2022年数字电子电路课程期末复习资料.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思数字电子电路期末复习资料一、数字电子电路的基础学问数字集成电路依据所用晶体管结构和工艺的不同,可以分为双极型集成电路和金属-氧化物 -半导体（ MOS ）集成电路两大类；前者的主要器件是双极型晶体管；后者使用的主要器件是 MOS 场效应管；循环码又称格雷码；循环码的构成原就是：相邻两个代码之间仅有一位取值不同；循环码的特点是,在代码传输的过程中引起的误差小；在数字电路中 ,1 位二进制数码0 和 1 不仅可以表示数值的大小,也可以表示两种不同的规律状态；二、规律变量与规律代数 反映事物规律关系的变量称为规律

2、变量；与非运算是将变量 A、B 先进行与运算,再将与运算的结果求反得到；同或运算表示的规律关系是：当两个输入变量A、B 取值相同时,输出为1；取值相异时,输出为 0；规律代数与、或、非三种基本规律运算；代入规章代入规章： 在任何一个规律等式中,假如将等式两边显现的全部同一变量都用一个函数代替之,就等式依旧成立；利用代入规章可以把基本公式推广为多变量的形式；反演规章名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思反演规章：对于任意一个函数Y,假如将式中全部的与、或运算对换,0、1 对换,原变量

3、、反变量对换,就得到函数Y 的反函数Y；利用反演规章可以直接得到一个函数的反函数；对偶规章对偶规章：如两个函数式相等,就它们的对偶式也相等；对于任意一个函数Y,假如将式中全部的与、或运算对换,0、1 对换,就得到一个新的表达式 Y ,Y 和 Y互为对偶式；一个规律函数可以用规律表达式、真值表、规律图、来描述；规律图是用规律符号表示规律关系的图形表示方法；真值表转换成规律表达式 真值表转换成规律表达式的一般步骤如下：波形图、卡诺图以及硬件描述语言（1）找出函数值为1 的变量取值组合,如表1-8 中的第行和第行；0 的写成（2）将这些变量取值组合分别写成乘积项：变量取值为1 的写成原变量、为反变量

4、；第行可写成AB、第行可写成AB；Y=AB+AB；（3）将各乘积项相加,即为表示该真值表功能的规律表达式最简的与或式应当是包含的最小项及其性质“ 与” 项个数最少, 且每个“ 与” 项中所含的变量个数最少；在一个规律函数 Y=f（A,B,C）中,假如一个乘积项含有全部的变量 A、B、C,且每个变量在乘积项中以原变量或以反变量的形式仅显现一次,那么,称这个乘积项是函数 Y 的最小项名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思最小项有如下性质：（1）每个最小项只有一组变量取值使它的值为1；如

5、最小项ABC 只有当 ABC 取值为 001 时,最小项 A BC 的值为 1,其它变量取值情形下,其值均为 0；（2）任意两个最小项的乘积为 0；（3）全部最小项之和为 1；（4）两个相邻的最小项之和可以合并成一项,并消去一对因子；卡诺图是一种最小项方格图,每一个小方格对应一个最小项,n 变量的规律函数有2 n 个最小项；卡诺图化简规律函数的一般步骤是：（1）依据变量数画出变量卡诺图；（2）作出函数卡诺图；（3）合并相邻项；（4）写出最简与 -或表达式；在规律函数的卡诺图中,约束项用“” 表示,可依据化简的需要,将其当“1” 处理,或将其当“0” 处理；便于判定化简结果的精确性,但大于 4

6、变量规律函数的化简不太直卡诺图化简法直观便利,观；三、电路硬件门电路的基础学问门电路中的半导体器件一般工作在开关状态；双极型以晶体二极管和三极管作为开关元件,单极型以MOS 管作为开关元件；两者相比,双极型晶体管集成电路工作速度高、驱动才能强、但功耗大、集成度低；MOS 集成电路集成度高、功耗低；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思电路中元器件参数的挑选满意下述条件：三极管输入高电平常三极管饱和导通,输入低电平时三极管截止；TTL （Transistor Transistor L

