《数字电子技术基础与实训》高职全套教学课件

数字电子技术基础与实训1数字电子技术概述

2数制与编码

3逻辑运算

4逻辑函数

5逻辑函数化简

6二极管、三极管、MOS管开关特性

7基本逻辑门电路

8TTL逻辑门电路

9MOS逻辑门电路

10编码器

11译码器

12数据选择器

13加法器

14数值比较器

15组合逻辑电路分析

16组合逻辑电路设计

17基本RS触发器

18同步触发器

19主从触发器

20边沿触发器

21触发器逻辑功能及转换

22时序逻辑电路分析

23时序逻辑电路设计

24.1二进制计数器

24.2十进制计数器

24.3任意进制计数器

25数模转换器

26模数转换器

27半导体存储器

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数字电子

技术概述

数字电子技术全套可编辑PPT课件

日常生活中的方方面面都和数字电子技术有关目

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1.

数字电子技术的发展历程

2.

模拟信号与数字信号3.正逻辑和负逻辑数字电子技术是一门应用学科，它的发展包括：①产生：20世纪30年代在通讯技术（电报、电话）中首先引入二进制的信息存储技术。在1847年由英国科学家乔治.布尔(GeorgeBoole)创立布尔代数，在电子电路中得到应用，形成开关代数，并有一套完整的数字逻辑电路的分析和设计方法；1.数字电子技术的发展历程②初级阶段：20世纪40年代电子计算机中的应用，此时以电子管（真空管）作为基本器件。另外在电话交换和数字通讯方面也有应用；电子管（真空管）③第二阶段：20世纪60年代晶体管的出现，使得数字技术有一个飞跃发展，除了计算机、通讯领域应用外，在其它如测量领域得到应用；半导体三极管④第三阶段：20世纪70年代中期集成电路的出现，使得数字技术有了更广泛的应用，在各行各业如医疗、雷达、卫星等领域都得到应用；⑤第四阶段：20世纪70年代中期到80年代中期，微电子技术的发展，使得数字技术得到迅猛发展，产生了大规模和超大规模的集成数字芯片，应用在各行各业和我们的日常生活；⑥20世纪80年代中期以后，产生一些专用和通用的集成芯片，以及一些可编程的数字芯片，制作技术日益成熟，使得数字电路的设计具有模块化的特点，提高了设备的性能、适用性，并降低成本，这是数字电路今后发展的趋势。电子电路中的信号模拟信号数字信号表示模拟量的信号，模拟量是在时间和数值上都是连续的物理量，如速度、压力、温度等。表示数字量的信号，数字量是在时间和数值上都是离散的物理量，如电子表的秒信号，生产线上记录零件个数的记数信号等。2.模拟信号与数字信号模拟信号数字信号模拟信号包括正弦波信号和脉冲信号，脉冲信号包括矩形波（方波）、尖脉冲、锯齿冲等。数字信号包括电平型（不归0型）和脉冲型（归0型）。2.模拟信号与数字信号模拟电路：处理模拟信号的电路。如整流电路、放大电路等，注重研究输入和输出信号间的大小及相位关系。在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在放大区。数字电路：处理数字信号的电路。注重研究输入、输出信号之间的逻辑关系。在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用。数字电路抗干扰能力强，可靠性和准确性高。3.正逻辑和负逻辑数字信号的表示方式：(1)采用二值数字来表示，即0、1数字。0为逻辑0，1为逻辑1；(2)采用逻辑电平来表示，即高电平和低电平；(3)采用数字波形来表示。3.正逻辑和负逻辑正逻辑：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。负逻辑：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。正逻辑负逻辑3.正逻辑和负逻辑01既有模拟信号又有数字信号的电路称为什么电路？02人们日常生活中更愿意使用正逻辑还是负逻辑？思考数制与编码

数字电子技术日常生活中的数制和编码目

录

1.

常用的数制2.不同数制间的转换

3.二进制算数运算

4.常用的编码数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成方法以及按从低位到高位的进位规则进行计数称为进位计数制，简称数制。最常用的是十进制，除此之外在数字电路和计算机中常用的是二进制、八进制和十六进制。基数：在该进位制可能用到的数码个数。位权（位的权数）：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。1.常用的数制数码：0～9。

基数：10。

表示方式：()10或(

)D。

运算规律：逢十进一，即：9＋1＝10。

例如：(16.35)10或(16.35)D（1）十进制（Decimal）1.常用的数制十进制数的权展开式：（1）十进制（Decimal）1.常用的数制(16.35)D

=1×101+6×100+3×10-1+5×10-2

ki：称为数制的系数，表示第i位的系数，十进制ki的取值为0~9十个数，i取值从(n－1)～0的所有正整数到－1～－m的所有负整数;10i：表示第i位的权值，10为基数，即采用数码的个数;n、m：为正整数，n为整数部分的位数，m为小数部分的位数。数码：0、1。

基数：2。

表示方式：()2或(

)B。

运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。

例如：(101.01)2或(101.01)B（2）二进制（Binary）1.常用的数制二进制数的权展开式：（2）二进制（Binary）1.常用的数制(101.01)B

=1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2

ki：称为数制的系数，表示第i位的系数，二进制ki的取值为0~1二个数，i取值从(n－1)～0的所有正整数到－1～－m的所有负整数;2i：表示第i位的权值，2为基数，即采用数码的个数;n、m：为正整数，n为整数部分的位数，m为小数部分的位数。数码：0～7。

