数字电路复习总结.pptx

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1、 逻辑符号对照曾用符号美国符号ABYABYABYAAY国标符号AB&A1ABYAB1第1页/共49页常量和变量的异或运算因果互换律如果则有第2页/共49页第一章 小 结一、数制和码制一、数制和码制1.数制：计数方法或计数体制种种 类类数码数码位位 权权应应 用用备备 注注十进制十进制0 910i日常日常二进制二进制0，12i数字电路数字电路2=21八进制八进制0 78i计算机程序计算机程序8=23十六进制十六进制0 9，A F16i计算机程序计算机程序16=24 各种数制之间的相互转换，特别是十进制二进制的转换，要求熟练掌握。2.码制：码制：常用的常用的 BCD 码有码有 8421 码、码、2

2、421 码、码、5421 码、余码、余 3 码等，其中以码等，其中以 8421 码码使用最广泛。使用最广泛。第3页/共49页 第二章第二章 小结小结一、常用逻辑关系及运算一、常用逻辑关系及运算1.三种基本逻辑运算：与、或、非2.复合逻辑运算：与非、或非、与或非、异或、同或二、逻辑代数的公式和定理二、逻辑代数的公式和定理 、规则、规则真值表 函数式 逻辑符号1.代入规则2.反演规则3.对偶规则第4页/共49页三、逻辑函数常用的表示方法：三、逻辑函数常用的表示方法：真值表、卡诺图、函数式、逻辑图和波形图。它们各有特点，但本质相同，可以相互转换。尤其是由真值表 逻辑图 和 逻辑图 真值表，在逻辑电路

3、的分析和设计中经常用到，必须熟练掌握。第5页/共49页四、逻辑函数的化简法四、逻辑函数的化简法 化简的方法主要有公式化简法和图形化简法两种。1.公式化简法：可化简任何复杂的逻辑函数，但要求能熟练和灵活运用逻辑代数的各种公式和定理，并要求具有一定的运算技巧和经验。2.图形化简法：简单、直观，不易出错，有一定的步骤和方法可循。但是，当函数的变量个数多于六个时，就失去了优点，没有实用价值。约束项：（无关项）可以取 0，也可以取 1，它的取值对逻辑函数值没有影响，应充分利用这一特点化简逻辑函数，以得到更为满意的化简结果。第6页/共49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

4、基本的逻辑元件。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。门电路的基本概念门电路的基本概念 基本逻辑关系为“与与”、“或或”、“非非”三种。与门、或门、非门；复合逻辑门：与非门、与门、或门、非门；复合逻辑门：与非门、或非门、异或门、同或门等或非门、异或门、同或门等第三章 小结第7页/共49页一、半导体二极管、三极管和一、半导体二极管、三极管和 MOS MOS 管管 是数字电路中的基本开关元件，一般都工作在开关状态。1.二极管二极管是不可控的，利用其开关特性可构成二极管与门和或门。2.三极管三极管是一种用电流控制且具有放大特性的开关元件，利用三极管的饱和导

5、通与截止特性可构成 非门 和其它 TTL 集成门电路。3.MOSMOS管管是一种具有放大特性的由电压控制的开关元件，利用 N 沟道 MOS 管和 P 沟道 MOS 管可构成CMOS 反相器和其它 CMOS 集成门电路。第8页/共49页二、分立元件门电路二、分立元件门电路 主要介绍了由半导体二极管、三极管和半导体二极管、三极管和 MOS MOS 管管构成的与门、或门和非门。虽然，分立元件门电路不是本章的重点，但是通过对这些电路的分析，可以体会到与、或、非三种最基本的逻辑运算，是如何用半导体电子电路实现的，这将有助于后面集成门电路的学习。第9页/共49页三、集成门电路三、集成门电路 主要介绍了 C

6、MOS 和 TTL 集成门电路，重点应放在它们的输出与输入之间的逻辑特性和外部电气特性上。1.逻辑特性（逻辑功能）逻辑特性（逻辑功能）：普通功能 与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非 门和异或门。特殊功能 三态门、OC门、OD门和传输门。2.电气特性电气特性：静态特性 主要是传输特性。动态特性 主要是传输延迟时间的概念。第10页/共49页四、集成门电路使用中应注意的几个四、集成门电路使用中应注意的几个问题 TTLCMOS分类工作电源VCC=5 VVDD=3 18 V输出电平UOL=0.3 V UOH=3.6 V UOL 0 V UOH VDD UTH=0.5 VDD UTH=1.4 V 阈

7、值电压输入端串接电阻Ri当 Ri Ron（2.5 k ）输入由 0 1在一定范围内，Ri的改变不会影响输入电平输入端 悬空即 Ri=输入为 “1”不允许多余输入端的处理1.与门、与非门接电源；或门、或非门接地。2.与其它输入端并联。第11页/共49页第四章第四章 小结小结一、组合逻辑电路的特点一、组合逻辑电路的特点 组合逻辑电路是由各种门电路组成的没有记忆功能的电路。它的特点是任一时刻的输出信号只取决于该时刻的输入信号，而与电路原来所处的状态无关。逻辑图逻辑表达式化简真值表说明功能二、组合逻辑电路的分析方法二、组合逻辑电路的分析方法 三、组合逻辑电路的设计方法三、组合逻辑电路的设计方法 逻辑抽

