数字电子技术教案word版

1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 数字逻辑概论一、实施时间：第 1-2 周 二、实施对象： 电信、 应物、 电气三、编写时间：1.5 四、课时数：6学时五目的要求：（一）教学目的与要求：1、掌握常见的数制（如：十进制、二进制、八进制、十六进制）及其之间的相互转换；2、掌握常见的代码（如：8421码、余三码、循环码）以及数制与代码之间的相互转换。3、掌握二值逻辑变量与基本逻辑运算和逻辑函数及其表示方法（如：真值表、逻辑函数表达式、卡诺图、逻辑电路图、波形图）及其之间的相互转换。 4、掌握基本逻辑运算与、或、非。5、掌握二进制数（包括正、负二进制数）的表示和补码、反码的运算。六、主要内容：1、常见

2、的代码（如：8421码、余三码、循环码）以及数制与代码之间的相互转换。2、掌握二值逻辑变量与基本逻辑运算和逻辑函数及其表示方法及其之间的相互转换。3、掌握二进制数（包括正、负二进制数）的表示和补码、反码的运算。七、本章重点和难点： 1、重点：（1）常见的代码（如：8421码、余三码、循环码、余三循环码）。（2）数制与代码之间的相互转换，二值逻辑变量与基本逻辑运算和逻辑函数及其表示方法。2、难点：二进制数（包括正、负二进制数）的表示法和补码的运算。第一节 数制与编码一、实施时间：第 1 周 二、实施对象： 电信、应物、电气三、编写时间：1.5 四、课时数：4学时五目的要求：1、掌握常见的数制（如

3、：十进制、二进制、八进制、十六进制）及其之间的相互转换；2、掌握常见的代码（如：8421码、余三码、循环码）以及数制与代码之间的相互转换。六、主要内容：1、十进制、二进制、八进制、十六进制及其之间的相互转换；2、二进制正负数的表示及运算。3、8421码、余三码、循环码以及数制与代码之间的相互转换。七、教学重点和难点： 8421码、余三码、循环码以及数制与代码之间的相互转换。一、数制1、十进制（Decimal）基数：由09十个数码组成，基数为10。位权：10的幂102 101 100 10-1 10-2 10-3计数规律：下标D表示十进制例：(652.5)D=6´ 102+5´

4、; 101+2´ 100+5´ 10-1权位置计数法任意一个十进制数，都可按其权位展成多项式的形式。(N)D=(Kn-1 ¼ K1 K0. K-1 ¼K-m)D=Kn-1 10n-1 +¼ +K1101 + K0100 + K-1 10-1 + ¼ + K-m 10-m2、任意R进制只由0 （R-1）R个数码和小数点组成，不同数位上的数具有不同的权值Ri，基数R，逢R进一。任意一个R进制数，都可按其权位展成多项式的形式。(N)R=(Kn-1 ¼ K1 K0. K-1 ¼K-m)R=Kn-1 Rn-1 +¼

5、 +K1R1 + K0R0 + K-1 R-1 + ¼ + K-m R-m 表1 常用数制对照表十进制二进制八进制十六进制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F二、不同数制之间的转换（因学生已在计算机文化课程中学过，不详讲，但出题可能要出，布置学生复习即可）1、二进制转换成十进制 利用二进制数的按权展开式，可以将任意一个二进制数转换成相应的十进制数。2、十进制转换成二进制

6、（1）整数部分的转换除基取余法：用目标数制的基数（R=2）去除十进制数，第一次相除所得余数为目的数的最低位K0，将所得商再除以基数，反复执行上述过程，直到商为“0”，所得余数为目的数的最高位Kn-1。（2）小数部分的转换乘基取整法：小数乘以目标数制的基数（R=2），第一次相乘结果的整数部分为目的数的最高位K-1，将其小数部分再乘基数依次记下整数部分，反复进行下去，直到小数部分为“0”，或满足要求的精度为止（即根据设备字长限制，取有限位的近似值）。 3、二进制与十六进制之间的转换 从小数点开始，将二进制数的整数和小数部分每4位分为一组，不足四位的分别在整数的最高位前和小数的最低位后加“0”补足，