基数：8。

表示方式：()8或(

)O。

运算规律：逢八进一，即：7＋1＝10。

例如：(16.35)8或(16.35)O（3）八进制（Octal）1.常用的数制八进制数的权展开式：（3）八进制（Octal）1.常用的数制(16.35)O

=1×81+6×80+3×8-1+5×8-2

ki：称为数制的系数，表示第i位的系数，八进制ki的取值为0~7八个数，i取值从(n－1)～0的所有正整数到－1～－m的所有负整数;8i：表示第i位的权值，8为基数，即采用数码的个数;n、m：为正整数，n为整数部分的位数，m为小数部分的位数。数码：0～9，A～F。

基数：16。

表示方式：()16或(

)H。

运算规律：逢十六进一，即：F＋1＝10。

例如：(1A.25)16或(1A.25)H（4）十六进制（Hexadecimal）1.常用的数制十六进制数的权展开式：（4）十六进制（Hexadecimal）1.常用的数制(1A.25)H=1×161+10×160+2×16-1+5×16-2ki：称为数制的系数，表示第i位的系数，十六进制ki的取值为0~9，A~F十六个数，i取值从(n－1)～0的所有正整数到－1～－m的所有负整数;16i：表示第i位的权值，16为基数，即采用数码的个数;n、m：为正整数，n为整数部分的位数，m为小数部分的位数。1.常用的数制0～15个数码的不同进制表示DBOHDBOH000000008100010810001011910011192001002210101012A3001103311101113B4010004412110014C5010105513110115D6011006614111016E7011107715111117F1.常用的数制

最大数

四位二进制：

四位八进制：

四位十进制：

四位十六进制：思考(1111)B(7777)O(9999)D(FFFF)H数制转换：不同进制的数码之间的转换。2.数制转换（1）二、八、十六进制转换成十进制方法：将二进制数、八进制数和十六进制数按权展开，按十进制相加。(1A.25)H=1×161+10×160+2×16-1+5×16-2=26.14453125(16.35)O

=1×81+6×80+3×8-1+5×8-2=14.453125(101.01)B

=1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2=5.252.数制转换（2）十进制转换成二进制大连理工大学软件学院赖晓晨整数部分:将十进制的整数部分用基数2去除，保留余数，再用商除2，依次下去，直到商为0为止，其余数即为对应的二进制数的整数部分。（取余数自下而上）小数部分:将小数用基数2去乘，保留积的整数，再用积的小数继续乘2，依次下去，直到乘积是0或达到要求的精度，其积的整数部分即为对应的二进制数的小数部分。（取整数自上而下）2.数制转换（2）十进制转换成二进制大连理工大学软件学院赖晓晨(46.375)D＝(101110.011)B2.数制转换（3）二进制与八进制相互转换大连理工大学软件学院赖晓晨由于3位二进制数有8个状态，000~111，正好是八进制，故可以把二进制数进行分组。

二进制数000~111分别对应八进制0~7。二进制转换成八进制，3位二进制数分为一组，整数部分不够3位左侧补零，小数部分不够3位右侧补零。

(011101.010)2=(35.2)8八进制转换成二进制，1位八进制数等于3位二进制数，可去掉多余的零。(16.5)8

=(1110.101)22.数制转换（4）二进制与十六进制相互转换大连理工大学软件学院赖晓晨由于4位二进制数有16个状态，0000~1111，正好是十六进制，故可以把二进制数进行分组。二进制数0000~1111分别对应十六进制0~9、A~F。二进制转换成十六进制，4位二进制数分为一组，整数部分不够4位左侧补零，小数部分不够4位右侧补零。(01011101.0100)2=(5D.4)16十六进制转换成二进制，1位十六进制数等于4位二进制数，可去掉多余的零。(2A.6)16

=(00101010.0110)22.数制转换（5）十进制转换成八进制或十六进制大连理工大学软件学院赖晓晨若要将十进制转换成八进制或十六进制，可先将十进制转换成二进制，再分组，转换成八进制或十六进制。(67.25)10=(1000011.01)2=(103.2)8=(43.4)16（6）八进制和十六进制相互转换若要将八进制和十六进制相互转换，可先将八进制或十六进制转换成二进制，再转换成十六进制或八进制。(52.1)8=(101010.001)2=(2a.2)163.二进制算数运算大连理工大学软件学院赖晓晨二进制算术运算和十进制算术运算规则基本相同，区别是“逢二进一”。

1001＋010111101001－010101001001×01011001000010010000

0101101

3.二进制算数运算大连理工大学软件学院赖晓晨原码：二进制数的正负数值的表述是在二进制数码前加一位符号位，用“0”表示正数，用“1”表示负数，这种带符号位的二进制数码称为原码。例如：＋17的原码为010001，-17的原码为110001。3.二进制算数运算大连理工大学软件学院赖晓晨反码：反码通常是用来由原码求补码或者由补码求原码的过渡码。正数的反码与原码形同，负数的反码是对正数逐位取反，符号位保持为1。例如：＋17的原码为010001，反码为010001；

