1、2022-5-211.11.1 數(shù)字電路數(shù)字電路概述概述第第 1 章章數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)1.2 1.2 數(shù)制與碼制數(shù)制與碼制1.5 邏輯函數(shù)的代數(shù)法變換與化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的代數(shù)法變換與化簡(jiǎn) 1.41.4邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則邏輯代數(shù)的基本定律和規(guī)則 2022-5-22模擬電路模擬電路電子電路分類(lèi)電子電路分類(lèi)數(shù)字電路數(shù)字電路 傳遞、處理模擬傳遞、處理模擬 信號(hào)的電子電路信號(hào)的電子電路 傳遞、處理數(shù)字傳遞、處理數(shù)字信號(hào)的電子電路信號(hào)的電子電路數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)時(shí)間上和幅度上都時(shí)間上和幅度上都斷續(xù)斷續(xù)變化的信號(hào)變化的信號(hào) 模擬信號(hào)模擬信號(hào)時(shí)間上和幅度上都時(shí)間上和幅度上都連續(xù)連續(xù)變化的信號(hào)變

2、化的信號(hào)數(shù)字電路中典型信號(hào)波形數(shù)字電路中典型信號(hào)波形1.1.1數(shù)字信號(hào)與數(shù)字信號(hào)與 數(shù)字電路數(shù)字電路1.11.1 數(shù)字電路數(shù)字電路概述概述2022-5-23輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)邏輯關(guān)系輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)邏輯關(guān)系邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)只有高電平和低電平兩個(gè)取值只有高電平和低電平兩個(gè)取值導(dǎo)通導(dǎo)通( (開(kāi)開(kāi)) )、截止、截止( (關(guān)關(guān)) )便于高度集成化、工作可靠性高、便于高度集成化、工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和保密性好等抗干擾能力強(qiáng)和保密性好等研究對(duì)象研究對(duì)象分析工具分析工具信信 號(hào)號(hào)電子器件電子器件工作狀態(tài)工作狀態(tài)主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)1.1.2數(shù)字電路特點(diǎn)數(shù)字電路特點(diǎn) 2022-5-24

3、將晶體管、電阻、電將晶體管、電阻、電容等元器件用導(dǎo)線(xiàn)在線(xiàn)路容等元器件用導(dǎo)線(xiàn)在線(xiàn)路板上連接起來(lái)的電路。板上連接起來(lái)的電路。將上述元器件和導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)半將上述元器件和導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)半導(dǎo)體制造工藝做在一塊硅片上而導(dǎo)體制造工藝做在一塊硅片上而成為一個(gè)不可分割的整體電路。成為一個(gè)不可分割的整體電路。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分分立元件電路分立元件電路集集 成成 電電 路路根據(jù)半導(dǎo)體的導(dǎo)電類(lèi)型不同分根據(jù)半導(dǎo)體的導(dǎo)電類(lèi)型不同分 雙極型數(shù)字集成電路雙極型數(shù)字集成電路單極型數(shù)字集成電路單極型數(shù)字集成電路以雙極型晶體管以雙極型晶體管作為基本器件作為基本器件以單極型晶體管以單極型晶體管作為基本器件作為基本器件例如例如

4、 CMOS例如例如 TTL、ECL1.1.3數(shù)字電路的分類(lèi)數(shù)字電路的分類(lèi)2022-5-25集成電路集成電路分分 類(lèi)類(lèi)集集 成成 度度電路規(guī)模與范圍電路規(guī)模與范圍小規(guī)模集成小規(guī)模集成電路電路 SSI1 10 門(mén)門(mén)/片或片或10 100 個(gè)元個(gè)元件件/片片邏輯單元電路邏輯單元電路包括：邏輯門(mén)電路、集成觸發(fā)器包括：邏輯門(mén)電路、集成觸發(fā)器中規(guī)模集成中規(guī)模集成電路電路 MSI10 100 門(mén)門(mén)/片片或或 100 1000 個(gè)元件個(gè)元件/片片邏輯部件邏輯部件 包括：計(jì)數(shù)器、包括：計(jì)數(shù)器、 譯碼器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、算術(shù)編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、算術(shù)運(yùn)算器、比較器、轉(zhuǎn)換電路等運(yùn)算器、比較

5、器、轉(zhuǎn)換電路等 大規(guī)模集成大規(guī)模集成電路電路 LSI100 1000 門(mén)門(mén)/片或片或 1000 100000 個(gè)元個(gè)元件件/片片數(shù)字邏輯系統(tǒng)數(shù)字邏輯系統(tǒng)包括：中央控制器、存儲(chǔ)器、各種接包括：中央控制器、存儲(chǔ)器、各種接口電路等口電路等超大規(guī)模集超大規(guī)模集 成電路成電路 VLSI大于大于 1000 門(mén)門(mén)/片或大于片或大于 10 萬(wàn)萬(wàn)個(gè)元件個(gè)元件/片片高集成度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)高集成度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)例如：各種型號(hào)的單片機(jī)，即在一片例如：各種型號(hào)的單片機(jī)，即在一片 硅片上集成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)硅片上集成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)根據(jù)集成密度不同分根據(jù)集成密度不同分2022-5-26Umtrtf Ttw 脈脈