8、象列真值表写表达式化简或变换画逻辑图第12页/共49页四、常用中规模集成组合逻辑电路四、常用中规模集成组合逻辑电路 1.加法器：实现两组多位二进制数相加的电路。根据进位方式不同，可分为串行进位加法器和超前进位加法器。集成芯片：74LS183（TTL）、C661（CMOS）双全加器两片双全加器（如74LS183）四位串行进位加法器74283、74LS283（TTL）CC4008（CMOS）四位二进制超前进位加法器第13页/共49页2.编码器：将输入的电平信号编成二进制代码的电路。主要包括二进制编码器、二 十进制编码器和优先编码器等。3.译码器：将输入的二进制代码译成相应的电平信号。主要包括二进制

9、译码器、二 十进制译码器和显示译码器等。集成芯片：74148、74LS148、74LS348（TTL）8 线 3 线优先编码器74147、74LS147（TTL）10 线 4 线优先编码器集成芯片：74LS138（TTL）3线 8线译码器（二进制译码器）7442、74LS42（TTL）4线 10线译码器74247、74LS247（TTL）共阳极显示译码器7448、74248、7449、74249等（TTL）共阴极显示译码器第14页/共49页4.数据选择器：在地址码的控制下，在同一时间内从多路输入信号中选择相应的一路信号输出的电路。常用于数据传输中的并-串转换。集成芯片：74151、74LS15

10、1741535.数据分配器：在地址码的控制下，将一路输入信号传送到多个输出端的任何一个输出端的电路。常用于数据传输中的串-并转换。集成芯片：无专用芯片，可用二进制集成译码器实现。（TTL）8 选 1 数据选择器（TTL）4 选 1 数据选择器第15页/共49页6.数值比较器：比较两组多位二进制数大小的电路。集成芯片：7485、74L 85（TTL）CC14585、C663（CMOS）四位数值比较器 数据选择器：为多输入单输出的组合逻辑电路，在输入数据都为 1 时，它的输出表达式为地址变量的全部最小项之和，适用于实现单输出组合逻辑函数。二进制译码器:输出端提供了输入变量的全部最小项，而且每一个输

11、出端对应一个最小项，因此，二进制译码器辅以门电路（与非门）后，适合用于实现单输出或多输出的组合逻辑函数。7.用中规模集成电路实现组合逻辑函数第16页/共49页第四章 小 结 一、触发器和门电路一样，也是组成数字电路的基和门电路一样，也是组成数字电路的基本逻辑单元。它有本逻辑单元。它有两个基本特性：两个基本特性：1.有两个稳定的状态（0 状态和 1 状态）。2.在外信号作用下，两个稳定状态可相互转换；没在外信号作用下，两个稳定状态可相互转换；没有外信号作用时，保持原状态不变。有外信号作用时，保持原状态不变。因此，触发器具有记忆功能，常用来保存二进制信息。二、触发器的逻辑功能 指触发器输出的次态

12、Qn+1 与输出的现态 Qn 及输入信号之间的逻辑关系。触发器逻辑功能的描述方法主要有特性表、卡诺图、特性方程、状态转换图和波形图（时序图）。第17页/共49页二、触发器的分类1.根据电路结构不同，触发器可分为（1）基本触发器：输入信号直接控制。输出状态仅受输入状态影响，抗干扰性差输出状态仅受输入状态影响，抗干扰性差特性表特性表Q n+10 00 11 01 1Q n保持0置 01置 1同时变 1后不确定约束条件QQRSRDSD第18页/共49页（2）同步触发器：时钟电平直接控制。电平触发特性方程同步 RS 触发器CP=1（或 0）时有效同步 D 触发器输出状态受输入状态和时钟电平影响，有空翻

13、发生。输出状态受输入状态和时钟电平影响，有空翻发生。0 0 SR0 1 01 0 11 1 CP下跳时不定Qn+1QnQQ1R1SRS CPC1第19页/共49页符号特性表特性方程CP=1 有效 D Q n Q n+1 0 0 0 11 01 1 0 0 1 1 钟控 D 触发器 第20页/共49页（3）主从触发器：主从控制脉冲触发。CP 下降沿（或上升沿）到来时有效特性方程主从 RS 触发器主从 JK 触发器输出状态克服了空翻发生，但具有输出状态克服了空翻发生，但具有cp=1cp=1时的一次性翻转问题。时的一次性翻转问题。特点：第一步，在特点：第一步，在CPCP=1=1期间主触发器接收输入端