-17的原码为110001，反码为101110。3.二进制算数运算大连理工大学软件学院赖晓晨补码：补码是计算机把减法运算转化为加法运算的关键编码。正数的补码与原码形同，负数的补码是其反码加1。例如：＋17的原码为010001，反码为010001，补码为010001；-17的原码为110001，反码为101110，补码为101111。4.常用的编码大连理工大学软件学院赖晓晨数码：代表一个确切的数字，如二进制数，八进制数等

通常有数的意义，有大小之分。例如，数字1011

表示一千零一十一；代码：特定的二进制数码组，是不同信号的代号，不一

定有数的意义；编码：建立代码与信息之间一对一的关系称作编码。n

位二进制数可以组合成2n个不同的信息，给每个

信息规定一个具体码组，这种过程叫编码。例如，

1102可以表示11楼第2号房间。4.常用的编码大连理工大学软件学院赖晓晨编码：数字系统中常用的编码有两类，一类是二进制编码，另一类是二-十进制编码。另外无论二进制编码还是二-十进制编码，都可分成有权码（每位数码代表的权值固定）和无权码。4.常用的编码（1）二进制编码大连理工大学软件学院赖晓晨二进制编码包括自然码和循环码。自然码：有权码，每位代码都有固定权值，结构形式与二进制数完全相同，最大计数为2n-1，n为二进制数的位数。循环码：也叫格雷码，它是无权码，每位代码无固定权值，其组成是：最低位是0110循环；第二位是00111100循环；以此类推。特点：任何相邻的两个码组中，仅有一位代码不同，抗干扰能力强，主要用在计数器中。4.常用的编码（1）二进制编码大连理工大学软件学院赖晓晨十进制数自然二进制码循环二进制码十进制数自然二进制码循环二进制码0000000008100011001000100019100111012001000111010101111300110010111011111040100011012110010105010101111311011011601100101141110100170111010015111110004.常用的编码（2）二-十进制编码大连理工大学软件学院赖晓晨用4位二进制代码表示十进制的0～9个数码，即二-十进制的编码。4位二进制代码可以有0000～1111十六个状态，则表示0～9十个状态可以有多种编码形式，其中常用的有8421码、2421码、5211码、余3码、余3循环码等，其中8421码、2421码、5211码为有权码，即每一位的1都代表固定的值。4.常用的编码（2）二-十进制编码大连理工大学软件学院赖晓晨8421码：又称BCD码，是最常用的十进制编码。其每位的权为8、4、2、1，如(1101)2＝1×8＋1×4＋1×1＝13；2421码：每位的权为2、4、2、1，如(1101)2=1×2＋1×4＋1×1＝7。5211码：每位的权为5、2、1、1，如(1101)2=1×5＋1×2＋1×1＝8。4.常用的编码（2）二-十进制编码大连理工大学软件学院赖晓晨余3码：余3码不是有权码，由于它按二进制展开后十进制数比所表示的对应的十进制数大3。如0101表示的是2，其展开十进制数为5，故称为余3码。余3循环码：余3循环码是无权码，它的特点是相邻的两个代码之间只有一位状态不同。这在译码时不会出错（避免竞争－冒险）4.常用的编码（2）二-十进制编码大连理工大学软件学院赖晓晨8421码2421码5211码余3码余3码循环码000000000000000110010100010001000101000110200100010010001010111300110011010101100101401000100011101110100501011011100010001100601101100100110011101701111101110010101111810001110110110111110910011111111111001010权842124215211无无01

其他编码？02反码和补码的作用？思考逻辑运算

数字电子技术逻辑运算与日常生活中的运算的区别目

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1.

基本、常用逻辑运算

2.

基本、常用公式3.基本定理在数字电路中，1位二进制数码“0”和“1”不仅可以表示数量的大小，也可以表示事物的两种不同的逻辑状态，只有两种对立逻辑状态的逻辑关系，称为二值逻辑。1.基本、常用逻辑运算当二进制数码“0”和“1”表示二值逻辑，并按某种因果关系进行运算时，称为逻辑运算。逻辑运算与算术运算的本质区别是“0”和“1”没有数量的意义。故在逻辑运算中1+1=1(或运算）。1.基本、常用逻辑运算与运算也叫逻辑乘或逻辑与，即当所有的条件都满足时，事件才会发生，即“缺一不可”。1.基本、常用逻辑运算（1）与运算输入输出A意义B意义Y意义0断开0断开0灭0断开1闭合0灭1闭合0断开0灭1闭合1闭合1亮“有0出0，全1才出1”或运算也叫逻辑加或逻辑或，即当其中一个条件满足时，事件就会发生，即“有一即可”。1.基本、常用逻辑运算（2）或运算输入输出A意义B意义Y意义0断开0断开0灭0断开1闭合1亮1闭合0断开1亮1闭合1闭合1亮“有1出1，全0才出0”条件具备时，事件不发生；条件不具备时，事件发生，这种因果关系叫做逻辑非（逻辑求反）。1.基本、常用逻辑运算（3）非运算输入输出A意义Y意义0断开1亮1闭合0灭与非运算是先与运算后非运算的组合。1.基本、常用逻辑运算（4）与非运算输入输出ABY001011101110“有0出1，全1才出0”或非运算是先或运算后非运算的组合。1.基本、常用逻辑运算（5）或非运算输入输出ABY001010100110“有1出0，全0才出1”与或非运算是“先与后或再非”三种运算的组合。1.基本、常用逻辑运算（6）与或非运算输入输出ABCDY00001000110010100110010010101101101011101000110011101011011011000110101110011110两个输入逻辑变量取值不同时Y=1，即相同为“0”，不同为“1”。1.基本、常用逻辑运算（7）异或运算输入输出ABY000011101110两个输入变量取值相同时Y=1，即相同为“1”，不同为“0”。1.基本、常用逻辑运算（8）同或运算输入输出ABY0010101001112.基本、常用公式2.基本、常用公式2.基本、常用公式任何一个含有变量A的等式，如果将所有出现A的位置都用同一个逻辑函数G来替换，则等式仍然成立。利用代入定理可以证明一些公式，也可以将前面的两变量常用公式推广成多变量的公式。3.基本定理（1）代入定理若已知逻辑函数Y的逻辑式，则只要将Y式中所有的“.”换为“+”,“+”换为“.”，常量“0”换成“1”，“1”换成“0”，所有原变量（不带非号）变成反变量，所有反变量换成原变量，得到的新函数即为原函数Y的反函数（补函数）Y