7、然后每组用等值的十六进制码替代，即得目的数。4、二进制与八进制之间的转换 从小数点开始，将二进制数的整数和小数部分每3位分为一组，不足三位的分别在整数的最高位前和小数的最低位后加“0”补足，然后每组用等值的八进制码替代，即得目的数。三、二进制正负数的表示及运算1、二进制原码、补码及反码 二进制数N 的基数的补码又称为2的补码，常简称为补码，其定义为n是二进制数N整数部分的位数。例：1010补=24-1010=10000-1010 =0110 1010.101补=24-1010.101=10000.000- 1010.101 =0101.011二进制数N的降基数补码又称为1的补码，习惯上称为反码

8、，其定义为n是二进制数N整数部分的位数，m是N的小数部分的位数。例：1010反=(24-20)-1010=1111-1010=01011010.101反=(24-2-3)-1010.101 =1111.111-1010.101 =0101.010根据定义，二进制数的补码可由反码在最低有效位加1得到。即N补= N反+1+ 例：N =N反=N补=无论是补码还是反码，按定义再求补或求反一次，将还原为原码。即N补补= N原N反反= N原2、二进制正负数的表示法有原码、反码和补码三种表示方法。（1）二进制正数的原码、反码和补码:对于正数而言，三种表示法相同(P24)，即符号位为0，随后是二进制数的绝对值

9、，也就是原码。-25 原= 1 符号位“1”加原码-25 反= 1 符号位“1”加反码-25 补= 1 符号位“1”加补码（2）二进制负数的原码、反码和补码在数字电路中，用原码求两个正数M和N的减法运算电路相当复杂，但如果采用反码或补码，即可把原码的减法运算变成反码或补码的加法运算，易于电路实现。反码运算 ：X1反+X2反 = X1+X2反 当符号位有进位时需循环进位，即把符号位进位加到和的最低位。例： X1 =，X2 = -， 求X1+ X2解： X1 反+X2 反= X1+X2 反X1 反= 1 +）X2 反= 0 11111 0010 进位加到和的最低位。 X1 反+X2 反= X1+X

10、2 反=0 X1+ X2=+补码运算：X1补+X2补 = X1+X2补 符号位参加运算。不过不需循环进位，如有进位，自动丢弃。例： X1 =-，X2 = ， 求X1+ X2解： X1补+X2补 = X1+X2补X1补 = 1 +）X2补 = 0 1 0 进位自动丢弃位。 X1补+X2补 = X1+X2补=0 X1+ X2=+四、常用的编码编码用文字、符号或数码表示特定对象的过程称为编码。常用的编码·二十进制码·格雷码·校验码 ·字符编码1、二十进制码（BCD码）· 有权码8421BCD码用四位自然二进制码的16种组合中的前10种，来表示十进制数

11、09，由高位到低位的权值为23、22、21、20，即为8、4、2、1，由此得名。此外，有权的BCD码还有2421BCD码和5421BCD码等。· 无权码余三码是一种常用的无权BCD码。表2 常用的BCD码十进制8421BCD码2421BCD5421BCD余三码000000000000000111000100010001010020010001000100101300110011001101104010001000100011150101101110001000601101100100110017011111011010101081000111010111011910011111110

12、01100位权8 4 2 1b3 b2 b1 b02 4 2 1b3 b2 b1 b05 4 2 1b3 b2 b1 b0无权2、格雷码（反射循环码）和余三循环码 （1） 格雷码（反射循环码）：将0和1竖排，然后画一面镜子进行反射，镜上方的数前面加0，镜下方的数前面加1，如此反复进行，直至形成四位数为止，所得的16个代码就是格雷码，如表3所示。特点：（1）任意两组相邻码之间只有一位不同。注：首尾两个数码即最小数0000和最大数1000之间也符合此特点，故它可称为循环码。（2）编码还具有反射性，因此又可称其为反射码。（2）余三循环吗：将格雷码的前三个和后三个去掉分别代表十进制数的09十个数码。（

