第12章门电路和组合逻辑电路jhlee.ppt

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1、第12章门电路和组合逻辑电路jhlee现在学习的是第1页，共53页第第12章章 组合逻辑电路组合逻辑电路现在学习的是第2页，共53页12.1 12.1 脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号12.2 12.2 基本门电路基本门电路基本门电路基本门电路 12.3 12.3 逻辑代数基础逻辑代数基础 12.4 12.4 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计现在学习的是第3页，共53页12.1 脉冲信号脉冲信号现在学习的是第4页，共53页模拟信号：模拟信号：模拟信号：模拟信号：随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续

2、变化的信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号电子电路中的信号电子电路中的信号12.1.1.模拟信号模拟信号正弦波信号正弦波信号t t三角波信号三角波信号t t现在学习的是第5页，共53页 处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路。如整流电路、如整流电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出信号间的放大电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。大小及相位关系。在模拟电路中在模拟电路中在模拟电路中在模拟电路中，三极管通常工作在放大区。三极管通常工作在放大区。12.1.2.2.脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号 是

3、一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。尖顶波尖顶波t矩形波矩形波t现在学习的是第6页，共53页12.2 基本门电路基本门电路现在学习的是第7页，共53页 UiUoKUccRK开开输出高电平输出高电平K闭闭输出低电平输出低电平输入信号控制开关状态可用二极管和三极管代替可用二极管和三极管代替12.2.1 12.2.1 晶体管的开关作用晶体管的开关作用晶体管的开关作用晶体管的开关作用现在学习的是第8页，共53页R12.2.1 晶体管的开关作用晶体管的开关作用（1）二极管的开关特性二极管的开关特性导通导通截止截止相当于相当于开关断开开关断开相当于相当于开关闭合开关闭合S3V

4、0VSRRD3V0V现在学习的是第9页，共53页（2）三极管的开关特性三极管的开关特性饱和饱和截止截止截止截止3V0VuO 0相当于相当于开关断开开关断开相当于相当于开关闭合开关闭合uO UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V现在学习的是第10页，共53页 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。号的通过或不通过。门电路的输入

5、和输出之间存在一定的逻辑关系门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关因果关系系)，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门电路逻辑门电路。12.2.2 逻辑门电路的基本概念逻辑门电路的基本概念 基本逻辑关系为基本逻辑关系为“与与”、“或或”、“非非”三三种。种。现在学习的是第11页，共53页220V+-设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”0”表示，开关闭表示，开关闭表示，开关闭表示，开关闭合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用 逻辑逻辑逻辑逻辑“1”1”表示。表示。表示。表示。逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑

6、表达式：Y=A B1.“与与”逻辑关系逻辑关系 “与与与与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。该事件才发生。该事件才发生。该事件才发生。000101110100ABYBYA状态表状态表状态表状态表现在学习的是第12页，共53页BY220VA+-2.“或或”逻辑关系逻辑关系 “或或或或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发

7、生。时，该事件就发生。时，该事件就发生。时，该事件就发生。逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A+B真值表真值表真值表真值表000111110110ABY现在学习的是第13页，共53页3.“非非”逻辑关系逻辑关系 “非非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A状态表状态表101AY0Y220VA+-R现在学习的是第14页，共53页 由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。出信号都是用电位（或称电平）

8、的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。一定的变化范围。12.2.3 分立元件逻辑门电路分立元件逻辑门电路 门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门等。门等。门等。门等。门电路的概念门电路的概念现在学习的是第15页，共53页 电平的高低一般用“1”

9、和“0”两种状态区别，若规定高电平为“1”，低电平为“0”则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。100VUCC高电平低电平现在学习的是第16页，共53页1.二极管二极管“与与”门电路门电路（1）电路电路（2）工作原理工作原理输入输入A、B、C全为高电平全为高电平“1”，输出输出 Y 为为“1”。输入输入A、B、C不全为不全为“1”，输出输出 Y 为为“0”。0V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“与与”门逻辑状态表门逻辑状态表0V3V现在学习的是第17页，共53页（

