电子技术原理

电子技术原理课件第1页，课件共34页，创作于2023年2月数字电路的优点（1）便于集成与系列化生产，成本低廉，使用方便；（2）工作准确可靠，精度高，搞干扰能力强。（3）不仅能完成数值计算，还能完成逻辑运算和判断，运算速度快，保密性强。（4）维修方便，故障的识别和判断较为容易。数字电路的类型组合逻辑电路和时序逻辑电路。第2页，课件共34页，创作于2023年2月基本逻辑关系

“与”、“或”、“非”是三种基本的逻辑关系，任何其它的逻辑关系都可以以它们为基础表示。（1）“与”逻辑

A、B、C都具备时，事件F才发生。EFABC&ABCF逻辑符号第3页，课件共34页，创作于2023年2月逻辑式F=A•B•CAFBC00001000010011000010101001101111真值表逻辑乘法逻辑与第4页，课件共34页，创作于2023年2月（2）“或”逻辑

A、B、C只有一个具备时，事件F就发生。AEFBC1ABCF逻辑符号第5页，课件共34页，创作于2023年2月逻辑式

F=A+B+CAFBC00001001010111010011101101111111真值表逻辑加法逻辑或第6页，课件共34页，创作于2023年2月（3）“非”逻辑

A具备时，事件F不发生；A不具备时，事件F发生。逻辑符号AEFRAF1第7页，课件共34页，创作于2023年2月逻辑式逻辑非逻辑反AF0110真值表AF=第8页，课件共34页，创作于2023年2月几种基本的逻辑运算从三种基本的逻辑关系，我们可以得到以下逻辑运算：0•0=0•1=1•0=01•1=10+0=00+1=1+0=1+1=110=01=第9页，课件共34页，创作于2023年2月基本逻辑关系的扩展与非CBAF··=条件A、B、C都具备，则F不发生。&ABCF第10页，课件共34页，创作于2023年2月或非异或CBAF++=条件A、B、C任一具备，则F不发生。1ABCFBABABAFÅ=+=条件A、B有一个具备，另一个不具备则F发生。=1ABF第11页，课件共34页，创作于2023年2月基本门电路逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。基本门电路：与门、或门、非门（反相器）。常用门电路：与非门、或非门、异或门等。逻辑0和逻辑1：电子电路中通常把高电平表示为逻辑1；把低电平表示为逻辑0。（正逻辑）获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件（二极管、三极管）的导通、截止（即开、关）两种工作状态来实现。第12页，课件共34页，创作于2023年2月TTL电路与CMOS电路TTL(transistor-transistorlogic：晶体管-晶体管逻辑)电路。常见的TTL集成电路主要有74LS、74ALS、74S、74AS、74F等系列。CMOS(complementaryMOS：互补金属氧化物半导体)电路。常见的CMOS集成电路主要有4000、74HC、74HCT、74AHC、74AHCT、74VHC、74VHCT、74FCT等系列，54系列则是74系列对应的军品，功能完全一样。第13页，课件共34页，创作于2023年2月TTL电路TTL电路在5V的电源下，0V~0.8V为逻辑“0”；2V~5V为逻辑“1”。0.8V~2V是动态过渡区，稳定的输入和输出是不能出现在这个范围的。5V电源下，TTL逻辑的输出高电平最低电压为2.7V；输入高电平要求最低为2.0V。输入低电平的最高电压要求为0.8V；而输出低电平的最高电压为0.5V。第14页，课件共34页，创作于2023年2月TTL门电路传输特性uo(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)VOFFVONVT传输特性理想的传输特性(0.3V)ui(V)uo(V)123UOH“1”UOL阈值VT

=1.4V第15页，课件共34页，创作于2023年2月常用TTL逻辑门电路名称国际常用系列型号国产部标型号说明四2输入与非门74LS00T1000四2输入或门四2异或门四2输入或非门四2输入与门双4输入与非门双4输入与门六反相器8输入与非门74LS3274LS0274LS0874LS8674LS2174LS2074LS3074LS04T186T1008T1086T1021T1002一个组件内部有四个门，每个门有两个输入端一个输出端。一个组件内有两个门，每个门有4个输入端。只一个门，8个输入端。有6个反相器。第16页，课件共34页，创作于2023年2月CMOS电路CMOS电路在5V的电源下，0.0V~1.5V为逻辑"0"；3.5V~5.0V为逻辑"1"。1.5V~3.5V是动态过渡区，稳定的输入和输出是不能出现在这个范围的。第17页，课件共34页，创作于2023年2月CMOS电路CMOS反相器：uiUDDT1T2u0

NMOS管

PMOS管（1）ui＝0V时，T1截止，T2导通。输出电压u0＝UDD；（2）ui＝UDD时，T1导通，T2截止。输出压u0＝0V。第18页，课件共34页，创作于2023年2月常用的组合逻辑电路基本的门电路(与、或、非门)和常用的门电路(与非门、或非门、异或门)都是组合逻辑电路，此外常用的组合逻辑电路还有：三态门、译码器、编码器、数值比较器、数据选择器(MUX)、加法器等。第19页，课件共34页，创作于2023年2月三态门三态门具有三种输出状态：高电平、低电平和高阻状态。因为三态门在E=1时为普通与非门，输出有高、低电平两种状态；在E=0时输出为高阻态；一共有三种状态，因此称为三态门。三态门与非门符号及功能表&ABF符号功能表&ABF符号功能表使能端高电平起作用使能端低电平起作用第20页，课件共34页，创作于2023年2月用途：三态门主要作为TTL电路与总线间的接口电路。E1E2E3公用总线工作时，E1、E2、E3分时接入高电平。第21页，课件共34页，创作于2023年2月集电极开路（OpenCollector)

