Electrical and Electronic Technology 08 门电路与组合逻辑电路

电工电子技术

第8章 门电路和组合逻辑电路1

主要内容 和 要求 基本门电路：4点 符号 逻辑表达式 逻辑状态表 (真值表) 波形分析 具体的电路实现及分析不做 过多要求。 逻辑代数 逻辑式的简化：公式法化简、图解化简法(卡洛图化简法) 逻辑电路的分析和综合：逻辑代数、分析步骤、综合步骤。 集成组合逻辑电路：加法器、编码器、译码器、数据选择 器、数值比较器 本章要求 1. 掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑 表达式。了解 TTL门电路、CMOS门电路的特点。 2. 会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。 3. 会分析和设计简单的组合逻辑电路。理解加法器、编码 器、译码器等常用组合逻辑 4. 学会数字集成电路的使用方法。 2

复习

8.1 数字电路概述

组合逻辑电路和时序逻辑电路

电子 电路

模拟电路：是处理模拟信号的电路。主要研究输入和输出 信号之间的大小和相位等方面的关系。 数字电路：是处理数字信号的电路。主要研究输入和输出 信号之间的逻辑关系。 模拟信号analog signal :随时间连续变化的信号。 数字信号digital signal:时间上不连续的、离散的脉 冲信号，是可以用二进制数0和1表示的信号。 组合逻辑电路combinational logical circuit:输出变量 状态 完全由当时的输入变量的组合状态来决定，而与电 路的原来状态无关，即，不具有记忆功能。 时序逻辑电路sequential logical circuit :输出变量状 态不仅由当时的输入变量的组合状态有关，而且还与电路 3 的原来状态有关，即，具有记忆功能。

电 子 电 路 数 字 电 路

中 的 信 号

8. 1.1

模拟信号

数字信号 产品数量的统计；

uu

正弦波信号

t锯齿波信号

数字表盘的读数

u tt研究数字电路时注重电路输出、 输入间的逻辑关系，因此不能 采用模拟电路的分析方法。主 要的工具是逻辑代数，电路的 功能用真值表、逻辑表达式及 波形图表示。在数字电路中，三极管工作 在开关状态，即工作在饱和 4 和截止状态。

研究模拟信号时，我们注 重电路输入、输出信号间的大 小、相位关系。相应的电子电 路就是模拟电路，包括交直流 放大器、滤波器、信号发生器 等。

在模拟电路中，晶体管 一般工作在放大状态。

脉冲信号在电信号中指持续时间 脉冲 正脉冲:脉冲跃变后的值比初始值高 信号 相对周期短得多的信号。 负脉冲:脉冲跃变后的值比初始值低 实际的矩形波 如： +3V 0 0.9A 正脉冲 0.5A A 0 -3V tp 0.1A +3V tr tf 0 负脉冲 0 -3V T 脉冲幅度 A 脉冲宽度 tp 脉冲周期 T 如果规定高电平为“1”,低电平 为“0”,称为“正逻辑”;反

之 称为“负逻辑”。

脉冲上升沿 tr

脉冲下降沿 tf

数字电路中，信号的幅度只取两个极限状态(高电位或低电位), 5 不要求区分幅度的细微差异，因此易于分辨和储存，抗干扰能力强。

8.1.2 数字电路中数的表示方法-----数制

(1)十进制decimal system:十进制数码： 1、2、3、4、5、6、7、 8、9、0。遵循逢十进一的规律。一个十进制数 N 可以表示成：

(N)D

i

K i 10i

157 1 102 5 101 7 100

缺点：若在数字电路中采用十进制，必须要有十个电路状态与 十个记数码相对应。这样将在技术上带来许多困难，而且很不经济。 (2)二进制binary system:二进制数码： 0、1。遵循逢二进一的 规律。一个二进制数数 N 可以表示成： i

(N) B

K i 2i (1001)B= 1 23 0 22 0 21 1 20=(9)D

优点：用电路的两个状态---开关 来表示二进制数，数码存储和传 输简单、可靠。 正逻辑：高电平=1,低电平=0;负逻辑：高电平=0,低电平=1 缺点：位数较多，使用不便；不合人们的习惯，输入时将十进制转 6 换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。