。利用反演定律，可以求一个逻辑函数的反函数。3.基本定理（2）反演定理注意：1.

变换中必须保持先与后或的顺序；

2.对跨越两个或两个以上变量的“非号”要保

留不变。设Y是一个逻辑函数，如果将Y中所有的“+”换成“·”，“.”换成“+”，“1”换成“0”，“0”换成“1”，而变量保持不变，则所得的新的逻辑式YD称为Y的对偶式。3.基本定理（3）对偶规则01三变量的同或和异或运算表达式？02反演定理和对偶规则的区别。思考逻辑函数

数字电子技术数学函数目

录

1.

逻辑函数

2.

逻辑真值表3.逻辑图4.波形图5.各种方法转换6.最小项和最大项1.逻辑函数如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻辑函数。逻辑函数式：注意：逻辑函数中，输入是二值逻辑变量，

输出也是二值逻辑。2.逻辑真值表逻辑真值表就是采用一种表格来表示逻辑函数的运算关系，其中输入部分列出输入逻辑变量的所有可能取值的组合，输出部分根据逻辑函数得到相应的输出逻辑变量值。输入C输入B输入A输出Y000000100100011110001011110111113.逻辑图采用规定的图形符号构成逻辑函数运算关系的网络图形4.波形图表示输入输出变量动态变化的图形，反映了函数值随时间变化的规律，也称时序图。01以上不同表达形式的逻辑函数的功能？思考输入C输入B输入A输出Y000000100100011110001011110111115.各种方法转换逻辑函数式转换成真值表，只需将输入变量所有取值带入逻辑函数式中，得到对应的输出，最后列成表格即可。真值表转换成逻辑函数式的步骤：①找到真值表中输出为1的那些输入变量取值组合；②每组输入变量取值组合为乘积项，其中取值为1

的变量写成原变量，取值为0的变量写成反变量；

③乘积项相加得到逻辑函数式。（1）真值表与函数式的相互转换5.各种方法转换（1）真值表与函数式的相互转换逻辑函数式：输入C输入B输入A输出Y000000100100011110001011110111115.各种方法转换逻辑函数式与逻辑图相互转换：用逻辑符号代替逻辑函数中的逻辑关系，即可得到所求的逻辑图。根据逻辑门的输入输出关系，写出整个逻辑图的输入输出关系，得出输出的逻辑函数式。（2）逻辑函数式与逻辑图的相互转换5.各种方法转换（3）波形图与真值表的相互转换输入C输入B输入A输出Y000000100100011110001011110111116.最小项和最大项（1）最小项在n个变量的逻辑函数中，若m为包含n个变量的乘积项，而且这n个变量均以原变量或反变量的形式在m中出现且仅出现一次，则称m为该组变量的最小项。n变量的最小项有2n个。输入变量的每一组取值都能使且仅能使一个最小项取值等于1；反之，对于任意一个最小项只有一组输入变量取值能使其等于1。全体最小项之逻辑和为“1”。6.最小项和最大项（1）最小项6.最小项和最大项（1）最小项6.最小项和最大项（2）最大项在n个变量的逻辑函数中，若M为包含n个变量的和项，而且这n个变量均以原变量或反变量的形式在M中出现且仅出现一次，则称M为该组变量的最大项。n变量的最大项有2n个。输入变量的每一组取值都能使且仅能使一个最大项取值等于0；反之，对于任意一个最大项只有一组输入变量取值能使其等于0。全体最大项之逻辑积为“0”。6.最小项和最大项（2）最大项01四变量的最大项思考6.最小项和最大项（3）标准与或式若一个逻辑函数式全部由最小项之和的形式表示，则称该逻辑函数式为标准与或式。（4）标准或与式若一个逻辑函数式全部由最大项之积的形式表示，则称该逻辑函数式为标准或与式。逻辑函数化简

数字电子技术目

录

1.

公式化简法

2.

