第12讲(第20章数字电路基础)

第12

第20章门电路和组合逻辑

20.1数字电路的基础知识 20.2基本逻辑关系 20.3 TTL门电路 20.4 CMOS门电路

20.1数字电路的基础知识数字信号和模拟信号电子电路中的信号模拟信号幅度随时间连续变化的信号

例：正弦波信号、锯齿波信号等。数字信号幅度不随时间连续变化，而是跳跃变化

计算机中，时间和幅度都不连续的信号，称为离散变量。2

V(t)

引言

模拟信号t

高电平低电平上升沿数字信号V(t)

下降沿

t3

模拟电路研究的问题基本电路元件:晶体三极管场效应管集成运算放大器基本模拟电路:信号放大及运算 (信号放大、功率放大)

引言

信号处理(采样保持、电压比较、有源滤波)信号发生(正弦波发生器、三角波发生器、…)4

数字电路研究的问题基本电路元件逻辑门电路触发器基本数字电路组合逻辑电路

引言

时序电路(寄存器、计数器、脉冲发生器、脉冲整形电路) A/D转换器、D/A转换器5

模拟电路与数字电路的区别1、工作任务不同：

模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、失真等方面的关系；数字电路主要研究的是输出与输入间的逻辑关系(因果关系)。 2、三极管的工作状态不同：模拟电路中的三极管工作在线性放大区,是一个放大元件；数字电路中的三极管工作在饱和或截止状态,起开关作用。因此，基本单元电路、分析方法及研究的范 6围均不同。

20.2基本逻辑关系基本逻辑关系与 ( and )或 (or )非 ( not )

一、“与”逻辑关系和与门1.与逻辑关系A B与逻辑：决定事件发生的各条件中，所有条件都具备，事件才会发生 (成立)。真值表 U Y A 0 0规定:开关合为逻辑“1”开关断为逻辑“0”灯亮为逻辑“1”灯灭为逻辑“0” 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 0 0 1

真值表特点:有0则0,全1则18

2.二极管组成的与门电路+5V

输入输出电平对应表 (忽略二极管压降) VA VB 0.3 3 0.3 3 VO 0.3 0.3 0.3 3

VA VB与门符号: A B&

VO

0.3 0.3 3 3

Y

0.3V=逻辑0, 3V=逻辑1此电路实现“与”逻辑关系9

基本逻辑关系

3.与逻辑关系表示式

Y= A B= AB与逻辑运算规则—逻辑乘0 0=0 1 0=0 0 1=0 1 1=1

与逻辑真值表 A 0 0 1 B 0 1 0 1 Y 0 0 0 1

与门符号: A B& Y

1

二、“或”逻辑关系和或门1、“或”逻辑关系

基本逻辑关系

或逻辑：决定事件发生的各条件中，有一个或一个以上的条件具备，事件就会发生(成立)。A B U Y

真值表

A 0 0 1

B 0 1 0

Y 0 1 1

设：开关合为逻辑“1”, 1 1 1开关断为逻辑“0”;灯亮为逻辑“1”,特点:有1则1,全0则0 11灯灭为逻辑“0”。

基本逻辑关系

2、二极管组成的“或”

门电路 VA VB R -5V VO

输入输出电平对应表(忽略二极管压降) VA -3 0 -0.3 0 -3 1 -0. 3 1 VB -3 0 -3 1 -0.3 0 -0.3 1 VO -3 0 -0.3 1 -0.3 1 -0.3 1

或门符号: A B≥1

Y

-3V=逻辑0, -0.3V=逻辑112此电路实现“或”逻辑关系。

基本逻辑关系

3.或逻辑关系表示式

Y=A+B或逻辑运算规则—逻辑加0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=1

或逻辑真值表 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 1 1 1

或门符号: A B≥1

Y13

三、“非”逻辑关系与非门1、“非”逻辑关系

基本逻辑关系

“非”逻辑：决定事件发生的条件只有一个，条件不具备时事件发生(成立),条件具备时事件不发生。 R U A Y

真值表A 0 1 Y 1 0

特点: 1则0, 0则114

2、非门电路--三极管反相器饱和区+UCC RK VA RB -UCC Rc VY

4 3 2 1

IC(mA )线性放大区 100μA 80μA 60μA 40μA 20μA IB=0 12 UCE(V)

截止区

3

6

9

三极管输出特性15

基本逻辑关系

+UCC RK VA RB -UCC Rc VY

输入输出电平对应表VA 0 1 VY 1 0 (三极管截止) (三极管饱和)

非门表示符号: A1

三极管反相器电路实现“非”逻辑关系。

Y16