的门（OC门）OC门在结构上将一般TTL门输出级的有源负载部分去除,输出级晶体管T5的集电极在集成电路内部不连接任何元件，直接作为输出端（集电极开路）。OC门在使用时，需要接一个上拉电阻RC(将RC和电源UCC连接在OC门的输出端)，RC的数值应根据负载的大小和要求选择。R1UccR2R3AFT1T2T5BC&OC与非门符号&或OC与非门电路第22页，课件共34页，创作于2023年2月OC门不但可以实现“线与”逻辑；还可以作为接口电路实现逻辑电平的转换。输出级&&&UCCF1F2F3FRCUCCRCT5T5T5第23页，课件共34页，创作于2023年2月施密特触发器特点1u0(V)ui(V)U－U＋0u0(V)ui(V)U－U＋0电压传输具有回差特性施密特触发器利用其输入信号达到某一特定的阈值时，输出电平会发生跃变的特点，对电路中输入的电信号可以进行波形整形、幅度鉴别及波形变换等。特点2施密特触发器门的符号：第24页，课件共34页，创作于2023年2月施密特触发器的功能第25页，课件共34页，创作于2023年2月常用时序逻辑电路时序逻辑电路的基本电路是触发器，它具有记忆功能。常用的时序逻辑电路除各种触发器之外，还有：存储器、寄存器、移位寄存器、锁存器、计数器等。第26页，课件共34页，创作于2023年2月逻辑门电路使用中的几个实际问题一、各种门电路之间的接口问题：由于每种器件的电压、电流参数不同，故需要接口电路。一般需要考虑：(1)驱动器件必须能对负载器件提供灌电流最大值；(2)驱动器件必须能对负载器件提供足够大拉电流；(3)驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范围内，包括高、低电压值。----电压兼容性问题。(4)其它，如：噪声容限、输入输出电容、开关速度等。扇出数问题第27页，课件共34页，创作于2023年2月1、CMOS门驱动TTL门只要电压参数兼容，不需要另加接口，仅按电流大小计算扇出数即可。例：74HC00与非门用来驱动一个基本的TTL反相器和六个74LS门电路。验算此时CMOS门是否过载？解：(1)查技术参数手册得：基本TTL门电路：IIL=1.6mA

六个74LS门的输入电流：IIL=6×0.4mA=2.4mA

总的输入电流：IIL(Total)=1.6mA+2.4mA=4mA(2)74HC00门的IOH=IOL=4mA，所以未过载。第28页，课件共34页，创作于2023年2月2、TTL门驱动CMOS门由技术参数手册知：TTL输入为低电平时，它的输出电压参数与CMOSHC的输入电压参数是不兼容的。如LSTTL的VOH(min)为2.7V，而HCCMOS的VIH(min)为3.5V。通常用上拉电阻RP接到VDD，可将TTL的输出高电平升到5V，上拉电阻的取值由负载器件的数目及TTL、CMOS的电流参数决定。由技术参数手册，TTL门驱动CMOSHCT时，由于电压参数兼容，不需要另加接口电路。常用CMOSHCT当作接口器件，以免除上拉电阻。第29页，课件共34页，创作于2023年2月二、门电路带负载时的接口问题1、用门电路直接驱动显示器件显示器件--发光二极管。电路如图：11/674HC04LEDR输入信号1LEDR输入信号VCC(a)(b)电路中串接限流电阻R以保护LED。图a：R=(VOH-VF)/ID图b：R=(VCC-VF-VOL)/ID其中：VF为LED正向压降，ID为LED的电流。第30页，课件共34页，创作于2023年2月2、门电路的机电性负载接口数字电路的机电控制对象：电机的位置和转速、继电器通断、阀门开闭、机械手的多参数控制，等等。继电器驱动电路：11/674HC0450Ω输入信号11/674HC0450Ω继电器继电器本身有额定电压、电流参数，一般情况须用运放以提升到必须的数-模电压和电流值。(也可用光电开关耦合)对小型继电器可将多个反相器并联作为驱动电路，如图。第31页，课件共34页，创作于2023年2月三、门电路使用中的抗干扰措施1、多余输入端处理原则：处理措施不可改变电路状态，要稳定可靠。做法：对TTL与非门，多余输入端通过上拉电阻(1～3KΩ)接电源正端；也可用输入接地反相器的输出高电位接到TTL与非门多余输入端。对CMOS门，多余输入端可根据需要接地（或非门），或直接接VDD(与非门)。第32页，课件共34页，创作于2023年2月2、去耦合滤波器

采用去耦合滤波器，通常用10～100μF的大电容与直流电源并联以滤去不需要的频率成分；对每一集成芯片加接0.1μF