卡诺图化简法3.具有无关项的逻辑函数化简4.Multisim范例一个逻辑函数有多种不同形式的逻辑表达式，虽然描述的逻辑功能相同，但电路实现的复杂性和成本是不同的。逻辑表达式越简单，实现的电路越简单可靠，且低成本。因此在设计电路时必须将逻辑函数进行简化。公式法化简就是利用逻辑代数的一些定理、公式和运算规则，将逻辑函数进行简化。1.公式化简法1.公式化简法a.合并项法

b.吸收法c.消项法

d.消因子法

e.配项法2.卡诺图化简法卡诺图：将逻辑函数的真值表图形化，把真值表中的变量分成两组分别排列在行和列的方格中，构成二维图表。相邻项：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。卡诺图的构成：将n变量的全部最小项各用一个小方块表示，并使具有逻辑相邻性的最小项在几何位置上也相邻地排列起来，所得到的图形称为n变量最小项的卡诺图。2.卡诺图化简法2.卡诺图化简法2.卡诺图化简法2.卡诺图化简法N变量的卡诺图有N个相邻项。卡诺图具有很强的相邻性：（1）直观相邻性，只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，例如m0的相邻项为m1和m2。注意：m0和m3不相邻。2.卡诺图化简法N变量的卡诺图有N个相邻项。卡诺图具有很强的相邻性：（1）直观相邻性：例如m1的相邻项为m0、m5和m3。注意：m1和m4、m7不相邻；（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也具有相邻性，例如m4的相邻项为m0、m5、m6；m2的相邻项为m3、m6、m0。2.卡诺图化简法卡诺图具有很强的相邻性：（1）直观相邻性：例如m5的相邻项为m1、m4、m7、m13，注意：m5和m0、m3、m12、m15不相邻；（2）对边相邻性：例如m4的相邻项为m0、m5、m6、m12；m10的相邻项为m2、m8、m11、m14。01五变量的卡诺图？思考2.卡诺图化简法2.卡诺图化简法卡诺图性质：1、合并两个相邻最小项，可消去一个取值不同的变量；2、合并四个相邻最小项，可消去两个取值不同的变量；3、合并八个相邻最小项，可消去三个取值不同的变量；4、合并2n个相邻最小项，可消去n个取值不同的变量。

2.卡诺图化简法卡诺图性质：1、合并两个最小项，可消去一个取值不同的变量；2.卡诺图化简法卡诺图性质：2、合并四个最小项，可消去两个取值不同的变量；2.卡诺图化简法卡诺图性质：3、合并八个最小项，可消去三个取值不同的变量；2.卡诺图化简法卡诺图合并相邻最小项的原则：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、在新画的圈中至少要含有1个末被圈过的取值为1的方格，否则该圈是多余的。2.卡诺图化简法用卡诺图化简逻辑函数的步骤：1、作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：消去取之不同的变量；对于取值相同的变量，取值为1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。4、将所有与项进行逻辑加，即得化简后的逻辑函数。2.卡诺图化简法例题：化简Y(A、B、C、D)=∑m(0,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11)。2.卡诺图化简法例题：化简输入输出ABCY0

0

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13.具有无关项的逻辑函数化简约束项：在逻辑函数中，输入变量的取值不是任意的，受到限制。对输入变量取值所加的限制称为约束，被约束的项叫做约束项。×100010001（000、011、101、110、111）3.具有无关项的逻辑函数化简任意项：输入变量的某些取值对电路的功能没影响，这些项称为任意项。8421码00000100012001030011401005010160110701118100091001权8421取值任意：1010101111001101111011113.具有无关项的逻辑函数化简无关项：将约束项和任意项统称为无关项。即把这些最小项是否写入卡诺图对逻辑函数无影响。3.具有无关项的逻辑函数化简具有无关项的卡诺图化简逻辑函数步骤：1、将给定的逻辑函数的卡诺图画出来;2、将无关项中的最小项在卡诺图相应位置用“×”表示出来；3、化简时，根据需要无关项可以作为“1”也可作“0”处理，以得到相邻最小项矩形组合最大（包含“1”的个数最多）为原则。3.具有无关项的逻辑函数化简思考4.Multisim范例二极管、三极管、MOS管开关特性

数字电子技术高电平（“1”）如何实现？低电平（“0”）如何实现？高低电平如何控制？目

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1.

二极管开关特性

2.

三极管开关特性3.MOS管开关特性

高低电平实现原理电路在数字电路中，输入、输出都是二值逻辑，其高低电平用“1”和“0”表示。其高低电平的获得是通过开关电路来实现。单开关电路功耗较大，通常转变为互补开关电路二极管具有单向导电性，即外加正向电压时导通，简称正向导通；外加反向电压时截止（或断开），简称反向截止。1.二极管开关特性1.二极管开关特性

二极管的开关电路

高低电平实现原理电路2.三极管开关特性一、截止状态

当VI小于三极管发射结死区电压（0.7V）时，IB＝ICBO≈0，IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，三极管工作在截止区，可认为集电极c和发射极e之间是断开的，对应图中的A点。三极管工作在截止状态的条件：发射结反偏或小于死区电压。2.三极管开关特性二、放大状态

当VI为正值且大于三极管发射结死区电压时，三极管导通。此时若减小电阻Rb，则基极电流iB增加，发射极电流iC增加，输出电压VCE减小，工作点沿着图中负载曲线由A点至B点、C点、D点向上移动。电流iC和iB成正比例关系，故称为放大区。三极管工作在放大区，可认为集电极c和发射极e之间是导通的。2.三极管开关特性三、饱和状态

VI不变，继续减小电阻Rb，当VCE＝0.7V时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图中E点。继续减小电阻Rb，IB会继续增加，但IC不会再增加，三极管进入饱和状态，此时VCE≈0.3V。三极管工作在放大区，可认为集电极c和发射极e之间是导通的。2.三极管开关特性