7、ogic ）是晶体管晶体管规律电路,它是由双极型三极管组成的集成电路；TTL 与非门的电气特性包括静态特性和动态特性；静态特性包括电压传输特性、输入特性和输出特性： 输入特性中包含输入伏安特性和输入负载特性,两种情形；输出特性分输出高电平和低电平TTL 与非门静态特性包括电压传输特性三个参数：输出高电平UOH、输出低电平UOL和阈值电压 UTH ；噪声容限指在保证输出高低电平在答应的变化范畴内,输入电平答应的波动范畴；TTL 与非门输出特性输入负载特性描述反相器输入电压随输入端外接电阻变化的关系；门电路的扇出系数说明门电路驱动同类门的个数；集电极开路门又称OC门,与典型的TTL 与非门相比,输

8、出级三极管的集电极开路了,故有集电极开路门之称；一般 TTL 门的输出只有两种状态：规律高电位和规律低电位；三态 TTL 门除了输出规律高电位和规律低电位以外,仍有第三种输出状态高阻（禁止）态；CMOS 电路功耗低、抗干扰才能强、电源电压适用范畴宽、扇出才能强；TTL电路推迟时间短、工作频率高；CMOS 电路余外输入端的处理：名师归纳总结 （1）CMOS 电路余外输入端不能悬空；第 4 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思（2）与门和与非门的余外输入端应接高电平；（3）或门和或非门的余外输入端应接低（

9、地）电平；TTL 电路余外输入端的处理：（1）TTL电路的输入负载特性说明输入端通过大电阻接地或悬空相当于规律高电平；（2）与门和与非门的余外输入端可通过大电阻接地、接高电平或悬空；（3）或门和或非门的余外输入端应接低电平或接地；四、组合电路的基础学问组合规律电路和时序规律电路是组成数字电路的两大类电路；组合电路特点、功能及应用组合电路任何时刻的输出仅仅取决于该时刻输入信号的状态,与电路原先的状态无关；组合电路 结构特点（1）不包含具有记忆（储备）功能的元件或电路；（2）不存在反馈回路；组合电路的分析就是依据给定的组合电路规律图,分析求解电路, 找出在输入信号作用下电路输出信号的变化规律,进而

10、说明组合电路的规律功能；编码器在数字电路中, 用二进制代码表示某一信息的过程称为编码,编码器；实现编码功能的电路称为名师归纳总结 依据 n 个变量可以组成2 n个状态的原理,如对N 个输入信号进行编码,就第 5 页,共 14 页N2n - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思十进制编码器是将十个输入信号编成对应的8421BCD码的电路；十进制编码器有十个输入信号 I 0I 9,四位二进制代码输出Y0Y 3,由于四位二进制代码可以表示十六种状态；译码 是将二进制代码所表示的信息翻译出来,实现译码功能的电路称为译码器；译码是

11、编码的逆过程；二进制译码器是将二进制代码翻译成对应输出信号的电路；依据n 个变量可以组成n 2个状态的原理,如有n 个输入信号, N 个输出信号,就N2n ；为了人们观看数字的需要,被翻译出来的信号需要直观地用数字显示出来；将译码器和显示器协作使用或直接驱动显示器的译码器称为显示译码器；显示器或称七段数码管；目前采纳较多的是七段字符数据挑选器 指能按需要从多个输入信号中挑选一个送到输出端的电路；加法器 是实现两个二进制数相加运算的基本单元电路；半加器是实现两个一位二进制数相加的电路,全加器是实现两个一位二进制数和来自 低位的进位信号三数相加的运算电路；全加器也称1 位加法器； 设两个相同位的加

12、数分别为Ai 和 Bi,低位的进位信号为Ci-1,Si 为本位和, ci 为进位；串行进位加法器： 该电路结构简洁, 由于是串行连接, 逐级完成运算, 但工作速度较慢；超前进位加法器除了含有求和电路之外,在内部增加了超前进位的电路,目的是提高工作速度；五、时序规律电路的基础学问时序规律电路的特点是：在任何时刻,电路的输出不仅取决于该时刻的输入,而且仍 取决于电路原先的状态；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思时序规律电路通常包含两大部分：储备电路和组合规律电路；或非门组成的基本