6、沖沖 幅幅 度度 Um： 脈沖上升時(shí)間脈沖上升時(shí)間 tr：脈沖下降時(shí)間脈沖下降時(shí)間 tf：脈脈 沖沖 寬寬 度度 tw ：脈脈 沖沖 周周 期期 T ：脈脈 沖沖 頻頻 率率 f ： 占占 空空 比比 q ：脈沖電壓變化的最大值脈沖電壓變化的最大值 脈沖波形從脈沖波形從 0.1Um 上升到上升到 0.9Um 所需的時(shí)間所需的時(shí)間 脈沖上升沿脈沖上升沿 0.5Um 到下降沿到下降沿 0.5Um 所需的時(shí)間所需的時(shí)間 脈沖波形從脈沖波形從 0.9Um 下降到下降到 0.1Um 所需的時(shí)間所需的時(shí)間 周期脈沖中相鄰兩個(gè)波形重復(fù)出現(xiàn)所需的時(shí)間周期脈沖中相鄰兩個(gè)波形重復(fù)出現(xiàn)所需的時(shí)間 1 秒內(nèi)脈沖出現(xiàn)的

7、次數(shù)秒內(nèi)脈沖出現(xiàn)的次數(shù) f = 1/T 脈沖寬度脈沖寬度 tw 與脈沖周期與脈沖周期 T 的比值的比值 q = tw/T 1.1.41.1.4脈沖波形的主要參數(shù)脈沖波形的主要參數(shù) 2022-5-27計(jì)數(shù)的方法計(jì)數(shù)的方法 1. 十進(jìn)制十進(jìn)制 ( (Decimal) ) (xxx)10 或或 (xxx)D 例如例如( (3176.54) )10 或或( (3176.54) )D 數(shù)碼：數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、91101 1100 510- -1 110- -2權(quán)權(quán) 權(quán)權(quán) 權(quán)權(quán) 權(quán)權(quán) 數(shù)碼所處位置不同時(shí)，所代表的數(shù)值不同數(shù)碼所處位置不同時(shí)，所代表的數(shù)值不同 ( (11.51) )1

8、0 進(jìn)位規(guī)律：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十進(jìn)位規(guī)律：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十10i 稱(chēng)十進(jìn)制的權(quán)稱(chēng)十進(jìn)制的權(quán) 10 稱(chēng)為基數(shù)稱(chēng)為基數(shù) 0 9 十個(gè)數(shù)碼稱(chēng)系數(shù)十個(gè)數(shù)碼稱(chēng)系數(shù)數(shù)碼與權(quán)的乘積，稱(chēng)為加權(quán)系數(shù)數(shù)碼與權(quán)的乘積，稱(chēng)為加權(quán)系數(shù)十進(jìn)制數(shù)可表示為各位加權(quán)系數(shù)之和，稱(chēng)為按權(quán)展開(kāi)式十進(jìn)制數(shù)可表示為各位加權(quán)系數(shù)之和，稱(chēng)為按權(quán)展開(kāi)式 (3176.54)10 = 3103 + 1102 + 7101 + 6100 + 510- -1 + 410- -21.2.1數(shù)制數(shù)制 1.2數(shù)制和碼制制和碼制2022-5-28 例如例如 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 11 + 1 = 100 10 1 = 1 2. 二進(jìn)制二

9、進(jìn)制 ( (Binary) ) (xxx)2 或或 (xxx)B 例如例如 (1011.11)2 或或 (1011.11)B 數(shù)碼：數(shù)碼：0、1 進(jìn)位規(guī)律：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二進(jìn)位規(guī)律：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二 權(quán)：權(quán)：2i 基數(shù)：基數(shù)：2 系數(shù)：系數(shù)：0、1 按權(quán)展開(kāi)式表示按權(quán)展開(kāi)式表示 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -2 將按權(quán)展開(kāi)式按照十進(jìn)制規(guī)律相加，即得對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)將按權(quán)展開(kāi)式按照十進(jìn)制規(guī)律相加，即得對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)。= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 (1011.11)2 = (11.75)10 = 11

10、.75 (1011.11)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12- -1 + 12- -22022-5-29 3. 八進(jìn)制和十六進(jìn)制八進(jìn)制和十六進(jìn)制 進(jìn)制進(jìn)制數(shù)的表示數(shù)的表示計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)規(guī)律 基數(shù)基數(shù) 權(quán)權(quán) 數(shù)碼數(shù)碼八進(jìn)制八進(jìn)制 ( (Octal) ) (xxx)8 或或(xxx)O逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八 8 0 7 8i 十六進(jìn)制十六進(jìn)制( (Hexadecimal) ) (xxx)16 或或(xxx)H 逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六 16 0 9、A、B、C、D、E、F 16i例如例如 (437.25)8 = 482 + 381 + 78

11、0 + 28- -1 + 58- -2 = 256 + 24 + 7 + 0.25 + 0.078125 = (287.328125)10 例如例如(3BE.C4)16 = 3162 + 11161 + 14160 + 1216- -1 + 416- -2 = 768 + 176 + 14 + 0.75 + 0.015625 = (958.765625)10 2022-5-2101.500 1 整數(shù)整數(shù)0.750 0 1.2.2不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 1. 各種數(shù)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制各種數(shù)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制 2. 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 例例 將十進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù) (26.375

12、)10 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 26 6 1 3 01 10 12(26 )10 = (11010 ) 2 2 21.000 1.37522220.375 2一直除到商為一直除到商為 0 為止為止 余數(shù)余數(shù) 13 0按權(quán)展開(kāi)求和按權(quán)展開(kāi)求和整數(shù)和小數(shù)分別轉(zhuǎn)換整數(shù)和小數(shù)分別轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分：除整數(shù)部分：除 2 取余法取余法 小數(shù)部分：乘小數(shù)部分：乘 2 取整法取整法讀讀數(shù)數(shù)順順序序讀讀數(shù)數(shù)順順序序 .0112022-5-211 每位八進(jìn)制數(shù)用三位二進(jìn)每位八進(jìn)制數(shù)用三位二進(jìn)制數(shù)代替，再按原順序排列。制數(shù)代替，再按原順序排列。八進(jìn)制八進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制3. 二進(jìn)制與八進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與八進(jìn)制