高低电平实现原理电路2.三极管开关特性

晶体三极管开关电路思考

二极管的开关电路

晶体三极管的开关电路区别？3.MOS管开关特性MOS晶体管：金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-SemiConductor)结构的晶体管，有NMOS管和PMOS管之分。MOS晶体管结构图3.MOS管开关特性FinFET：鳍形场效应晶体管FinFET结构图3.MOS管开关特性增强NMOS晶体管增强PMOS晶体管3.MOS管开关特性3.MOS管开关特性MOS晶体管特性01二极管、三极管、MOS管的适用范围有何不同？02集成电路中大量使用MOS晶体管的原因？思考基本逻辑门电路

数字电子技术各种各样复杂的电路结构是如何实现的？目

录

1.

二极管与门

2.

二极管或门3.三极管非门4.DTL与非门1.二极管与门输入输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0.7V0.7V0.7V5V0101BLA0011输入0001输出

与逻辑真值表1412.二极管或门输入输出VA（V）VB（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V4.3V4.3V4.3V0101BLA0011输入0111输出

或逻辑真值表142二极管与门、或门143（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）输出电阻比较低、负载能力差。0.7V1.4V二极管与门、或门144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。3.三极管非门145输入输出VA（V）VL（V）0V5V5V0.3VLA01输入10输出非逻辑真值表4.DTL与非门146工作原理：（1）当A、B、C全接为高电平5V时，二极管D1～D3都截止，而D4、D5和三极管T导通，且三极管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0.3V时，则VP≈1V，从而使D4、D5和三极管T都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。4.DTL与非门147TTL逻辑门电路

数字电子技术各种各样复杂的电路结构是如何实现的？目

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1.TTL与非门

2.TTL非门3.TTL或非门4.TTL与或非门5.集成电路开路门6.三态门1.TTL与非门1.TTL与非门（1）输入全为高电平3.6V时T2、T3饱和导通，VC2=1V。由于T3饱和导通，输出电压为：VO=VCES3≈0.3V。T4和二极管D都截止。实现了与非门的逻辑功能：输入全为高电平时，输出为低电平。1.TTL与非门（2）输入有低电平0.3V时VB1=1V。T2、T3都截止。忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V。由于T4和D导通，所以：VO≈VCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6（V）实现了与非门的逻辑功能：输入有低电平时，输出为高电平。1.TTL与非门TTL与非门提高工作速度的原理（1）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。1.TTL与非门TTL与非门提高工作速度的原理（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。2.TTL非门3.TTL或非门4.TTL与或非门5.集成电路开路门（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，因为一旦形成VCC至GND的通路，将产生短路电流，烧毁电路。5.集成电路开路门（OC门）集电极开路门可以进行线与5.集成电路开路门（OC门）集电极开路门的应用：（1）实现线与5.集成电路开路门（OC门）集电极开路门的应用：（2）实现电平转换。输出高电平提升至10V。

5.集成电路开路门（OC门）集电极开路门的应用：（3）用做驱动器。提供较大电流。

6.三态门三态输出门结构及工作原理。（1）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，此为正常工作状态。（2）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。6.三态门三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。（1）组成单向总线，实现信号的分时单向传送。（2）组成双向总线，实现信号的分时双向传送MOS逻辑门电路

数字电子技术各种各样复杂的电路结构是如何实现的？6.CMOS或非门7.CMOS异或门8.CMOS三态门9.CMOS传输门10.Multisim实例

目

录1.

NMOS非门2.NMOS与非门3.NMOS或非门4.CMOS非门5.CMOS与非门

1.NMOS非门（1）当输入为高电平时，T1导通，T2也导通。两管的导通电阻RDS1<<RDS2，输出电压被T1下拉至低电平；（2）当输入为低电平时，T1截止，T2导通。输出电压被T2上拉至高电平。2.NMOS与非门（1）输入全为高电平时，T1和T2都导通，T3也导通，但T1、T2的等效电阻远小于T3的等效电阻，输出电压被T1和T2下拉至低电平；（2）输入至少有一个为低电平时T1、T2至少有一个截止，T3导通，输出电压被T3上拉至高电平。3.NMOS或非门（1）输入全为低电平时，T1和T2截止，T3导通，输出电压被上拉至高电平；（2）输入至少有一个为高电平时，T1和T2至少有一个导通，T3导通，但T1和T2的等效电阻远小于T3的等效电阻，输出电压被T1或（和）T2下拉至低电平。4.CMOS非门（1）输入为低电平时，TN截止，TP导通，输出被TP上拉至高电平；（2）输入为高电平时，TN导通，TP截止，输出被TN下拉至低电平。4.CMOS非门4.CMOS非门由于CMOS非门电路工作时总有一个管子导通，所以当带电容负载时，给电容充电和放电都比较快。CMOS非门的平均传输延迟时间约为10ns。5.CMOS与非门（1）输入全为高电平时，TN1和TN2都导通，TP1和TP2都截止，输出被下拉至低电平；（2）输入至少有一个为低电平时，TN1和TN2至少有一个截止，TP1和TP2至少有一个导通，输出被TP1或（和）TP2上拉至高电平。6.CMOS或非门（1）输入至少有一个为高电平时，TN1和TN2至少有一个导通，TP1和TP2至少有一个截止，输出被下拉至低电平；（2）输入全为低电平时，TN1和TN2都截止，TP1和TP2都导通，输出被上拉至高电平。7.CMOS异或门8.CMOS三态门（1）当EN=0时，TP2和TN2同时导通，正常的非门；（2）当EN=1时，TP2和TN2同时截止，对于输出L来说，连接至VDD和GND的通路全部断开，输出为高阻状态。9.CMOS传输门（1）当C接高电平VDD，C´接低电平0V时，若Vi在0V～VDD的范围变化，TN、TP至少有一个导通，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，C´接高电平VDD，Vi在0V～VDD的范围变化时，TN和TP都截止，输出呈高阻状态，相当于开关断开。10.Multisim实例10.Multisim实例10.Multisim实例10.Multisim实例10.Multisim实例10.Multisim实例10.Multisim实例多余输入端的处理：（1）对于与门、与非门，多余输入端应接高电平。如直接接电源正端，在前级驱动能力允许时，也可以与有用的输入端并联使用。（2）对于或门、或非门，多余输入端应接低电平，比如直接接地；也可以与有用的输入端并联使用。3．一端消去或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。2．任一条线一端上的小圆圈移到另一端，其逻辑关系不变。1．逻辑图中任一条线的两端同时加上或消去小圆圈，其逻辑关系不变。NMOS结构的门电路和CMOS结构的门电路，二者各自优缺点？思考编码器