10、3）逻辑关系：逻辑关系：“与与”逻辑逻辑即：有即：有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”Y=A B C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑符号：逻辑符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“与与”门逻辑状态表门逻辑状态表1.二极管二极管“与与”门电路门电路现在学习的是第18页，共53页2.二极管二极管“或或”门电路门电路 （1）电路电路电路电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“或或”门逻辑状态表门逻辑状态表3V3VU-12VRDADCABYDBC（2 2）工作原理工作原理工

11、作原理工作原理输入输入A、B、C全为低电平全为低电平“0”，输出输出 Y 为为“0”。输入输入A、B、C有一个为有一个为“1”，输出输出 Y 为为“1”。现在学习的是第19页，共53页2.二二极管极管“或或”门电路门电路（3）逻辑关系逻辑关系：“或或”逻辑逻辑即：有即：有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”Y=A+B+C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑符号：逻辑符号：ABYC 100000011101111011001011101011111ABYC“或或”门逻辑状态表门逻辑状态表现在学习的是第20页，共53页3.晶体管晶体管“非非”门电路门电路+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0截止截止

12、截止截止饱和饱和逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A“0”10“1”“0”“1”AY“非非”门逻辑状态表门逻辑状态表逻辑符号逻辑符号1AY现在学习的是第21页，共53页1.“1.“与非与非与非与非”门电路门电路门电路门电路有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”“与与”门门&ABCY&ABC“与非与非”门门00010011101111011001011101011110ABYC“与非与非”门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式：逻辑表达式：1Y“非非”门门12.2.4 基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合现在学习的是第22页，共53页CMOS“CMOS“与非与非与非与非”门电路门电

13、路门电路门电路UDDT3T2AYT1BT4NMOS晶体管晶体管两管串联两管串联驱动管驱动管PMOS晶体管晶体管两管并联两管并联负载管负载管现在学习的是第23页，共53页A1YB1导通导通电阻很低电阻很低截止截止电阻很高电阻很高0 CMOS“CMOS“与非与非与非与非”门电路门电路门电路门电路UDDT3T4T2T1现在学习的是第24页，共53页A0B1截止截止电阻很高电阻很高导通导通电阻很低电阻很低1 CMOS“CMOS“与非与非与非与非”门电路门电路门电路门电路UDDT3T4T2T1Y现在学习的是第25页，共53页2.“2.“或非或非或非或非”门电路门电路门电路门电路有有“1”出出“0”，全，

14、全“0”出出“1”1Y“非非”门门00010010101011001000011001001110ABYC“或非或非”门逻辑状态表门逻辑状态表“或或”门门ABC 1“或非或非”门门YABC 1Y=A+B+C逻辑表达式：逻辑表达式：现在学习的是第26页，共53页A0B1导通导通截止截止Y0CMOS“或非或非或非或非”门电路门电路门电路门电路UDDT3T2T1T4现在学习的是第27页，共53页例例例例1 1：根据输入波形画出输出波形：根据输入波形画出输出波形：根据输入波形画出输出波形：根据输入波形画出输出波形ABY1有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0

15、”&ABY1 1ABY2Y2现在学习的是第28页，共53页例例例例2：根据输入波形画出输出波形：根据输入波形画出输出波形：根据输入波形画出输出波形：根据输入波形画出输出波形&ABY1 1ABY3 1ABY4&ABY2ABY1Y2Y3Y4信号输入端信号输入端控制端控制端控制端为控制端为高电平高电平时，时，与门、与非门开门与门、与非门开门控制端为控制端为低电平低电平时，时，或门、或非门开门或门、或非门开门现在学习的是第29页，共53页12.3 逻辑代数逻辑代数现在学习的是第30页，共53页 逻辑代数逻辑代数逻辑代数逻辑代数（又称布尔代数），（又称布尔代数），它是分析设计逻辑它是分析设计逻辑它是分析