13、間的相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制(11100101.11101011)2 = (345.726)8 (745.361)8 = (111100101.011110001)2 補(bǔ)補(bǔ)0(11100101.11101011)2 = ( ? )8 11100101.11101011 00 345726 從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始，整數(shù)部分向左從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始，整數(shù)部分向左 ( (小數(shù)部分向右小數(shù)部分向右) ) 三位一組三位一組，最后，最后不不足三位的加足三位的加 0 補(bǔ)足補(bǔ)足三位，再按順序三位，再按順序?qū)懗龈鹘M對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)寫(xiě)出各組對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù) 。補(bǔ)補(bǔ)011100101 111010112022-5-212 一位

14、十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)，因此二進(jìn)四位二進(jìn)制數(shù)，因此二進(jìn)制數(shù)四位為一組。制數(shù)四位為一組。4. 二進(jìn)制和十六進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制和十六進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換 (10011111011.111011)2= (4FB.EC)16 (3BE5.97D)16 = (11101111100101.100101111101)2 補(bǔ)補(bǔ) 0(10011111011.111011)2 = ( ? )16 10011111011.11101100 4FBEC0 十六進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制 :每位十六進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)每位十六進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)代替，再按原順序排列。制數(shù)代替，再按原順序排列。二進(jìn)制二

15、進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制 : 從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始，整數(shù)部分從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始，整數(shù)部分向向左左( (小數(shù)部分向右小數(shù)部分向右) ) 四位一組四位一組，最后最后不足四位的加不足四位的加 0 補(bǔ)足補(bǔ)足四位，四位，再按順序?qū)懗龈鹘M對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)再按順序?qū)懗龈鹘M對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)制數(shù) 。補(bǔ)補(bǔ) 010011111011 1110112022-5-213二、不同數(shù)制間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換二、不同數(shù)制間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換 對(duì)同一個(gè)數(shù)的不同計(jì)數(shù)方法對(duì)同一個(gè)數(shù)的不同計(jì)數(shù)方法 常用常用數(shù)制間關(guān)系數(shù)制間關(guān)系 對(duì)照表對(duì)照表 不同數(shù)制之間有關(guān)系嗎？不同數(shù)制之間有關(guān)系嗎？十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制對(duì)照表十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制對(duì)照表7701

16、11766011065501015440100433001132200102 11000110000000 十六十六八八二二 十十F17111115E16111014D15110113C14110012B13101111A12101010 9111001981010008 十六十六八八二二 十十2022-5-214例如例如 ：用四位二進(jìn)制數(shù)碼表示十進(jìn)制數(shù)：用四位二進(jìn)制數(shù)碼表示十進(jìn)制數(shù) 0 90000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 40101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9將若干個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼將若干個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼 0 和和 1 按一定規(guī)則排按一定

17、規(guī)則排列起來(lái)表示某種特定含義的代碼稱(chēng)為二進(jìn)制代列起來(lái)表示某種特定含義的代碼稱(chēng)為二進(jìn)制代碼，簡(jiǎn)稱(chēng)二進(jìn)制碼碼，簡(jiǎn)稱(chēng)二進(jìn)制碼。用數(shù)碼的特定組合表示特定信息的過(guò)程稱(chēng)編碼用數(shù)碼的特定組合表示特定信息的過(guò)程稱(chēng)編碼 常用二進(jìn)制代碼常用二進(jìn)制代碼 自然二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼 二二 - - 十進(jìn)制碼十進(jìn)制碼 格雷碼格雷碼 奇偶檢驗(yàn)碼奇偶檢驗(yàn)碼 ASCII 碼碼 ( (美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼) ) 1.2.3碼制碼制1.二進(jìn)制代碼二進(jìn)制代碼 2022-5-215例如：用三位自然二進(jìn)制碼表示十進(jìn)制數(shù)例如：用三位自然二進(jìn)制碼表示十進(jìn)制數(shù) 0 7： 000 0 001 1 010 2 011 3 100

18、 4 101 5 110 6 111 7 ( (1 1) ) 自然二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼 按自然數(shù)順序排按自然數(shù)順序排列的二進(jìn)制碼列的二進(jìn)制碼 ( (2 2) ) 二二- -十進(jìn)制代碼十進(jìn)制代碼 表示十進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù) 0 9 十十個(gè)數(shù)碼的二進(jìn)制代碼個(gè)數(shù)碼的二進(jìn)制代碼 ( (又稱(chēng)又稱(chēng) BCD 碼碼 即即 Binary Coded Decimal) ) 1 位十進(jìn)制數(shù)需用位十進(jìn)制數(shù)需用 4 位二進(jìn)制數(shù)表示，位二進(jìn)制數(shù)表示，故故 BCD 碼為碼為 4 位。位。 4 位二進(jìn)制碼有位二進(jìn)制碼有 16 種組合，表示種組合，表示 0 9十個(gè)數(shù)十個(gè)數(shù)可有多種方案，所以可有多種方案，所以 BCD 碼有多種碼有