(3)十六进制hex和八进制octal system :十六进制记数码：1、2、 3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)H D (4E6)H= 4 162+14 161+6 160 =(1254)D

B O (10011100101101001000)B= (10 011 100 101 101 001 000)D=(2345510)O 从末位开始3位一组 5 1

2

3

4

5

0

B H (10011100101101001000)B= (1001 1100 1011 0100 1000)D =(9CB48)H B C 4 9 8 (0101 1001)B=[0 27+1 26+0 25+1 24+1 23+0 22+0 21+1 20]D 从末位开始4 位一组

= [(0 23+1 22+0 21+1 20) 161+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D7

=(59)

2. 十进制与二进制之间的互相转换 十进制转换为二进制 i 0

(N) K i 2i D

两边除二，余第0位K0 2 2 2 2 2 25 12 6 3 1

转换过程：

低位

K0 (N) i 1 D Ki 2 2 2 i 1商两边除二，余第1位K1

余 1 K0

余 0 K1 余 0 K2 余 1 K3

(N) K1 i 2 D Ki 2 2 2 2 i 2十进制与二进制之间的转换，可 以用二除十进制数，余数是二进 制数的第0位，然后依次用二除所 得的商，余数依次是K1、 K2、……。

余 1 K4高位8

0 (25)D=(11001)B

3. 二—十进制(BCD码) Binary-Coded-Decimal输 入 信 息数值 文字符号 编码 CPU处理 译码 信息：二 进制代码 输 出 信 息 数值

文字符号n

2 编码：若要表示N个字符，所需二进制数的最小位数n: N 编码可以有多种，数字电路中所用的主要是二–十进制码(BCD码)在BCD码中，用四位二进制数表示0~9十个数码。四位二进制数最 多可以表示16个

字符，因此0~9十个字符与这16中组合之间可以有 多种情况，不同的对应便形成了一种编码。这里主要介绍： 8421码 、2421码、 5421码、余3码 在BCD码中，十进制数 (N)D 与二进制编码 (K3K2K1K0)B 的关系 (N) 可以表示为： D= W3K3 +W2K2+W1K1+W0K0 W3~W0为二进制各位的权重。所谓的8421码，就是指各位的权重 9 是8、4、2、1。

二进制数 自然码 8421码 2421码 5421码 余三码 0 0 0 0 0000 1 1 1 1 0001 2 2 2 2 0010 3 3 3 3 0 0011 4 4 4 4 1 0100 5 5 2 0101 6 6 3 0110 7 7 4 0111 8 8 5 5 1000 9 9 6 6 1001 10 7 7 1010 11 5 8 8 1011 12 6 9 9 1100 13 7 1101 14 8 1110 10 15 9 1111

8.2 晶体管的开关作用模拟电路中，晶体管一般工作在放大状态。

数字电路中，三极管工作在开关状态，即饱和和截止状态。 uA +UCC 3V t RC 0V uO RB uO T ui

饱和 截止 3V 0V +UCC +UCC +Ucc 0.3V

t

RC u O 0C E

uO

RC u U O CCC E

用电平表示0、1 正逻辑：高电平=1,低电平=0 负逻辑；高电平=0,低电平=111

相当于 开关闭合

相当于 开关断开

uO

8.2 逻辑门电路 8.2.1 分立元件门电路

逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓门就是一种开关， 它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输 出之间存在一定的逻辑关系(因果关系),所以又称为逻辑门电路。 8.2.1 分立元件门电路 由二极管、三极管等分立元件组成 8.2.2 TTL门电路 由三极管构成的集成门电路 8.2.3 CMOS门电路 由NMOS管和PMOS管构成集成门电路 相同的逻辑功能，可以用不同的电路实现。

8.2.1

分立元件门电路

门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与我们所讲过的基本逻辑 …… 此处隐藏：3267字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……