16、设计逻辑它是分析设计逻辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，示变量，示变量，示变量，但变量的取值只有但变量的取值只有但变量的取值只有但变量的取值只有“0”0”，“1”两种，分两种，分别称为逻辑别称为逻辑“0”和逻辑和逻辑和逻辑和逻辑“1”1”。这里这里这里这里“0”0”和和和和“1”并并并并不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状不表示数量的大

17、小，而是表示两种相互对立的逻辑状态。态。态。态。逻辑代数所表示的是逻辑代数所表示的是逻辑关系逻辑关系，而不是数而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别量关系。这是它与普通代数的本质区别。现在学习的是第31页，共53页1.常量常量与变量的关系与变量的关系2.2.逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则自等律自等律0-1律律重叠律重叠律还原律还原律互补律互补律交换律交换律现在学习的是第32页，共53页2.2.逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则普通代数普通代数不适用！不适用！证证证证:结合律结合律

18、分配律分配律A+1=1 A A=A.现在学习的是第33页，共53页110011111100反演律反演律列状态表证明：列状态表证明：AB00011011111001000000吸收律吸收律(1)A+AB=A (2)A(A+B)=A对偶式对偶式现在学习的是第34页，共53页12.4 组合逻辑电路的分析与设组合逻辑电路的分析与设计计现在学习的是第35页，共53页 组合逻辑电路：组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状任何时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。以前的电路状态无关。组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图X X1 1X Xn n

19、X X2 2Y Y2 2Y Y1 1Y Yn n.组合逻辑电路组合逻辑电路输入输入输出输出现在学习的是第36页，共53页组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析入入“同同”出出“0”，入，入“异异”出出“1”000ABY“异或异或”门逻辑状态表门逻辑状态表011101110逻辑表达式：逻辑表达式：Y=AB+AB&BAYY3Y2Y11ABY“异或异或”门门+=A B现在学习的是第37页，共53页1、由输入变量开始，逐级推导各门电、由输入变量开始，逐级推导各门电路输出路输出2、利用逻辑代数对输出结果进行化简、利用逻辑代数对输出结果进行化简3、列出真值表、列出真值表4

20、、确定电路的逻辑功能、确定电路的逻辑功能组合逻辑电路分析步骤组合逻辑电路分析步骤现在学习的是第38页，共53页5.“5.“同或同或同或同或”门电路门电路门电路门电路入入“异异”出出“0”，入，入“同同”出出“1”001ABY“同或同或”门逻辑状态表门逻辑状态表010100111ABY“同或同或”门门BAYY3Y2Y1 1 1 1 1逻辑表达式：逻辑表达式：Y=AB+AB=A B现在学习的是第39页，共53页1、根据逻辑功能列真值表、根据逻辑功能列真值表2、根据真值表写逻辑表达式、根据真值表写逻辑表达式3、根据逻辑表达式画出逻辑电路、根据逻辑表达式画出逻辑电路组合逻辑电路设计步骤组合逻辑电路设计

21、步骤现在学习的是第40页，共53页1.二进制二进制 十进制：十进制：十进制：十进制：0909十个数码，十个数码，“逢十进一逢十进一”。常用的组合逻辑电路有常用的组合逻辑电路有常用的组合逻辑电路有常用的组合逻辑电路有加法器加法器加法器加法器、编码器编码器编码器编码器、译码译码译码译码器器器器、数据分配器和多路选择器等。、数据分配器和多路选择器等。在数字电路中，为了把电路的两个状态在数字电路中，为了把电路的两个状态(“1”“1”态和态和态和态和“0”0”态态态态)与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用二进制二进制二进制二进制。二进制：二进制：二进制：二进制