19、多種。 2022-5-216常用二常用二 - - 十進(jìn)制代碼表十進(jìn)制代碼表 1111111111001110111010111101011110101100011010011011010110000100010001000011001100110010001000100001000100010000000000009876543210 十十 進(jìn)進(jìn) 制制 數(shù)數(shù)1100101110101001100001110110010101000011余余 3 碼碼2421( (B) )2421( (A) ) 5421 碼碼 8421 碼碼無(wú)權(quán)碼無(wú)權(quán)碼 有有 權(quán)權(quán) 碼碼10011000011101100101

20、01000011001000010000權(quán)為權(quán)為 8、4、2、1比比 8421BCD 碼多余碼多余 3取四位自然二進(jìn)制數(shù)的前取四位自然二進(jìn)制數(shù)的前 10 種組合，種組合，去掉后去掉后 6 種組合種組合 1010 1111。2022-5-217用用 BCD 碼表示十進(jìn)制數(shù)舉例碼表示十進(jìn)制數(shù)舉例： (36)10 = ( )8421BCD (4.79)10 = ( )8421BCD (01010000)8421BCD = ( )10 注意區(qū)別注意區(qū)別 BCD 碼與數(shù)制：碼與數(shù)制： (150)10 = (000101010000)8421BCD = (10010110)2 = (226)8 = (96

21、)16 6 0110 3 0011 4. 0100.7 01119 10010101 50000 02022-5-218 ( (3 3) ) 可靠性代碼可靠性代碼 （4）奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼 組成組成 信信 息息 碼碼 ： 需要傳送的信息本身。需要傳送的信息本身。 1 位校驗(yàn)位：取值為位校驗(yàn)位：取值為 0 或或 1，以使整個(gè)代碼，以使整個(gè)代碼 中中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。 使使“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)的稱(chēng)奇校驗(yàn)，的個(gè)數(shù)為奇數(shù)的稱(chēng)奇校驗(yàn)， 為偶數(shù)的稱(chēng)偶校驗(yàn)。為偶數(shù)的稱(chēng)偶校驗(yàn)。 2022-5-219 8421 奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼 01 0 0 111 0 0 1911 0 0 0

22、01 0 0 0810 1 1 100 1 1 1700 1 1 010 1 1 0600 1 0 110 1 0 1510 1 0 000 1 0 0400 0 1 110 0 1 1310 0 1 000 0 1 0210 0 0 100 0 0 1100 0 0 010 0 0 00校校 驗(yàn)驗(yàn) 碼碼信信 息息 碼碼校校 驗(yàn)驗(yàn) 碼碼信信 息息 碼碼8421 偶偶 校校 驗(yàn)驗(yàn) 碼碼8421 奇奇 校校 驗(yàn)驗(yàn) 碼碼十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)2022-5-220（5）格雷碼格雷碼( (Gray 碼碼，又稱(chēng)循環(huán)碼又稱(chēng)循環(huán)碼) ) 0110最低位以最低位以 0110 為循環(huán)節(jié)為循環(huán)節(jié)次低位以次低位以 0011

23、1100 為循環(huán)節(jié)為循環(huán)節(jié)第三位以第三位以 0000111111110000 為循環(huán)節(jié)為循環(huán)節(jié).011001100110001111000011110000001111111100000000000011111111特點(diǎn)特點(diǎn): :相鄰項(xiàng)或?qū)ΨQ(chēng)項(xiàng)只有一位不同相鄰項(xiàng)或?qū)ΨQ(chēng)項(xiàng)只有一位不同典型格雷碼構(gòu)成規(guī)則典型格雷碼構(gòu)成規(guī)則 ：2022-5-2211.3 1.3 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)邏輯代數(shù)基礎(chǔ)2022-5-2221.3 1.3 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)邏輯代數(shù)基礎(chǔ)事件發(fā)生的條件與結(jié)果之間應(yīng)遵循的規(guī)律稱(chēng)為邏輯。可以用“1”或“0”表示。邏輯關(guān)系中的1和0并不是體現(xiàn)的數(shù)值大小，而是體現(xiàn)的某種邏輯狀態(tài)。 用“1”表示高電平，

24、“0”表示低電平，是正邏輯； 用“1”表示低電平，“0”表示高電平，為負(fù)邏輯。2022-5-223 數(shù)字電路中用到的主要元件是開(kāi)關(guān)元件，如二極管、雙極型三極管和單極型MOS管等。數(shù)字電路中常用數(shù)字電路中常用的邏輯器件有哪的邏輯器件有哪 些？些？S3V0VS3V0VRDRR導(dǎo)通相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合二極管的開(kāi)關(guān)特性2022-5-224三極管的開(kāi)關(guān)作用0VUCCuiRBRCuOTuOUCCRCECuOUCCRCEC0V飽和相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合2022-5-225C E B SBD B C E 在普通三極管的基極和集電極之間并在普通三極管的基極和集電極之間并接一個(gè)肖特基勢(shì)壘二極管接一個(gè)肖特基勢(shì)壘二極管( (簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)

25、稱(chēng) SBD) ) 。BCSBD抗飽和三極管的開(kāi)關(guān)速度高抗飽和三極管的開(kāi)關(guān)速度高 沒(méi)有電荷存儲(chǔ)效應(yīng)沒(méi)有電荷存儲(chǔ)效應(yīng) SBD 的導(dǎo)通電壓只有的導(dǎo)通電壓只有 0.4 V 而非而非 0.7 V， 因此因此 UBC = 0.4 V 時(shí)，時(shí)，SBD 便導(dǎo)通，使便導(dǎo)通，使 UBC 鉗在鉗在 0.4 V 上，降低了飽和深度。上，降低了飽和深度。抗飽和三極管簡(jiǎn)介抗飽和三極管簡(jiǎn)介2022-5-226 當(dāng)決定某事件的全部條件同時(shí)具備時(shí)，結(jié)果當(dāng)決定某事件的全部條件同時(shí)具備時(shí)，結(jié)果才會(huì)發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做才會(huì)發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做“與與”邏輯邏輯，也稱(chēng)，也稱(chēng)為為邏輯乘邏輯乘。實(shí)現(xiàn)與邏輯關(guān)系的電路稱(chēng)為。實(shí)現(xiàn)與邏輯關(guān)系的