13、RS触发器简化特性表S 0 R 0 n+1 Q功能n Q保持0 1 0 置 0 1 0 1 置 1 1 1 * 0不答应注： 0 *表示触发器处于非定义状态与非门组成的基本 RS触发器简化特性表SRQn+1功能0 * 1不答应0 0 1 1 置 1 1 0 0 置 0 1 1 Qn保持注： 1 *表示触发器处于非定义状态；通常将有 CP 信号掌握的触发器称作时钟触发器；同步 同步 RS触发器的简化特性表CP S R RS触发器属于时钟触发器；Qn+1功能名师归纳总结 0 n Q保持第 7 页,共 14 页1 0 0 n Q保持1 0 1 0 置 0 1 1 0 1 置 1 1 1 1 * 1不

14、答应- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思注： 1 *表示触发器输出状态不确定；主从 JK 触发器简化特性表注：CP J K Qn+1功能Qn保持0 0 n Q保持0 1 0 置 0 1 0 1 置 1 1 1 Qn翻转表示 CP 下降沿, 表示任意值；边沿触发器又称作边沿触发的触发器；边沿触发器的种类较多,有维护堵塞型边沿触发器,有利用传输推迟时间的边沿触发器,仍有利用CMOS 传输门的边沿触发器等；它们有一个共同的特点,就是触发器的次态仅仅取决于时钟脉冲触发沿到达时刻的输入状态；时钟脉冲触发沿可以是上升沿或是下降沿

15、；与主从结构触发器相比,抗干扰才能强是边沿触发器的显著优点；察特性表可以看出Qn+1 是 S、R 和 Qn 的规律函数,同时也是具有约束项的函数；利用卡诺图法或公式法,不难求出相应的规律函数式Q n+1 = S + R Q nSR=0 （约束条件）上式称为 RS 触发器的特性方程；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思状态转换图 : RS触发器的状态转换图比如说触发器的现态是0,假如期望次态是1,那么只要满意转换条件S=1,R=0,在时钟脉冲的作用下将能实现转换；假如期望次态是0,

16、那么只要满意转换条件S=0,R= ,即 R 可以是 0 也可以是 1,在时钟脉冲的作用下将能实现转换；JK 触发器特性表J 0 K 0 Qnn+1 Q功能0 0 0 0 1 1 保持0 1 0 0 置 0 0 1 1 0 置 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1翻转1 Q1 1 0观看特性表可以看出n+1是 J、K 和 Qn 的规律函数；利用卡诺图法或公式法不难求出相应的规律函数式,即JK 触发器的特性方程Qn+ K QnQn+1 = J下图是 JK 触发器的状态转换图；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - -

17、- 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思JK 触发器的状态转换图D 触发器特性表D QQnQn+1功能D0 0 0 0 1 置 0 0 1 0 1 1 1 置 1 1 观看特性表可以看出n+1 是 D 和 Qn 的规律函数；不难求出相应的规律函数式,即触发器的特性方程Q n+1 =D下图是 D 触发器的状态转换图；D 触发器的状态转换图T 触发器名师归纳总结 凡在时钟脉冲作用下,规律功能符合下表所示特性表的触发器称T 触发器；第 10 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思T 触发器特性表T QnQn

18、+1功能T=1,0 0 0 保持0 1 1 1 0 1 翻转1 1 0 从特性表可以看出,T 触发器只有一个输入端T,当 T=0,触发器保持原状态,当触发器翻转；依据特性表可以写出T 触发器的特性方程Qn+1 = TQn+TQnT 触发器的状态转换图如下图所示；T 触发器的状态转换图从规律功能的角度将触发器分为RS触发器、 JK 触发器、 D 触发器和 T 触发器等四种类型,并且介绍了规律功能的三种描述方法：特性表、 特性方程和状态转换图；其中任一方法都能全面的反映触发器的规律功能；同步时序电路的分析步骤一般如下：1. 写驱动方程；即依据给定的规律图,写出各触发器的输入函数式；2. 写状态方程