22、：0 0，1两个数码，两个数码，两个数码，两个数码，“逢二进一逢二进一逢二进一逢二进一”。加法器加法器现在学习的是第41页，共53页加法器加法器:实现二进制加法运算的电路实现二进制加法运算的电路进位进位进位进位如：如：0 0 0 0 11+10101010不考虑低位来的进位半加器实现半加器实现要考虑低位要考虑低位来的进位来的进位全加器实现全加器实现现在学习的是第42页，共53页2.半加器半加器 半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。低位的进位。低位的进位

23、。低位的进位。AB两个输入两个输入表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数两个输出两个输出SC表示半加和表示半加和表示向高位的进位表示向高位的进位逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：半加器：半加器：半加器：半加器：COABSC 现在学习的是第43页，共53页半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1逻辑表达式逻辑表达式逻辑图逻辑图&=1.ABSC现在学习的是第44页，共53页3.全加器全加器输入输入Ai表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数BiCi-1表示低位来的进位表示低位来的进位输出输出表示本

24、位和表示本位和表示向高位的进位表示向高位的进位CiSi 全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。低位的进位。逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：全加器：全加器：全加器：全加器：AiBiCi-1SiCiCOCO CICI现在学习的是第45页，共53页(1)(1)列逻辑状态表列逻辑状态表(2)(2)写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式Ai Bi Ci-1 Si Ci 0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1现在学习的是第46页，共5

25、3页逻辑图逻辑图&=11AiCiSiCi-1Bi&半加器构成的全加器半加器构成的全加器1BiAiCi-1SiCiC COO C COO 现在学习的是第47页，共53页电工学(少学时)电子部分总结n第8章半导体器件1、本征半导体、杂质半导体（N型、P型）PN结形成与特性：内电场方向；扩散运动 ；漂移运动；PN结正向和反向特性2、半导体二极管 I-V特性（实际、近似和理想特性）；参数；应用（整流、限幅、箝位、隔离）3、特殊二极管：稳压二极管、光电二极管现在学习的是第48页，共53页电工学(少学时)电子部分总结n4、双极晶体管：基本结构及电路符号；工作状态（放大状态、饱和、截至状态）条件及相关结论；

26、特性曲线（输入和输出特性）；主要参数（电流放大系数、穿透电流、集电极最大允许电流、反向击穿电压现在学习的是第49页，共53页电工学(少学时)电子部分总结第9章基本放大电路1、放大电路工作原理（静态和动态）2、放大电路的静态分析：工作点的确定：（IB;UBE;IC;UCE)确定方法（图解法和计算法）静态工作点的影响：产生非线性失真3、放大电路的动态分析：主要性能指标：电压放大倍数；输入电阻；输出电阻；放大电路频率特性现在学习的是第50页，共53页电工学(少学时)电子部分总结放大电路微变等效电路：晶体管交流小信号模型（输入电阻计算公式）放大电路交流通路（直流电动势和电容视做短路）放大电路微变等效电

27、路：电压放大倍数；输入电阻；输出电阻现在学习的是第51页，共53页电工学(少学时)电子部分总结4、基本放大电路（1）共射放大电路（2）共集放大电路（3）共基放大电路电路结构；静态分析（直流通路、各节点电压和支路电流计算）；动态分析（交流通路、电压放大倍数、输入和输出电阻计算公式）现在学习的是第52页，共53页电工学(少学时)电子部分总结第10章集成运算放大器1、集成运算放大器概述：集成运算放大器组成及各部分功能；图形符号；电压传输特性2、反馈基本概念：反馈示意图及基本概念（开环电压放大倍数、闭环电压放大倍数和反馈系数）；反馈的分类与判断（正/负反馈、串/并联反馈、电压/电流反馈）；负反馈对电路性能的改善（提高放大倍数稳定性、加宽同频带、改善非线性失真、稳定输出电压或者电流、改变输入和输出电阻）现在学习的是第53页，共53页