数字电路与数字逻辑复习课.ppt

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1、数字电路与数字逻辑复习课 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望例5 用公式法化简逻辑函数解 试用卡诺图法将下列具有约束条件的逻辑函数化为最简与或式：F（A，B，C）=m(1，3，4）+d(5，6，7）一、门电路的逻辑功能按逻辑功能分：与、或、非、与非、或非、与或非、异或、同或。要重视异或门和同或门的的逻辑功能（逻辑符号、表达式、应用）传输门：既可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。例2分析下图所示电路的逻辑功能。列出真值表，写出电路输出函数S的逻辑表达式

2、。关键是熟练掌握用以构成CMOS门电路的两种基本单元电路，即CMOS反相器和CMOS传输门为基础扩展而来。一般规律是：将多个CMOS反相器的工作管（TN）串联，负载管（TP）并联，可得到CMOS与非门；反之，将多个CMOS反相器的工作管（TN）并联，负载管（TP）串联，可得到CMOS或非门。为了避免经过多次串、并后带来的电平平移和其它输出特性的影响，常在各种CMOS电路中引入反相器作为每个输入端和输出端的缓冲器。二、TTL门电路和CMOS门电路的电气特性（外特性）正确理解极限值的含义。VOHmin、VOLmax、VIHmin、VILmax例2 某集成电路芯片，查手册知其最大输出低电平VOLma

3、x=0.5V，最大输入低电平VILmax=0.8V，最小输出高电平VOHmin=2.6V，最小输入高电平VIHmin=2.0V，则其低电平噪声容限VNL=。(1)0.4V (2)0.6V (3)0.3V (4)1.2VVNL=VILmaxVOLmaxVNH=VOHminVIHmin1电压传输特性2输入输出特性 TTL门电路的输入特性：接低电平时，电流流出；接高电平时，电流流入。CMOS门电路的输入特性：无论接低电平还是接高电平时，都无电流输入，阻抗相当于无穷大。CMOS门电路和TTL门电路输入端接电阻时的分析。CMOS门电路和TTL门电路的多余输入端的正确处理。例二输入TTL与非门接成如图所示

4、电路。已知与非门的VOH=3.6V，VOL=0.3V，IOH=0.4mA，IOL=8.0 mA，RC=1k，EC=+10V，=40。若要实现L=AB试确定电阻RB的取值范围。三、门电路的3种不同输出结构1推拉式输出2OC（OD）输出3三态输出例 写出下列逻辑电路的函数表达式。一、组合逻辑电路的分析例1 已知逻辑电路如图所示，试分析其逻辑功能。逻辑图表达式真值表功能例2 已知用8选1数据选择器74LS151构成的逻辑电路如下图所示，请写出输出L的逻辑函数表达式，并将它化成最简“与或”表达式。二、组合逻辑电路的设计 组合逻辑电路的设计应掌握两种方法：用门电路设计组合逻辑电路；用MSI设计组合逻辑电

5、路。例用二个4选1数据选择器实现函数L，允许使用反相器。例 某一组合电路如图所示，输入变量（A，B，D）取值为（0，1，0）为不可能发生输入组合。分析它的竞争冒险现象，如存在，则用最简单的电路改动来消除之。三、组合逻辑电路的竞争冒险竞争冒险的判断、排除一、基本RS触发器的逻辑功能二、触发器5种不同功能的触发器（触发器功能的互相转换）三、触发器的触发方式（画波形图）例5 试画出下图所示时序电路在一系列CP信号作用下，Q1、Q2、Q3的输出电压波形。设触发器的初始状态为Q=0。例 由维持阻塞D触发器和边沿JK触发器的电路如图(a)所示，各输入端波形如图(b)，当各个触发器的初态为“0”时，试画出Q

6、1和Q2端的波形，并说明此电路的功能。一个单发脉冲发生器，A可以为随机信号，每一个A信号的下降沿后；Q2端输出一个脉宽周期的脉冲。一、同步时序逻辑电路的分析 例1 试分析以下同步时序逻辑电路，并写出分析过程。驱动方程状态方程状态真值表状态转换图自启动校验功能。二、同步时序逻辑电路的设计例 试用两只JK触发器和最少量的接线设计一个能产生如图所示波形的时序逻辑电路，要求写出完整的设计过程。状态转换图状态真值表状态方程驱动方程自启动校验逻辑图。三、计数器1、模2n异步加减计数器构成规律2、模2n同步加减计数器构成规律3、M进制（任意进制）计数器的设计（用触发器设计、用MSI计数器设计）四、寄存器1、