13、三）校验码最常用的误差检验码是奇偶校验码，它的编码方法是在信息码组外增加一位监督码元。（四）字符编码ASCII码（P28表1.4.3A）：七位代码表示128个字符（P28表1.4.3A） 96个为图形字符 控制字符32个表2 格雷码和余三循环吗十进制格雷码余三循环码000000010100010110200110111300100101401100100501111100601011101701001111811001110911011010101111将格雷码的前三个和后三个去掉而成。111110121010131011141001151000第二节 二值逻辑变量与基本逻辑运算一、实施时间：

14、第 2周 二、实施对象：电信、应物、电气 三、编写时间：1.5 四、课时数：2学时五目的要求：掌握二值逻辑变量与基本逻辑运算和逻辑函数及其表示方法。六、主要内容：1、二值逻辑变量；2、基本逻辑运算；3、逻辑函数及其表示方法。七、教学重点和难点： 基本逻辑运算；逻辑函数及其表示方法。一、数字信号的基本概念数字信号的特点如下： 1数字信号在时间上和数值上均是离散的。 2数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流。    图1.1 典型的数字信号二、二值数字逻辑及正、负逻辑数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0），称二值数

15、字逻辑。有两种逻辑体制： 正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。如果采用正逻辑，图1.1所示的数字电压信号就成为下图所示逻辑信号。  3、在数字电路中，输入信号是“条件”，输出信号是“结果”，因此输入、输出之间存在一定的因果关系，称其为逻辑关系。它可以用逻辑表达式、图形和真值表来描述。   三、基本逻辑运算1、与运算只有当决定一件事情的条件全部具备之后，这件事情才会发生。我们把这种因果关系称为与逻辑。与逻辑举例：图1.2（a）所示, A、是两个串联开关，L是灯，用开关控制灯亮和灭的关系如图2（b）所示。设1表示开关

16、闭合或灯亮；0表示开关不闭合或灯不亮，则得真值表图2（c）所示图1.2与逻辑运算（a）电路图（b）真值表（c）逻辑真值表（d）逻辑符若用逻辑表达式来描述，则可写为与运算的规则为： “输入有0，输出为0；输入全1，输出为1”。数字电路中能实现与运算的电路称为与门电路，其逻辑符号如图（d）所示。与运算可以推广到多变量：2、或运算当决定一件事情的几个条件中，只要有一个或一个以上条件具备，这件事情就发生。我们把这种因果关系称为或逻辑。或逻辑举例：如图1.3（a）所示，或运算的真值表如图1.3（b）所示，逻辑真值表如图1.3（c）所示。若用逻辑表达式来描述，则可写为LA+B 或运算的规则为：“输入有1，

17、输出为1；输入全0，输出为0”。在数字电路中能实现或运算的电路称为或门电路，其逻辑符号如图（d）所示。或运算也可以推广到多变量：图1.3或逻辑运算（a）       电路图（b）真值表（c）逻辑真值表（d）逻辑符号3、非运算某事情发生与否，仅取决于一个条件，而且是对该条件的否定。即条件具备时事情不发生；条件不具备时事情才发生。非逻辑举例：例如图1.4（a）所示的电路，当开关A闭合时，灯不亮；而当A不闭合时，灯亮。其真值表如图1.4（b）所示，逻辑真值表如图1.4（c）所示。若用逻辑表达式来描述，则可写为: 图1.4 非逻辑运算（a）电