数字电子技术编码、译码（谍战）目

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1.

普通编码器

2.

优先编码器

3.

优先编码器应用4.其他编码器5.Multisim范例编码：为了区分一系列不同的事物，将其中的每个事物用二值代码表示。编码器：由于在二值逻辑电路中，信号是以高低电平给出的，故编码器就是把输入的每一个高低电平信号变成一个对应的二进制代码。编码器分为普通编码器和优先权编码器。根据进制可分为二进制编码器和二~十进制编码器。1.普通编码器三位二进制普通编码器，I0~I7为信号输入端，高电平有效；Y2Y1Y0为输出端，由于输入端为8个，输出端为3个，故也叫做8线－3线编码器1.普通编码器普通编码器特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。1.普通编码器2.优先编码器普通编码器每次只能输入一个信号。而优先编码器可以同时输入几个信号，但在设计时已经将各输入信号的优先顺序排好。当几个信号同时输入时，优先权最高的信号优先编码。2.优先编码器输入：I7´~I0´，低电平有效，I7´优先权最高，…I0´优先权最低。S´：选通输入端。当S´＝1时，所有输出端均被锁定在高电平，选通无效。当S´＝0，选通有效，编码器正常工作。2.优先编码器输出：Y2´~Y0´，反码输出。YS´：选通输出端，为0时，电路工作但无有效编码输入；YEX´：扩展端，为0时，电路工作且有有效编码输入。不可能出现00工作，且有输入01工作，但无输入10不工作11状态2.优先编码器3.优先编码器应用应用要求：用74HC148接成16线~4线优先编码器，将A15´~A0´共16个低电平输入信号编为0000~1111，其中A15´的优先权最高，A0´的优先权最低。应用解答：要求16个输入端，每个74HC148只有8个输入端，两片正好16个输入端，满足输入端的要求；3.优先编码器应用应用解答：根据优先权的要求，若第一片的优先级比第二片高，则第一片的输入为A15´~A8´，第二片的输入为A7´~A0´。当第一片工作，且有输入信号时，第二片必须禁止工作，也就是使得第二片的S＝1。只有当第一片无输入信号时，第二片才可以工作，即S＝0。3.优先编码器应用当第一片工作，且有输入信号时，第二片必须禁止工作，也就是使得第二片的S＝1。只有当第一片无输入信号时，第二片才可以工作，即S＝0。将第一片的YS接到第二片的S上3.优先编码器应用3.优先编码器应用应用解答：由于74HC148禁止工作或允许工作而无输入信号时，输出端的状态为111，故输出四位二进制代码的低三位可由两片输出端与非构成。3.优先编码器应用应用解答：由于74HC148输出端只有3个，根据要求输出为4线，必须借用第一片的扩展端YEX´。由于有输入时，YEX´＝0，无输入时YEX´＝1，故加反相器可作输出四位二进制数码的最高位，该最高位的作用为区分8个高优先权输入信号和8个低优先权输入信号的编码。3.优先编码器应用3.优先编码器应用假设A15´=0，第一片148的输出为：Y2´~Y0´=000;YS´=1、YEX´=0，则Z3Z2Z1Z0=1111。假设A15´~A9´=1111111，A8´=0，第一片148的输出为：Y2´~Y0´=111、YS´=1、YEX´=0，第二片148的输出为：Y2´~Y0´=111，则Z3Z2Z1Z0=1000。假设A15´~A7´=111111111，A6´=0，第一片148的输出为：Y2´~Y0´=111、YS´=0、YEX´=1，第二片148的输出为：Y2´~Y0´=001，则Z3Z2Z1Z0=0110。4.其他编码器二－十进制优先编码器，即将十个信号编成10个BCD代码。I9´～I0´为10个输入信号，I9´的优先权最高，I0´的优先权最低；Y3´～Y0´为四位二进制BCD码的输出端4.其他编码器注：1.当I0´有输入信号，其他输入为高电平，输出Y3´～Y0´＝1111；I0´这一列没有列出。2.输出代码为对应二进制BCD码的反码，如I6´＝0时，输出为Y3´～Y0´＝1001，为0110的反码。5.Multisim范例5.Multisim范例5.Multisim范例5.Multisim范例思考键控8421BCD码编码器译码器

数字电子技术编码、译码（谍战）目

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1.