7、并行寄存器和移位寄存器例、下列所示电路的功能为 。A并行寄存器 B移位寄存器 C计数器 D随机存储器 采用二片如图所示的74LS194双向移位寄存器、一个1位全加器和一个D型触发器设计二个4位二进制数A=A3A2A1A0、B=B3B2B1B0的加法电路。要求画出电路，说明所设计电路的工作过程以及最后输出结果在何处。S1 S0DSRDSLCPQ0 Q1Q2Q301111 1 10 00 11 0AB0 D0 Q0 A Q1 0D1Q1Q0Q20D2Q2Q1Q30D3Q3Q2B 采用一片74LS194双向移位寄存器和4选1数据选择器设计一个4色彩灯控制电路。彩灯在时钟信号作用下按表规定的顺序循环转

8、换状态。表中的1表示灯亮，0表示灯灭。要求画出电路图。红红 绿绿 黄黄 蓝蓝0 00 00 00 01 10 00 00 01 11 10 00 01 11 11 10 01 11 11 11 10 01 11 10 00 00 01 11 10 00 00 01 11 10 01 10 01 11 10 01 10 01 11 10 01 10 01 11 1施密特触发器：波形变换单稳态触发器：定时、整形多谐振荡器：产生方波脉冲产生与整形的3种电路1.由门电路构成的单稳态触发器2.由门电路构成的施密特触发器3.由施密特触发器构成的多谐振荡器4.由555定时器构成的多谐振荡器5.由555定时器

9、构成的单稳态触发器6.由555定时器构成的施密特触发器例.四个电路输入vI、输出vO的波形如图所示，试写出分别实现下列功能的最简电路类型（不必画出电路）。（a）；（b）；（c）；（d）。例 N位权电阻D/A转换器如图所示。（1）试推导输出电压vO与输入数字量的关系式；（2）如n=8，VREF=-10V时，如输入数码为20H，试求输出电压值。例10位倒T型电阻网络D/A转换器如图所示，当Rf=R时，（1）求输出电压的取值范围；（2）若要求输入数字量为200H时输出电压vO=5V，试问VREF应取何值？S1vORC+-VREFvI-A开关S1合到vI一侧 开关S1接到VREF一侧 T1为常数，T2

10、与vI成正比0vOtT1T2T2固定时间积分，到时结束固定时间积分，到时结束固定斜率积分，过零固定斜率积分，过零 结束结束第一步：将电压转化为时间第一步：将电压转化为时间T，使，使T与输入电压成正比与输入电压成正比 双积分型双积分型A/D转换器原理图转换器原理图S2CP1TC11TC11TC11TC1RRRRd0d2d n-11111&vCn位异步计数器FFCS1vORC-VREF+AvIG1G2C+思考：若被测电压vI(max)2.047V，要求分辨率1mV，则异步二进制计数器的计数总容量N应大于多少？需要多少位的二进制计数器：n=11 思考：若时钟频率fcp=200kHz，则采样保持时间为

11、多少？例：例：逐次逼近型逐次逼近型AD 转换器如图所示。当转换器如图所示。当vI1.4V时，问：时，问：（1）输出的二进制数）输出的二进制数D4D3D2D1D0？（2）转换误差为多少？）转换误差为多少？（3）如何提高转换精度？）如何提高转换精度？解：解：1.量化单位量化单位 为：为：转换结果转换结果Dn=（01000）22.转换误差为：转换误差为：1.480.15625=1.41.25=0.153.减少误差的方法减少误差的方法（1）增加位数；增加位数；（2）在）在D/A输出加一个负向偏移电压输出加一个负向偏移电压1/2 。思考：比较器的同相端和反相端互换，结果会有什么变思考：比较器的同相端和反相端互换，结果会有什么变化？化？思考：思考：VREF=5V改为改为DAC最大输出电压最大输出电压=5V，结果会有，结果会有什么变化？什么变化？