,输入数据,输出数据,控制信号,集成化,型号:74LS157,2020/7/28,电工技术,数据选择器,2、4选1数据选择器(集成电路型号:74LS153),2020/7/28,电工技术,4选1数据选择器,2020/7/28,电工技术,TTL集成电路：双4选1数据选择器,型号:74LS153（国产T1153-T4153),2020/7/28,电工技术,13.10.2 七段显示译码器,显示译码器,用于将数字仪表、计算机、和其它数字系统中的测量数据、运算结果译成十进制数显示出来。,2020/7/28,电工技术,二进制数（8421码）,显示译码器,组成：用0和1两个数字组成， 逢二进一

9、,2020/7/28,电工技术,二进制数（8421码）,每一位上的1所代表的十进制数的大小称为权重,例：十进制数 1 1 1 1,1103+1102+1101+1100 =11000+1100+110+11 =1111,例：二进制数 1 1 1 1,123+122+121+120 =18+14+12+11 =15,四位二进制数，每位的权重分别为8、4、2、1，所以称为8421码,2020/7/28,电工技术,二十进制（BCD码）,显示译码器,用4位二进制数0000-1001 分别代表十进制数0-9， 称为二十进制数， 又称为BCD码 （Binary Coded Decimal）,2020/7/

10、28,电工技术,Ya-Yg: 控制信号 高电平时,对应的LED亮 低电平时,对应的LED灭,发光二极管,显示译码器,1）二-十进制显示译码器,-七段数码管显示译码器,2020/7/28,电工技术,A3-A0: 输入数据,要设计的七段数码管显示译码器,七段数码管显示译码器,2020/7/28,电工技术,七段显示译码电路真值表,2020/7/28,电工技术,七段显示译码电路真值表,十进制数 A3A2A1A0 Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg 显示字形 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 2 0 0 1 0 1 1 0 1

11、1 0 1 2 3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 6 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 9 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9,2020/7/28,电工技术,无所谓项当1处理,先设计输出Ya的逻辑表示式及电路图,2020/7/28,电工技术,以同样的方法可设计出Yb-Yg的逻辑表示式及其电路图；将所有电路图画在一起，就得到总电路图。,将此电路图集

12、成化，得到七段显示译码器的集成电路74LS48（国产型号：T339）,七段数码管显示译码器,2020/7/28,电工技术,控制端,七段数码管显示译码器,控制端功能,2020/7/28,电工技术,七段数码管显示译码器,2020/7/28,电工技术,七段显示译码器74LS48与数码管的连接,此三控制端不用时，通过电阻接高电平。,BCD码,2020/7/28,电工技术,13.10.3 译码器,用途: 计算机中的地址译码电路,常用类型:,2线 4线译码器 型号: 74LS139 3 线 8线译码器 型号: 74LS138 4 线 16线译码器 型号: 74LS154,2020/7/28,电工技术,(1

13、) 2 线 4线译码器,2020/7/28,电工技术,同理写出其他输出量的逻辑式,74LS139,2020/7/28,电工技术,(2) 3线8线译码器（74LS138）,(逻辑电路设计略,设计方法同24译码器),2020/7/28,电工技术,(3) 4线16线译码器（74LS154）,(逻辑电路设计略,设计方法同24译码器),2020/7/28,电工技术,译码器的应用举例:,(1) 模拟信号多路转换的数字控制,输入模拟电压,模拟电子开关,u0,u1,u2,u3,u,输出模拟电压,数字控制信号,2020/7/28,电工技术,(2) 计算机中存储器单元及输入输出接口的寻址,0单元,1单元,2单元,

14、3单元,控制门,控制门,控制门,控制门,译码器,A1,A0,或接口单元 存储器单元,计算机 中央控制 单元 (CPU),数据线,地址线,单元选择线,2020/7/28,电工技术,地址线数n 寻址范围(可选择的单元数) n 2 3 4 16 (单片机) (1K=1024) 20(PC/XT) 26(PC586) (1M=1KK),2020/7/28,电工技术,13.10.4 加法器,(1) 半加器,2020/7/28,电工技术,半加器逻辑电路图,2020/7/28,电工技术,(2) 全加器,低位向本位的进位,本位和,本位向高位的进位,2020/7/28,电工技术,全加器真值表,Fn = Cn (An Bn),C n+1 = AnBn+Cn(An Bn),全加器逻辑函数