26、電路稱(chēng)為。真值表真值表 A B F & 門(mén)符門(mén)符號(hào)號(hào)D1D2UCCR0V3V3V3V2022-5-227111 001 010 000圖為一個(gè)三輸入與門(mén)電路的輸入信號(hào)圖為一個(gè)三輸入與門(mén)電路的輸入信號(hào)A、B、C和和輸出信號(hào)輸出信號(hào)F的波形圖。的波形圖。A BCF有有0出出0有有0出出0全全1出出12022-5-228 當(dāng)全部條件都不滿(mǎn)足時(shí)，事件決不會(huì)發(fā)生，這種因當(dāng)全部條件都不滿(mǎn)足時(shí)，事件決不會(huì)發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做果關(guān)系叫做“或或”邏輯邏輯，稱(chēng)為，稱(chēng)為邏輯加邏輯加。實(shí)現(xiàn)或邏輯關(guān)實(shí)現(xiàn)或邏輯關(guān)系的電路稱(chēng)為系的電路稱(chēng)為或門(mén)或門(mén)（1 1） “ “或或”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系真值表真值表 A B F 1

27、 門(mén)符門(mén)符號(hào)號(hào)D1D2UCCR3V0V0V0V2022-5-229 圖為一個(gè)三輸入或門(mén)電路的輸入信號(hào)圖為一個(gè)三輸入或門(mén)電路的輸入信號(hào)A、B、C和輸出信號(hào)和輸出信號(hào)F的波形圖。的波形圖。A BCF全全0出出0全全0出出0有有1出出12022-5-230 當(dāng)某事件相關(guān)的條件不滿(mǎn)足時(shí)，事件必然發(fā)當(dāng)某事件相關(guān)的條件不滿(mǎn)足時(shí)，事件必然發(fā)生；當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)，事件決不會(huì)發(fā)生，這種因果生；當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)，事件決不會(huì)發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做關(guān)系叫做“非非”邏輯邏輯。（1 1） “ “非非”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系真值表真值表RCUBBUCCRB1RB23V0VUCC 2022-5-231由基本邏輯運(yùn)算組合而成由基本邏輯運(yùn)算組

28、合而成 與非與非邏輯邏輯( (NAND) )先與后非先與后非若有若有 0 出出 1若全若全 1 出出 010 001 1YA B10 111 001 1或非邏輯或非邏輯 ( NOR )先或后非先或后非若有若有 1 出出 0若全若全 0 出出 110 0YA B00 101 0與或非邏輯與或非邏輯 ( (AND OR INVERT) )先與后或再非先與后或再非2022-5-232異或邏輯異或邏輯 ( (Exclusive OR) )若相異出若相異出 1若相同出若相同出 0同或邏輯同或邏輯 ( (Exclusive - NOR，即異或非，即異或非) )若相同出若相同出 1若相異出若相異出 000

29、001 1YA B10 111 010 011 1YA B00 101 0注意注意：異或和同或互為反函數(shù)，即：異或和同或互為反函數(shù)，即2022-5-233 (a) 74LS00 的引腳排列圖的引腳排列圖 電源 1 2 3 4 5 6 7 & & & & 14 13 12 11 10 9 8 地 (b) 74LS20 的的引引腳腳排排列列圖圖 & & 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 電源 地 內(nèi)含內(nèi)含4個(gè)兩輸入端的與非門(mén)，個(gè)兩輸入端的與非門(mén)，電源線(xiàn)及地線(xiàn)公用。電源線(xiàn)及地線(xiàn)公用。內(nèi)含兩個(gè)內(nèi)含兩個(gè)4輸入端的與非門(mén)，輸入

30、端的與非門(mén)，電源線(xiàn)及地線(xiàn)公用。電源線(xiàn)及地線(xiàn)公用。2022-5-2341.3.4 邏輯函數(shù)的表示方法邏輯函數(shù)的表示方法1 1、真值表真值表是由變量的所有可能取值組合及其對(duì)應(yīng)的函數(shù)值所構(gòu)成的表格。真值表列寫(xiě)方法：每一個(gè)變量均有0、1兩種取值，n個(gè)變量共有2i種不同的取值，將這2i種不同的取值按順序（一般按二進(jìn)制遞增規(guī)律）排列起來(lái)，同時(shí)在相應(yīng)位置上填入函數(shù)的值，便可得到邏輯函數(shù)的真值表。A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100010011例如：當(dāng)A=B=1、或則B=C=1時(shí)，函數(shù)Y=1；否則Y=0。2022-5-2352 2、邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)