二进制译码器

2.

二~十进制译码器

3.

显示译码器4.Multisim范例5.译码器应用译码器就是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号，和编码器逆过程。常用的译码器分为二进制译码器、二~十进制译码器和显示译码器。将N位二进制代码译成2N个高低电平信号，称为N线~2N线译码器。如N＝2,则可译22＝4个高低电平信号，称为2线~4线译码器。如N＝3,则可译23＝8个高低电平信号，称为3线~8线译码器。1.二进制译码器2线~4线译码器输出输入11110111101111011110××000001010011Y0Y1Y2Y3EI

A

B2线—4线译码器真值表1.二进制译码器2线~4线译码器1.二进制译码器3线~8线译码器1.二进制译码器3线~8线译码器01010100000×××1001.二进制译码器3线~8线译码器最小项译码器1.二进制译码器3线~8线译码器1.二进制译码器3线~8线译码器74138输入输出G1G2AG2BA2A1A0Y0´

Y1´

Y2´

Y3´

Y4´

Y5´

Y6´

Y7´

×1×××10××100100100100100100100100×××××××××00000101001110010111011111111111111111111111111101111111101111111101111111101111111101111111101111111101111111102.二~十进制译码器二~十进制译码器就是将10个BCD代码译成10个高低电平的输出信号，BCD码以外的伪码（1010～1111），输出均无低电平信号产生。3.显示译码器数字显示器分类：按显示方式分，有字型重叠式、点阵式、分段式（七段式）等。按发光物质分，有发光二极管(LED)式、荧光式、液晶显示(LCD)等。点阵式LED显示器七段式LED显示器液晶显示(LCD)3.显示译码器七段式LED显示器3.显示译码器七段式LED显示器共阳极共阴极5V5V5V5V5V5V5V0V5V0V5V5V5V5V5V5V0V5V3.显示译码器七段式LED显示器共阴极数码管BS201A若显示某一数字，如“3”，则abcdg＝11111，fe＝00。0V5V5V5V5V0V0V5V3.显示译码器七段式LED显示器的真值表输入输出数字A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg字形0000011111101000101100002001011011013001111110014010001100115010110110116011000111117011111100008100011111119100111100111010100001101111011001100112110001000111311011001011141110000111115111100000003.显示译码器七段式LED显示器从真值表画出Ya～Yg的卡诺图，圈“0”然后求反可得各输出端的逻辑式3.显示译码器七段式LED显示器七段显示译码器，不是最小项译码器，它是将4位BCD码译成7个代码，广义上也是译码器。3.显示译码器7448就是按照上面的逻辑式设计，并添加一些附加控制端和输出端的集成BCD七段显示译码器3.显示译码器A3~A0：四位BCD码的输入端；a～g：驱动数码管七段字符的7个输出端；LT

：灯测试输入端；RBI

：灭零输入；RI/RBO：灭灯输入/灭零输出。3.显示译码器灯测试输入端LT´：当LT´＝0时，Ya~Yg全部置为1，使得数码管显示“8”。其作用为测试每一段是否能被点亮，平时应LT´＝1。11111110000000000000000000011111000BI3.显示译码器灭零输入RBI´：当A3A2A1A0＝0000时，若RBI´＝0，则Ya~Yg全部置为0，灭灯。其作用为把不希望显示的零灭掉。灭零输入RBI´实际上是准备灭灯，是否灭灯取决于A3A2A1A0的取值3.显示译码器灭灯输入/灭零输出RI´/RBO´：当做为输入端时，若RI´/RBO´＝0，无论输入A3A2A1A0为何种状态，数码管熄灭，称灭灯输入控制端；当做为输出端时，只有当A3A2A1A0＝0000，且灭零输入信号RBI´＝0时，RI´/RBO´＝0，表示译码器将本来应该显示的零熄灭了。即做输出端时，表明灭零了。1111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111110011000110100110010100011100101000011110000000000000000000001111111abcdefg输出1111111111111111001BI/RBO输入/输出0123456789101112131415灭灯灭零试灯功能（输入）111×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×××100×LTRBI显示字形输入0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111××××0000××××A3A2A1A0

七段显示译码器7448的功能表3.显示译码器3.显示译码器将RI´/RBO´和RBI´配合使用，可以实现多位数显示时的“无效0消隐”功能。4.Multisim范例4.Multisim范例4.Multisim范例4.Multisim范例5.译码器应用用两片74138扩展为4线—16线译码器若A3A2A1A0=0101，则

Y15´~Y8´=11111111，Y7´~Y0´=11011111；若A3A2A1A0=1011，则

Y15´~Y8´=11110111，Y7´~Y0´=11111111。是否存在优先译码器？思考之所以存在优先编码器是因为编码器是一个多路输入模式，多个输入之间可以存在优先级。而译码器输入的所有信号是一个整体，不存在优先级。数据选择器

数字电子技术目

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1.

数据选择器

2.

数据分配器

3.Multisim范例