19、；将驱动方程代入相应触发器的特性方程就可得到状态方程；3. 写输出方程；即依据给定的规律图,写出输出函数式；计数器和寄存器是典型的时序规律器件,应用特别广泛； 寄存器的功能是储备数据,移位寄存器除了可以储备数据外,仍可以实现数据的串行/并行转换或并行/串行转换、数据的处理和运算,也可以构成移位寄存器型计数器；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思计数器除了可以统计输入时钟脉冲的个数,仍可以实现分频、定时、 产生次序脉冲或序列脉冲；对于计数器和移位寄存器的中规模集成器件,应重点把握

20、其规律功能和应用；序列信号发生器的功能是能够在时钟脉冲CP 作用下,周期性地产生一组串行数字信号；它既可以由计数器加组合电路实现,也可以由移位寄存器加组合电路实现；用已有的中规模集成计数器可以构成任意进制计数器,构成方法主要采纳清零法,置数法,有时需要采纳级联法；六、储备器及可编程器件的基础学问只读储备器的特点是内部存放的数据是永久性的,或是半永久性的,在正常工作状态下,只能将储备器中存放的数据读出,而不能随便地修改其中的内容；只读储备器属于非易失性储备器,即在电源断电的情形下,储备器储备的内容也不会丢失；可擦可编程只读储备器可以分为紫外线可擦可编程ROM （简称 UVEPROM ）,电可擦可

21、编程 ROM（简称 EEPROM 或 E 2PROM ）和快闪储备器（ Flash Memory ）几种；它们的共同特点是储备器储备的数据是由用户编程,而且可以将由用户储备的数据擦除,重新编程；随机存取储备器又称随机读写储备器,简称RAM ；RAM在工作时,可以随时对任何一个指定地址进行读操作或写操作；向 RAM 中储备数据的操作称为写操作,从 RAM 中调出数据的操作称为读操作；从 RAM 中读取数据时,其中的内容不会被破坏；但是 RAM 属于易失性储备器,即当电源关断后,RAM 中储备的数据就会立刻丢失；RAM 可以分为静态RAM （SRAM ）和动态 RAM （DRAM ）两大类；静态R

22、AM 用触发器作为储备元件,只要不断电,储备的数据就能始终储存；动态RAM 用电容作为储备元件,由于电容存在漏电流,因此储备的数据不能保持长期,需要附加的刷新电路定时给电容补充泄漏的电荷,以保证不丢失储备的数据；静态 RAM 的优点是速度快,动态 RAM 的优点是集成度高,两者适用于不同的场合；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思七、 555 定时器的基础学问及应用555 定时器是一种多用途的数模混合集成电路,利用 号的产生和整形电路；555 定时器的功能表555 定时器可以构

23、成各种脉冲信输入 输出R D 高触发端 TH 输出端 uO 电 放电管 TD 状低触发端 TR （uI2）（ uI1）平 态0 L 导通2 11 V CCV CC L 导通3 32 11 V CCV CC 保持原状态 保持原状态3 32 11 V CCV CC H 截止3 32 11 V CCV CC H 截止3 3施密特触发器是一种应用特别广泛的脉冲电路,它可以将缓慢变化的输入信号波形变换为数字电路中常用的矩形脉冲信号；施密特触发器常用于脉冲波形的整形、变换和鉴幅；施密特触发器的输出波形就变为如下图所示的形式,顶部干扰对输出产生了不利影响；回差电压对整形电路的影响名师归纳总结 - - - -

24、 - - -第 13 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思单稳态触发器具有如下一些特点：1. 单稳态触发器具有两个输出状态,一个是稳态、另一个是暂稳态；2. 在外加信号的作用下,单稳态触发器能够从稳态翻转到暂稳态；3. 暂稳态是一个不能长期保持的状态,暂稳态维护一段时间,又自动返回稳态；暂稳 态维护时间由电路的定时元件参数打算；由于单稳态触发器具备上述特点,因此被广泛应用于脉冲整形、延时以及定时等场合；单稳态触发器每次电灯点亮的时间等于单稳态触发器输出脉冲的宽度t w；依据电路中给定的参数,tw的运算结果如下：tw1.1R1C1.1 10 6 100 10-6110S 接通电源后自己就会该电路不用外加触发信号,多谐振荡器是产生矩形脉冲的自激振荡器,产生肯定频率和幅值的矩形脉冲或方波；以上是数字电子电路课程中最基本和重要的学问；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页