31、式邏輯表達(dá)式：是由邏輯變量和與、或、非3種運(yùn)算符連接起來(lái)所構(gòu)成的式子。函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式的列寫(xiě)方法：將函數(shù)的真值表中那些使函數(shù)值為1的最小項(xiàng)相加，便得到函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式。)7 , 6 , 3(mABCCABBCAY3 3、卡諾圖卡諾圖*卡諾圖：是由表示變量的所有可能取值組合的小方格所構(gòu)成的圖形。邏輯函數(shù)卡諾圖的填寫(xiě)方法：在那些使函數(shù)值為1的變量取值組合所對(duì)應(yīng)的小方格內(nèi)填入1，其余的方格內(nèi)填入0，便得到該函數(shù)的卡諾圖。 AB C0001111000010101102022-5-2364 4、邏輯圖邏輯圖邏輯圖：是由表示邏輯運(yùn)算的邏輯符號(hào)所構(gòu)成的圖形。Y&1&ABBC、波形、

32、波形圖圖波形圖：是由輸入變量的所有可能取值組合的高、低電平及其對(duì)應(yīng)的輸出函數(shù)值的高、低電平所構(gòu)成的圖形。2022-5-2371.3.5 邏輯函數(shù)表示方法之間的轉(zhuǎn)換邏輯函數(shù)表示方法之間的轉(zhuǎn)換1 1、由真值表到、由真值表到邏輯圖的轉(zhuǎn)換邏輯圖的轉(zhuǎn)換真值表真值表邏輯表邏輯表達(dá)式或達(dá)式或卡諾圖卡諾圖A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100100111) 7 , 6 , 5 , 2 (mABCCABCBACBAY 1 1 ABC000111100010110011最簡(jiǎn)與或最簡(jiǎn)與或表達(dá)式表達(dá)式化簡(jiǎn) 2 或 ACBACBAY 2 2022-5-238 &

33、amp;畫(huà)邏輯圖畫(huà)邏輯圖 3 &1ABCA最簡(jiǎn)與或最簡(jiǎn)與或表達(dá)式表達(dá)式ACBACBAY&CBBAACABACYACBBAACY&ABCABAC若用與非門(mén)實(shí)若用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)，將最簡(jiǎn)與現(xiàn)，將最簡(jiǎn)與或表達(dá)式變換或表達(dá)式變換乘最簡(jiǎn)與非乘最簡(jiǎn)與非-與非表達(dá)式與非表達(dá)式ACBACBAY 3 2022-5-2392 2、由、由邏輯圖邏輯圖到真值表到真值表的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換邏輯圖邏輯圖邏輯表邏輯表達(dá)式達(dá)式 1 1 最簡(jiǎn)與或最簡(jiǎn)與或表達(dá)式表達(dá)式化簡(jiǎn) 2 &A1CBBAACY11CBAY1BAY2CAY31Y2Y3YY)()(321CABACBAYYYY 2 CAABCBACBACBACA

34、BACBAY)()()(從輸入到輸出逐級(jí)寫(xiě)出2022-5-240A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 101001011最簡(jiǎn)與或最簡(jiǎn)與或表達(dá)式表達(dá)式 3 真值表真值表CAABCBAY 3 2022-5-2413. 邏輯圖邏輯圖 運(yùn)算次序?yàn)橄确呛笈c再或，因此用三級(jí)電路實(shí)現(xiàn)之。運(yùn)算次序?yàn)橄确呛笈c再或，因此用三級(jí)電路實(shí)現(xiàn)之。由邏輯符號(hào)及相應(yīng)連線(xiàn)構(gòu)成的電路圖。由邏輯符號(hào)及相應(yīng)連線(xiàn)構(gòu)成的電路圖。 根據(jù)邏輯式畫(huà)邏輯圖的方法根據(jù)邏輯式畫(huà)邏輯圖的方法: :將各級(jí)邏輯運(yùn)算用將各級(jí)邏輯運(yùn)算用 相應(yīng)邏輯門(mén)去實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)邏輯門(mén)去實(shí)現(xiàn)。 例如例如 畫(huà)畫(huà) 的邏輯圖的邏輯圖

35、 反變量用非門(mén)實(shí)現(xiàn)反變量用非門(mén)實(shí)現(xiàn) 與項(xiàng)用與門(mén)實(shí)現(xiàn)與項(xiàng)用與門(mén)實(shí)現(xiàn) 相加項(xiàng)用或門(mén)實(shí)現(xiàn)相加項(xiàng)用或門(mén)實(shí)現(xiàn) 2022-5-242 例例1 1 圖示為控制樓道照明的開(kāi)關(guān)電路。圖示為控制樓道照明的開(kāi)關(guān)電路。兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān) A 和和 B 分別安裝在樓上分別安裝在樓上和樓下。上樓之前，在樓下開(kāi)燈，上樓后和樓下。上樓之前，在樓下開(kāi)燈，上樓后關(guān)燈；反之，下樓之前，在樓上開(kāi)燈，下關(guān)燈；反之，下樓之前，在樓上開(kāi)燈，下樓后關(guān)燈。試畫(huà)出控制功能與之相同的邏樓后關(guān)燈。試畫(huà)出控制功能與之相同的邏輯電路。輯電路。 ( (1) ) 分析邏輯問(wèn)題，建立邏輯函數(shù)的真值表分析邏輯問(wèn)題，建立邏輯函數(shù)的真值表11YA B

