电子课件-《电工与电子技术基础(第三版)》-A06-3734-第七章-数字电路

第七章数字电路§7—3 §7—1门电路§7—2 常用集成组合逻辑电路触发器§7—4 时序逻辑电路§7—1 门电路一、基本逻辑关系及其门电路1.与逻辑和与门（1）与逻辑1）与逻辑定义。只有当决定一个事件的所有条件都成立时，事件才会发生，这种逻辑关系称为与逻辑关系。2）运算规则。如果用Y来表示灯亮这个事件的发生与否，用A和B分别表示开关的状态，那么与逻辑关系可表示为：Y = A·B其中“·”为与逻辑的运算符号，“A·B”读作“A与B”。根据与逻辑的定义，若用“1”表示灯亮，“0”表示灯灭；用“1”表示开关闭合状态，“0”表示开关断开状态，可以得到与逻辑的运算规则：0·0=0 1·0=0 0·1=0 1·1=1开关控制与逻辑电路 （2）二极管与门电路二极管与门电路如图所示。二极管与门电路1）工作原理。只有当输入信号VA、VB均为高电平时，该电路的输出VY

才是高电平。因此，这个二极管电路对输出获得高电平而言，输入信号与输出信号之间具有与逻辑关系，该电路为与门电路。2）真值表和逻辑表达式。如果用“1”表示高电平，“0”表示低电平。用字母A、B来表示输入信号，字母Y表示输出信号。这种用1和0表示的所有可能的输入状态的取值和相应的输出状态的取值所组成的表格称为真值表。二极管与门输入、输出关系表与门的真值表（3）与门逻辑符号如图所示是两输入的与门逻辑符号。与门逻辑符号2.或逻辑和或门（1）或逻辑或逻辑可以表示为Y = A＋B式中“+”为或逻辑运算符号，“A＋B”读成“A或B”。开关控制或逻辑电路（2）二极管或门电路或门的逻辑符号如图所示。二极管组成的或门电路如图所示。由以上分析可知，这个电路只要输入信号有一个以上为高电平时，电路的输出就是高电平。或门的逻辑符号二极管组成的或门电路2）真值表和逻辑表达式。由表可将或门逻辑功能归纳为：“有1出1，全0出0”。或门的真值表所谓正逻辑，是指用电路的高电平代表逻辑1，低电平代表逻辑0。所谓负逻辑，是指用电路的低电平代表逻辑1，高电平代表逻辑0。逻辑门正逻辑电平关系表逻辑门负逻辑电平关系表

开关控制非逻辑电路（2）三极管非门电路非门的逻辑功能为：输入低电平时，输出为高电平；输入高电平时，输出为低电平。非门的逻辑表示式为：晶体三极管非门电路非门电路的真值表二、复合逻辑门复合逻辑门电路三、集成逻辑门电路所谓数字集成电路就是把电路元件都制作在一块芯片上的电路。数字集成门电路目前应用较多的有两类：TTL（晶体管-晶体管逻辑门电路）集成电路和CMOS（互补对称连接的金属-氧化物-半导体场效应管）集成电路。集成与非门电路外形图1.

TTL与非门如图所示是常用的TTL与非门电路及其逻辑符号。常用的TTL与非门电路及其逻辑符号a）TTL与非门电路 b）与非门逻辑符号集成电路中的多发射极晶体管

TTL与非门的外引线排列图 与非门电路的电压传输特性TTL与非门的主要参数2.集电极开路与非门（OC门）这种靠线的连接形成与功能的方式称为线与连接，即 集电极开路与非门（OC门）a）电路 b）逻辑符号 c）单个使用 d）多个使用3.三态门（TSL门）三态门的电路和逻辑符号如图a所示，三态门可以看作是由两个与非门和一个二极管组成的。，这种状态称为三态门的工作状态。三态门（TSL门）a）电路 b）逻辑符号三态门的逻辑真值表4.

MOS与非门（1）MOS管的开关特性MOS管的漏极D和源极S相当于一个开关。

NMOS场效应管及开关等效电路（2）CMOS与非门CMOS与非门又称为互补型MOS与非门，由NMOS和PMOS管共同组成。

CMOS与非门§7—2常用集成组合逻辑电路生活、生产中的十进制数显示实例形成十进制数显示示意框图一、逻辑代数的基本运算规则和基本定律1.逻辑代数的基本运算规则常用基本逻辑运算规则2.逻辑代数的基本定律逻辑代数的基本定律二、逻辑函数的化简1.并项法利用公式