18、路图（b）真值表（c）逻辑真值表（d）逻辑符号四、其他常用逻辑运算1、与非 由与运算和非运算组合而成。图1.5 与非逻辑运算 （a） （a）       逻辑真值表 （b）逻辑符号2、或非 由或运算和非运算组合而成。 若用逻辑表达式来描述，则可写为 图1.6 或非逻辑运算 （a）逻辑真值表 （b）逻辑符号3、异或运算： 异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时，逻辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。    图1.7异或逻辑运算 （a）逻辑真值表 （b）逻辑符号异或的逻辑表达

19、式为： 。五、逻辑函数的表示方法用有限个与、或、非等逻辑运算符，应用逻辑关系将若干个逻辑变量A、B、C等连接起来，所得的表达式称为逻辑函数。一个逻辑函数有四（五）种表示方法，即真值表、函数表达式、逻辑图、波形图（和卡诺图）。例：三个人表决一件事情，结果按“少数服从多数”的原则决定。试建立该问题的逻辑函数。解：1、真值表表示法2、逻辑函数表达式表示法由真值表写逻辑表达式的方法：（1）找出函数值为1的项。（2）每个函数值为1的输入变量取值组合写成一个乘积项。（3）这些乘积项作逻辑加。F= ABC+ABC+ABC +ABC3、逻辑图表示法输入变量A B C输出变量Y0 0 000 0 100 1 0

20、00 1 111 0 001 0 111 1 011 1 114、波形图作业：P371.2.2至1.4.2每题的第一小题，共9个小题。第二章 逻辑代数一、实施时间：第 3、4 周 二、实施对象： 电信、 应物、 电气三、编写时间：1.8 四、课时数：6学时五、目的要求：1掌握逻辑代数的定律和运算规律。2掌握逻辑函数的代数法化简和卡诺图化简法。六、主要内容：1逻辑代数的定律和运算规则2逻辑函数的代数化简法3最小项的定义与性质，逻辑函数的最小项表达式。逻辑函数的卡诺图化简法4无关项的概念，具有无关项函数的卡诺图化简法七、本章重点和难点： 1 用代数法化简逻辑函数的方法(难点)。2逻辑函数的卡诺图化

21、简法(难点)。第一节 逻辑代数的定律和运算规则一、实施时间：第 3 周 二、实施对象： 电信、 应物、 电气三、编写时间：1.8 四、课时数：3学时五、目的要求：掌握逻辑代数的定律和运算规律。六、主要内容：逻辑代数的定律和运算规则，逻辑函数的标准形式及最小项表达式，七、重点和难点： 逻辑代数的定律和运算规则及逻辑函数的标准形式一、逻辑代数的基本公式公式的证明方法：1用简单的公式证明略为复杂的公式。【例1】证明吸收律:证：     2用真值表证明，即检验等式两边函数的真值表是否一致。【例2】 用真值表证明反演律    

22、;二、逻辑代数的基本规则1 .代入规则 对于任何一个逻辑等式，以某个逻辑变量或逻辑函数同时取代等式两端任何一个逻辑变量后，等式依然成立。 例如，在反演律中用BC去代替等式中的B，则新的等式仍成立：  2 .对偶规则 将一个逻辑函数L进行下列变换： ·， · 0 1，1 0所得新函数表达式叫做L的对偶式，用 L表示。对偶规则的基本内容是：如果两个逻辑函数表达式相等，那么它们的对偶式也一定相等。基本公式中的公式l和公式2就互为对偶式。3 .反演规则 将一个逻辑函数L进行下列变换： ·， · ； 0 1，1 0 ； 原变量 反变量， 反变量

23、 原变量。所得新函数表达式叫做L的反函数，用 表示。利用反演规则，可以非常方便地求得一个函数的反函数 【例3】求以下函数的反函数：解： 【例4】求以下函数的反函数：解：在应用反演规则求反函数时要注意以下两点：（1）保持运算的优先顺序不变，必要时加括号表明，如【例2.3】。（2）变换中，几个变量（一个以上）的公共非号保持不变，如【例2.4】。  第二节 逻辑函数的化简一、实施时间：第4周 二、实施对象：电信、应物、电气三、编写时间：1.8 四、课时数：5学时五、目的要求：1、掌握逻辑函数的代数法化简；2、掌握逻辑函数的卡诺图化简法。六、主要内容：逻辑函数的代数法化简、逻辑函数