36、000 01 10 11 0( (2) ) 根據(jù)真值表寫(xiě)出邏輯式根據(jù)真值表寫(xiě)出邏輯式解：解：方法：方法：找出輸入變量和輸出函數(shù)，找出輸入變量和輸出函數(shù)，對(duì)它們的取值作出邏輯規(guī)定，對(duì)它們的取值作出邏輯規(guī)定，然后根據(jù)邏輯關(guān)系列出真值表。然后根據(jù)邏輯關(guān)系列出真值表。 設(shè)開(kāi)關(guān)設(shè)開(kāi)關(guān) A、B合向左側(cè)時(shí)為合向左側(cè)時(shí)為 0 狀態(tài)，合向右側(cè)時(shí)為狀態(tài)，合向右側(cè)時(shí)為 1 狀態(tài)；狀態(tài)；Y 表表示燈，燈亮?xí)r為示燈，燈亮?xí)r為 1 狀態(tài)，燈滅時(shí)狀態(tài)，燈滅時(shí)為為 0 狀態(tài)。則可列出真值表為狀態(tài)。則可列出真值表為2022-5-243( (3) ) 畫(huà)邏輯圖畫(huà)邏輯圖 與或表達(dá)式與或表達(dá)式( (可用可用 2 個(gè)非門(mén)、個(gè)非門(mén)、 2

37、 個(gè)與門(mén)和個(gè)與門(mén)和 1 個(gè)或門(mén)實(shí)現(xiàn)個(gè)或門(mén)實(shí)現(xiàn)) )異或非表達(dá)式異或非表達(dá)式( (可用可用 1 個(gè)異個(gè)異或門(mén)和或門(mén)和 1 個(gè)非門(mén)實(shí)現(xiàn)個(gè)非門(mén)實(shí)現(xiàn)) ) BAABY BA = B設(shè)計(jì)邏輯電路的基本原則是使電路最簡(jiǎn)。設(shè)計(jì)邏輯電路的基本原則是使電路最簡(jiǎn)。2022-5-2441.4.1 邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)公理公理邏輯常量運(yùn)算公式邏輯常量運(yùn)算公式 邏輯變量與常量的運(yùn)算公式邏輯變量與常量的運(yùn)算公式 0 0 = 00 1 = 01 0 = 01 1 = 10 + 0 = 00 + 1 = 11 + 0 = 11 + 1 = 10 1 律律重迭律重迭律 互補(bǔ)律互補(bǔ)律 還原律還原律 0 + A = A1 + A =

38、1 1 A = A0 A = 0A + A = A A A = A 2022-5-24514.2邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)基本定律基本定律 1. 與普通代數(shù)相似的定律與普通代數(shù)相似的定律 交換律交換律 A + B = B + A A B = B A結(jié)合律結(jié)合律 (A + B) + C = A + (B + C) (A B) C = A (B C)分配律分配律 A (B + C) = AB + AC A + BC = (A + B) (A + C) 普通代數(shù)沒(méi)有！普通代數(shù)沒(méi)有！ 利用真值表利用真值表 邏輯等式的邏輯等式的證明方法證明方法 利用基本公式和基本定律利用基本公式和基本定律2022-5-246 2

39、. 邏輯代數(shù)的特殊定理邏輯代數(shù)的特殊定理 吸收律吸收律 A + AB = A A + AB = A (1 + B) = A 2022-5-247001 1111 0110 1110 0A+BA BA B001 1001 0000 1110 0A BA+BA B ( (二二) ) 邏輯代數(shù)的特殊定理邏輯代數(shù)的特殊定理 吸收律吸收律 A + AB = A 推廣公式：推廣公式： 推廣公式：推廣公式：摩根定律摩根定律 ( (又稱(chēng)反演律又稱(chēng)反演律) ) 2022-5-2481.4.4 邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)三個(gè)基本規(guī)則三個(gè)基本規(guī)則 1 1 代入規(guī)則代入規(guī)則 A A A A均用均用 代替代替A均用均用 代替代替

40、B均用均用C代替代替利用代入規(guī)則能擴(kuò)展基本定律的應(yīng)用。利用代入規(guī)則能擴(kuò)展基本定律的應(yīng)用。 將邏輯等式兩邊的某一變量均用同將邏輯等式兩邊的某一變量均用同一個(gè)邏輯函數(shù)替代，等式仍然成立。一個(gè)邏輯函數(shù)替代，等式仍然成立。2022-5-249變換時(shí)注意：變換時(shí)注意：( (1) ) 不能改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)算順序。不能改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)算順序。( (2) ) 反變量換成原變量只對(duì)單個(gè)變量有效，而長(zhǎng)非反變量換成原變量只對(duì)單個(gè)變量有效，而長(zhǎng)非 號(hào)保持不變。號(hào)保持不變。 可見(jiàn)，求邏輯函數(shù)的反函數(shù)有兩種方法：可見(jiàn)，求邏輯函數(shù)的反函數(shù)有兩種方法：利用反演規(guī)則或摩根定律。利用反演規(guī)則或摩根定律。 原運(yùn)算次序?yàn)樵\(yùn)算次序?yàn)?2.2

41、. 反演規(guī)則反演規(guī)則 對(duì)任一個(gè)邏輯函數(shù)式對(duì)任一個(gè)邏輯函數(shù)式 Y，將，將“”換成換成“+”+”，“+”換成換成“”，“0”換成換成“1”，“1”換成換成“0”，原變量換成反變量，反變量，原變量換成反變量，反變量換成原變量，則得到原邏輯函數(shù)的反函數(shù)換成原變量，則得到原邏輯函數(shù)的反函數(shù)。Y2022-5-250 3. 對(duì)偶規(guī)則對(duì)偶規(guī)則 對(duì)任一個(gè)邏輯函數(shù)式對(duì)任一個(gè)邏輯函數(shù)式 Y，將，將“”換成換成“+”+”，“+”+”換成換成“”，“0”換成換成“1”，“1”換成換成“0”，則得到原邏，則得到原邏輯函數(shù)式的對(duì)偶式輯函數(shù)式的對(duì)偶式 Y 。 對(duì)偶規(guī)則：兩個(gè)函數(shù)式相等，則它們的對(duì)偶式也相等。對(duì)偶規(guī)則：兩個(gè)函數(shù)