将两个乘积项合并为一项，合并后消去一个互补的变量。例如，2.吸收法利用公式A+AB=A吸收多余的乘积项。例如，3.消去法利用公式

消去多余的因子。例如，4.配项法利用

可将某项拆成两项，然后再用上述方法进行化简。三、组合逻辑电路的分析1.组合逻辑电路的分析步骤（1）根据组合逻辑电路的逻辑图，逐级写出逻辑函数的表达式。（2）对表达式进行化简或变换，以得到最简的函数表达式。（3）根据最简的函数表达式，列出真值表。（4）分析真值表确定电路的逻辑功能。2.分析步骤示例试分析图所示逻辑电路的功能。a）逻辑电路图 b）异或门的图形符号四、常用集成组合逻辑电路1.常用数制（1）十进制数十进制数有10个不同的数码0、1、2、…、9，称它的基数为10。任何一个十进制数都可用这10个数码按一定规律排列起来表示。十进制的计数规律是“逢十进一”。（2）二进制数二进制数只有两个数码：0和1，它的基数为2，计数规律是“逢二进一”。一个二进制数也可以按权位展开，例如，1 101 = 1×23 + 1×22 + 0×21 + 1×20式中23、22、21、20就是对应数位的权。可见，四位二进制数的权分别为8、4、2、1。（3）十六进制数十六进制数有16个数码：0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F，它的基数为16，计数规律是“逢十六进一”。2.编码器把二进制数码0和1按一定的规律编排成一组组代码，并使每组代码具有一定的含义（如代表某个十进制数），这就叫作编码。能完成编码的数字电路称为编码器。（1）二-十进制编码器将十进制数字0~9编成二进制代码的电路称为二-十进制编码器，也称为BCD码编码器。8421BCD码的编码表8421编码器（2）优先编码器在实际应用中往往同时有多个信号输入编码器，这时编码器不可能对这些信号同时进行编码，而只能按信号的轻重缓急，即按输入信号的优先级别进行编码。具有这种功能的编码器就称为优先编码器。CT74LS147的外形图CT74LS147外引脚排列图

CT74LS147型优先编码器的编码表五、译码器和显示器1.二-十进制译码器将二进制代码译成十进制数码0~9的电路叫作二-十进制译码器。一个二-十进制代码有四位二进制代码，所以，这种译码器有四个输入端、十个输出端，通常也叫作4线-10线译码器。8421BCD码译码器逻辑电路图2.显示译码器七段显示器字形图（1）常用的数码显示器LED数字显示器又称数码管，它由七段发光二极管封装组成，它们排列成“日”字形。LED数码管各引脚说明如下：a、b、c、d、e、f、g——字形七段输入端；dp——小数点输入端；VCC——电源；GND——地。

LED数码管引脚

a）共阳极数码管 b）共阴极数码管LED数字显示器外形LED数码管内部发光二极管的接法有两种：共阳极或共阴极接法。LED数码管内部发光二极管的两种接法a）共阳极 b）共阴极LCD数码显示器2）液晶显示器。液晶显示器通常简称LCD。（2）BCD七段显示译码器BCD七段显示译码器能把“8421”二-十进制代码译成对应于数码管的七个字段信号，驱动数码管，显示出相应的十进制数码。CT74LS247的外形和引脚排列a）外形图 b）引脚排列图§7—3 触发器

“与非”型基本RS触发器

基本RS触发器真值表与非型基本RS触发器的逻辑符号（2）“或非”型基本RS触发器“或非”型基本RS触发器如图a所示。它由两个“或非”门交叉耦合组成。按照“或非”门的逻辑功能，“有1出0，全0出1。“或非”型基本RS触发器a）逻辑图 b）逻辑符号“或非”型基本RS触发器真值表

同步RS触发器的逻辑电路及逻辑符号a）逻辑图 b）逻辑符号（3）特性表、状态图综上所述，可以得到同步RS触发器的真值表，见表。同步RS触发器的真值表触发器的转换规律也可以用图形的方式形象地加以表示。这个图形就称为状态转换图，简称状态图。同步RS触发器的状态图如图所示。同步RS触发器的状态图二、JK触发器1.逻辑电路边沿JK触发器的逻辑电路和逻辑符号a）逻辑电路 b）图形符号

JK触发器的特性表见表。

JK触发器特性表由特性表可以得到JK触发器的特性方程：JK触发器的状态图如图所示。状态图

JK触发器的波形图若将J、K端连接作为T端，JK触发器就成为T触发器，如图所示。即：J = K = T

T触发器三、D触发器1.电路维持阻塞D触发器如图所示。图中与非门D1、D2组成基本RS触发器，D3、D4、D5、D6四个与非门组成控制门。维持阻塞D触发器a）逻辑图 b）逻辑符号2.工作原理CP = 0时，D3、D4被封锁，Q3 = Q4 = 1，触发器维持原状态不变。综上所述，D触发器的逻辑功能可以用表来表示。D触发器的特性表由特性表可以得到特性方程：D触发器的状态图如图所示。D触发器的状态图 D触发器的输入输出波形§7—4 时序逻辑电路一、计数器1.二进制计数器（1）电路异步二进制递增计数器的电路如图所示。它由三级JK触发器组成，由于J = K = 1，故而来一个触发脉冲，触发器状态翻转一次，Q端为各触发器的输出，C为进位输出。异步二进制递增计数器的逻辑电路（2）工作原理每向触发器CP端输入一个脉冲，触发器状态就翻转一次，即由上图可得到进位的表达式：按照计数器翻转规律，可直接得到计数器状态表，见表。三位异步二进制递增计数器状态表三位异步二进制递增计数器的波形2.二-五-十进制计数器（1）电路组成及引脚功能CT74LS290型二-五-十进制计数器由一个独立的一位二进制计数器和一个五进制计数器组成。CT74LS290型二-五-十进制计数器a）逻辑图CT74LS290型二-五-十进制计数器

b）外引线排列图 c）功能表（2）工作原理1）只输入计数脉冲C0，由Q0

输出，为二进制计数器。2）只输入计数脉冲C1，由Q3、Q2、Q1

端输出，为五进制计数器。五进制计数器的状态表3）将Q0

端与C1

端连接，计数脉冲从C0

端输入，从Q3、Q2、Q1、Q0

端输出，这就构成了8421码十进制计数器，如图所示，电路状态见表。

8421码十进制计数器十进制递增计数器状态表4）用CT74LS290构成六十进制计数器。为了得到六十进制计数器，可以将两片CT74LS290接成十进制的计数器串联起来，如图所示。两片CT74LS290接成六十进制的计数器二、寄存器