24、的卡诺图化简及具有无关项的逻辑函数化简。七、重点和难点： 逻辑函数的卡诺图化简一、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：    其中，与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1、并项法。运用公式 ，将两项合并为一项，消去一个变量。如  2、吸收法。运用吸收律 A+AB=A，消去多余的与项。如

25、:  3、消去法。 （4）配项法。   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： 解： （ 利用 ）（利用A+AB=A） （利用 ） 【例2】化简逻辑函数：  解： （利用反演律） （利用 ） （利用A+AB=A）（配项法） （利用A+AB=A） （利用 ）【例3】化简逻辑函数解法1：（增加冗余项） （消去1个冗余项） （再消去1个冗余项） 解法2：（增加冗余项） （消去1个冗余项） （再消去1个冗余项）由上例可知，逻辑函数的化简结果不是唯一的。四、逻辑函

26、数的卡诺图化简（一） 最小项的定义与性质         （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：  【例2】将下列逻辑函数转换成最小项表达式：解：   =m7+m6+m3+m5=m（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

27、最小项。如果两个相邻最小项出现在同一个逻辑函数中，可以合并为一项，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  （2）三变量卡诺图    （3）四变量卡诺图    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

28、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，用卡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0或者1填入卡诺图中对应的8个小方格中即可。     2从逻辑表达式到卡诺图（1）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: 解：（1）写成简化形式：然后填入卡诺图： 

29、 （2）如表达式不是最小项表达式，但是“与或表达式”，可将其先化成最小项表达式，再填入卡诺图。也可直接填入。【例4.5】用卡诺图表示逻辑函数解：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l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l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l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l项。 2用卡诺图合并最小项的原则（

30、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，即不能漏下取值为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l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。然后将所有与项进行逻辑加，即得最简与或表达式 【例6】用

31、卡诺图化简逻辑函数：L（A,B,C,D）=m（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，得简化的与或表达式:  【例4.7】用卡诺图化简逻辑函数：解：（1）由表达式画出卡诺图。（2）画包围圈合并最小项，得简化的与或表达式: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

32、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”写出其最简与或式。解：（1）用圈1法画包围圈，得：（2）用圈0法画包围圈，得：   (六)具有无关项的逻辑函数的化简1无关项在有些逻辑函数中，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

33、、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=1，车停L=0。列出该函数的真值。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=m（ ）+d（ ）如本例函数可写成：L=m（2）+d（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: 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。【例4.1

34、1】某逻辑函数输入是8421BCD码，其逻辑表达式为： L（A,B,C,D）=m（1,4,5,6,7,9）+d（10,11,12,13,14,15） 用卡诺图法化简该逻辑函数。解：（1）画出4变量卡诺图。将1、4、5、6、7、9号小方格填入1；将10、11、12、13、14、15号小方格填入×。（2）合并最小项，如图（a）所示。注意，1方格不能漏。×方格根据需要，可以圈入，也可以放弃。（3）写出逻辑函数的最简与或表达式:如果不考虑无关项，如图（b）所示，写出表达式为：本章小结1逻辑代数是分析和设计逻辑电路的工具。应熟记基本公式与基本规则。2可用两种方法化简逻辑函数，公式法和