42、式相等，則它們的對(duì)偶式也相等。 應(yīng)用對(duì)偶規(guī)則可將基本公式和定律擴(kuò)展。應(yīng)用對(duì)偶規(guī)則可將基本公式和定律擴(kuò)展。 變換時(shí)注意：變換時(shí)注意：( (1) ) 變量不改變變量不改變 ( (2) ) 不能改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)算順序不能改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)算順序A + AB = A A (A + B) = A 2022-5-251主要要求：主要要求： 了解邏輯函數(shù)式的常見(jiàn)形式及其相互轉(zhuǎn)換。了解邏輯函數(shù)式的常見(jiàn)形式及其相互轉(zhuǎn)換。 了解邏輯函數(shù)的了解邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)法代數(shù)化簡(jiǎn)法。1.5 邏輯函數(shù)的代數(shù)法變換與化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的代數(shù)法變換與化簡(jiǎn) 理解理解最簡(jiǎn)與最簡(jiǎn)與 - - 或式和最簡(jiǎn)與非式或式和最簡(jiǎn)與非式的標(biāo)準(zhǔn)。的標(biāo)準(zhǔn)。 2022-

43、5-252 邏輯式有多種形式，采用何種形式視邏輯式有多種形式，采用何種形式視需要而定。各種形式間可以相互變換。需要而定。各種形式間可以相互變換。 1.5.1邏輯函數(shù)表達(dá)式的變換邏輯函數(shù)表達(dá)式的變換 例如例如 CBBAY )(CBBA CBBA CBBA BCBA 與或表達(dá)式與或表達(dá)式 或與表達(dá)式或與表達(dá)式 與非與非 - - 與非表達(dá)式與非表達(dá)式 或非或非 - - 或非表達(dá)式或非表達(dá)式 與或非表達(dá)式與或非表達(dá)式 轉(zhuǎn)換方法舉例轉(zhuǎn)換方法舉例 與或式與或式 與非式與非式 用還原律用還原律 用摩根定律用摩根定律 CBBAY CBBA CBBA 或與式或與式 或非式或非式 與或非式與或非式 用還原律用還原

44、律 用摩根定律用摩根定律 用摩根定律用摩根定律 )(CBBAY )(CBBA CBBA BCBA 1.5 邏輯函數(shù)的代數(shù)法變換與化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的代數(shù)法變換與化簡(jiǎn) 2022-5-2531.5.2邏輯函數(shù)式化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)式化簡(jiǎn) 化化簡(jiǎn)簡(jiǎn)意意義義使邏輯式最簡(jiǎn)，以便設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)的邏輯電路，使邏輯式最簡(jiǎn)，以便設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)的邏輯電路，從而節(jié)省元器件、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、降低成本和提從而節(jié)省元器件、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、降低成本和提高系統(tǒng)可靠性。高系統(tǒng)可靠性。 不同形式邏輯式有不同的最簡(jiǎn)式，一般先求取不同形式邏輯式有不同的最簡(jiǎn)式，一般先求取最簡(jiǎn)與最簡(jiǎn)與 - - 或式，然后通過(guò)變換得到所需最簡(jiǎn)式。或式，然后通過(guò)變換得到所需最簡(jiǎn)式。

45、 2022-5-254最簡(jiǎn)與最簡(jiǎn)與 - - 或式標(biāo)準(zhǔn)或式標(biāo)準(zhǔn) ( (1) )乘積項(xiàng)乘積項(xiàng)( (即與項(xiàng)即與項(xiàng)) )的個(gè)數(shù)最少的個(gè)數(shù)最少( (2) )每個(gè)乘積項(xiàng)中的變量數(shù)最少每個(gè)乘積項(xiàng)中的變量數(shù)最少 用與門(mén)個(gè)數(shù)最少用與門(mén)個(gè)數(shù)最少與門(mén)的輸入端數(shù)最少與門(mén)的輸入端數(shù)最少 最簡(jiǎn)與非式標(biāo)準(zhǔn)最簡(jiǎn)與非式標(biāo)準(zhǔn)( (1) )非號(hào)個(gè)數(shù)最少非號(hào)個(gè)數(shù)最少( (2) )每個(gè)非號(hào)中的變量數(shù)最少每個(gè)非號(hào)中的變量數(shù)最少 用與非門(mén)個(gè)數(shù)最少用與非門(mén)個(gè)數(shù)最少與非門(mén)的輸入端數(shù)最少與非門(mén)的輸入端數(shù)最少 2022-5-2551.5.2代數(shù)化簡(jiǎn)法代數(shù)化簡(jiǎn)法 運(yùn)用邏輯代數(shù)的基本定律和公式對(duì)邏輯式進(jìn)行化簡(jiǎn)。運(yùn)用邏輯代數(shù)的基本定律和公式對(duì)邏輯式進(jìn)行化簡(jiǎn)。 并項(xiàng)法并項(xiàng)法 運(yùn)用運(yùn)用 ，將兩項(xiàng)合并為一項(xiàng)，并消去一個(gè)變量。將兩項(xiàng)合并為一項(xiàng)，并消去一個(gè)變量。 ABAAB CBACBAY BA )()(CBCBACBBCAY )(CBACBA A 2022-5-256)(FEABABY AB 吸收法吸收法 運(yùn)用運(yùn)用A+AB =A 和和 ，消去多余的與項(xiàng)。消去多余的與