35、卡，诺图法。公式法是用逻辑代数的基本公式与规则进行化简，必须熟记基本公式和规则并具有一定的运算技巧和经验。卡诺图法是基于合并相邻最小项的原理进行化简的，特点是简单、直观，不易出错，有一定的步骤和方法可循。 本章作业：P64:2.1.1（1）、（2），2.1.3（2）、（3），2.1.4（1）、（3）、（5）、（7）、（9），2.2.3（1）、（3）、（5）、（7）。第三章 逻辑门电路一、实施时间：第5、6 周 二、实施对象：电信、 应物、 电气三、编写时间：1.10 四、课时数：8学时五、目的、要求：1、了解晶体管的开关特性；2、理解基本逻辑门电路的组成和工作原理；3、掌握TTL与非

36、门的工作原理，了解静态输入、输出、电压传输特性及输入端负载特性，开关特性；了解门电路的定义及分类方法；4、掌握其它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；5、了解OC门的上拉电阻的计算；6、了解TG传输门的基本工作原理；六、主要内容1TTL与非门的工作原理；2、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；3、OC门的上拉电阻的计算；4、TG传输门的基本工作原理。七、本章重点、难点 :TTL与非门的工作原理第一节 基本逻辑门电路一、实施时间：第5周 二、实施对象： 电信、 应物、 电气三、编写时间：1.10 四、课时数：2学时五

37、、目的、要求：1、了解晶体管的开关特性；2、理解基本逻辑门电路的组成和工作原理。六、主要内容基本逻辑门电路的组成和工作原理。七、教学重点、难点 :基本逻辑门电路的工作原理。一、二极管与门和或门电路1与门电路2或门电路二、三极管非门电路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D1D3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0.3

38、V时，则VP1V，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：第二节 TTL逻辑门电路一、实施时间：第5、6周 二、实施对象：电信、 应物、电气三、编写时间：1.10 四、课时数：6学时五、目的、要求：1、掌握TTL与非门的工作原理，了解静态输入、输出电压传输特性及输入端负载特性，开关特性；了解门电路的定义及分类方法；2、掌握其它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；3、了解OC门的上拉电阻的计算；4、了解TG传输门的基本工作原理。六、主要内容1、TTL与非门的工作原理2、TTL与非门的开关速度；门电路参数的

39、定义及分类方法；3、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力；4、TTL与非门的带负载能力；5、集成TTL与非门举例7400；6、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；7、OC门的上拉电阻的计算；8、TG传输门的基本工作原理。七、教学重点、难点 :1、TTL与非门的工作原理；2、其它TTL门（反相器、或非门）的工作原理。一、TTL与非门的基本结构及工作原理1TTL与非门的基本结构多发射结三极管的结构。指导读图：P97图3.2.6 2TTL与非门的逻辑关系（1）输入全为高电平3.6V时。 T2、T3导通，VB1=0.7×3=2.1（V ），由于T3

40、饱和导通，输出电压为：VO=VCES30.3V这时T2也饱和导通，故有VC2=VE2+ VCE2=1V。使T4和二极管D都截止。实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输出为低电平。（2）输入有低电平0.3V 时。该发射结导通，VB1=1V。所以T2、T3都截止。由于T2截止，流过RC2的电流较小，可以忽略，所以VB4VCC=5V ，使T4和D导通，则有：VOVCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6（V）实现了与非门的逻辑功能的另一方面：输入有低电平时，输出为高电平。综合上述两种情况，该电路满足与非的逻辑功能，即：二、TTL与非门的开关速度1TTL与非门提高工作速度的原理（1）

41、采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。（2）采用了推拉式输出级，输出阻抗比较小，可迅速给负载电容充放电。2TTL与非门传输延迟时间tpd导通延迟时间tPHL从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。与非门的传输延迟时间tpd是tPHL和tPLH的平均值。即 一般TTL与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒十几个纳秒。三、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力1电压传输特性曲线：Vo=f（Vi）2几个重要参数（1）输出高电平电压VOH在正逻辑体制中代表逻辑“1”的输出电压。VOH的理论值为3.6V，

42、产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4V。（2）输出低电平电压VOL在正逻辑体制中代表逻辑“0”的输出电压。VOL的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4V。（3）关门电平电压VOFF是指输出电压下降到VOH（min）时对应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压，用VIL（max）表示。产品规定VIL（max）=0.8V。（4）开门电平电压VON是指输出电压下降到VOL（max）时对应的输入电压。即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电平电压，用VIH（min）表示。产品规定VIH（min）=2V。（5）阈值电压Vt

43、h电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。 近似地：VthVOFFVON 即ViVth，与非门关门，输出高电平； ViVth，与非门开门，输出低电平。 Vth又常被形象化地称为门槛电压。Vth的值为1.3V1.V。3抗干扰能力TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为噪声容限。低电平噪声容限 VNLVOFF-VOL（max）0.8V-0.4V0.4V高电平噪声容限 VNHVOH（min）-VON2.4V-2.0V0.4V四、TTL与非门的带负载能力1输入低

44、电平电流IIL与输入高电平电流IIH（1）输入低电平电流IIL是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。可以算出：产品规定IIL1.6mA。（2）输入高电平电流IIH是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流。有两种情况。寄生三极管效应：如图（a）所示。这时IIH=PIB1，P为寄生三极管的电流放大系数。倒置的放大状态：如图（b）所示。这时IIH=iIB1，i为倒置放大的电流放大系数。由于p和i的值都远小于1，所以IIH的数值比较小，产品规定：IIH40uA。2带负载能力（1）灌电流负载当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。 当负载门的个数增加，灌电流增大，会使T

45、3脱离饱和，输出低电平升高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOL，产品规定IOL=16mA。由此可得出:NOL称为输出低电平时的扇出系数。（2）拉电流负载。当驱动门输出高电平时，电流从驱动门拉出,流至负载门的输入端。 拉电流增大时，RC4上的压降增大，会使输出高电平降低。因此，把允许拉出输出端的电流定义为输出高电平电流IOH。产品规定IOH=0.4mA。由此可得出：NOH称为输出高电平时的扇出系数。一般NOLNOH，常取两者中的较小值作为门电路的扇出系数，用NO表示。五、TTL与非门举例74007400是一种典型的TTL与非门器件，内部含有4个2输入端与非门，共有14个引脚。

46、引脚排列图如图所示。六、 TTL门电路的其他类型1非门2或非门3与或非门4集电极开路门（ OC门）在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为线与。普通的TTL门电路不能进行线与。 为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路集电极开路门。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:（2）实现电平转换。如图示，可使输出高电平变为10V。（3）用做驱动器。如图是用来驱动发光二极管的电路。OC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：（2）当输出低电平时，RP不能

47、太小。RP为最小值时要保证输出电压为VOL（max），由得：所以： RP（min）RPRP（max）5三态输出门（1）三态输出门的结构及工作原理。当EN=0时，G输出为1，D1截止，相当于一个正常的二输入端与非门，称为正常工作状态。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，或禁止态。（a）组成单向总线（2）三态门的应用三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。（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。七、TTL集成逻辑门电路系列简介174系列为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。274L系列为低功

48、耗TTL系列，又称LTTL系列。374H系列为高速TTL系列。474S系列为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。如图示。574LS系列为低功耗肖特基系列。674AS系列为先进肖特基系列，它是74S系列的后继产品。774ALS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0VVDD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0VVDD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

49、开。本章作业：1、定量分析P98图3.2.7TTL与非门的工作原理。2、定性分析P98图3.2.8TTL或非门的工作原理。3、定性分析P96图3.2.4TTL非门的工作原理。4、P125 3.2.4第四章      组合逻辑电路 一、实施时间：第7、8、15周 二、实施对象： 电信、 应物、 电气三、编写时间：1.15 四、课时数：12学时五、目的、要求：1、掌握组合逻辑电路的分析和设计方法；2、理解组合逻辑电路的竞争-冒险现象、产生原因及消除方法；3、掌握常用组合逻辑电路（如：编码器、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器、加法器）的基本概念、工作原理及功能