14、的信号，被期间主触发器接收输入端的信号，被置成相应的状态，而从触发器不动；置成相应的状态，而从触发器不动；第二步，第二步，CPCP下降沿到来时从触发器按照主触发器状态下降沿到来时从触发器按照主触发器状态翻转，所以翻转，所以Q Q状态的变化发生在状态的变化发生在CPCP的下降沿（的下降沿（若若CPCP以低电平以低电平为有效信号，则为有效信号，则Q Q状态的变化发生在状态的变化发生在CPCP的上升沿）。的上升沿）。第21页/共49页QQ1R1SRS CPC10 0 SR0 1 01 0 11 1 CP下跳时不定Qn+1Qn主从 RS 触发器第22页/共49页符号特性表J KQ n+1功能功能 0

15、0 0 0 1 0 1 1Q n01保持置0置1翻转特性方程CP下降沿 时刻有效Q n主从 JK 触发器QQ1K1JKJ CPC1输出状态克服了空翻发生，但具有输出状态克服了空翻发生，但具有cp=1cp=1时的一次性翻转问题。时的一次性翻转问题。第23页/共49页（4）边沿触发器：时钟边沿控制。边沿触发CP上升沿（或下降沿）时刻有效特性方程边沿 D 触发器边沿 JK 触发器 触发器的次态仅仅取决于触发器的次态仅仅取决于CPCPCPCP信号的下降沿（或信号的下降沿（或上升沿）到达时刻输入信号的状态。而在此之前和上升沿）到达时刻输入信号的状态。而在此之前和之后输入状态的变化对触发器的次态没有影响。

16、之后输入状态的变化对触发器的次态没有影响。第24页/共49页2.根据逻辑功能不同，时钟触发器可分为二、触发器的分类二、触发器的分类（1）RS 触发器（约束条件）（3）D 触发器（4）T 触发器（5）T 触发器 利用特性方程可实现不同功能触发器间逻辑功能的相互转换。（2）JK 触发器第25页/共49页T 型触发器QQCPC11TT T TQ n+1功能功能 0 Q n 1 Q n保持翻转CP 下降沿时刻有效 在CP作用下，当T=0时保持状态不变，T=1 时状态翻转的电路，叫T 型时钟触发器。QQCPC11J IK J J K KT第26页/共49页T 型触发器QQCPC1Q n Q n+1功能功

17、能 0 1 1 0翻转 CP 下降沿时刻有效每来一个CP就翻转一次的电路叫T 型时钟触发器。QQCPC11J IK J J K KQQCPC11D D D 第27页/共49页第五章 小 结一、时序逻辑电路的特点数字电路逻辑功能组合逻辑电路时序逻辑电路（基本构成单元 门电路）（基本构成单元 触发器）任何时刻电路的输出，不仅和该时刻的输入信号有关，而且还取决于电路原来的状态。1.逻辑功能：2.电路组成：与时间因素(CP)有关；含有记忆性的元件(触发器)。二、时序电路逻辑功能的表示方法逻辑图、逻辑表达式、状态表、卡诺图、状态转换图（简称状态图）和时序图第28页/共49页三、时序电路的基本分析方法实质

18、：逻辑图状态图关键：求出状态方程，列出状态表，根据状态表画出状态图和时序图，由此可分析出时序逻辑电路的功能。四、时序电路的基本设计方法实质：状态图逻辑图关键：根据设计要求求出最简状态表（图），再通过卡诺图求出状态方程和驱动方程，由此画出逻辑图。第29页/共49页五、寄存器和移位寄存器寄存器 存储二进制数据或者代码。移位寄存器 不但可存放数码，还能对数据进行移 位操作。移位寄存器有单向移位寄存器和双向移位寄存器。集成移位寄存器使用方便、功能全、输入输出方式 灵活。第30页/共49页六、计数器1.按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器2.按计数增减分：加法计数器、减法计数器和可逆

19、（加/减）计数器3.按触发器翻转是否同步分：同步计数器和异步计数器 记录输入脉冲 CP 个数的电路，是极具典型性和代表性的时序逻辑电路。第31页/共49页七、中规模集成计数器 功能完善、使用方便灵活，能很方便地构成 N 进制（任意）计数器。主要方法有两种：1.用同步置 0 端或置数端清零获得 N 进制计数器根据 N-1 对应的二进制代码写反馈清零函数。2.用异步置 0 端或置数端清零获得 N 进制计数器根据 N 对应的二进制代码写反馈清零函数。当需要扩大计数器的容量时，可将多片集成计数器进行级联。如两片16 进制集成计数器16 16 进制计数器两片10 进制集成计数器10 10 进制计数器第3

20、2页/共49页ROM的基本框图的基本框图N N条字线条字线(地址线地址线),M),M条位线（数据线）条位线（数据线）,2N存储容量存储容量=2=2N NMM2 2N N表示字数表示字数M M表示位数表示位数第七章 半导体存储器第33页/共49页ROM 的分类的分类分类固定 ROM可编程 ROM（PROM Programmable ROM）紫外线可擦除可编程 ROM（EPROM）电可擦除可编程 ROM（EEPROM）第34页/共49页RAM的结构和工作原理的结构和工作原理RAM容量的扩展容量的扩展A.位扩展方式B.字扩展方式RAM 按功能可分为按功能可分为 静态静态(SRAM)、动态、动态(DR

21、AM)两类；两类；RAM 按所用器件又可分为双极型和按所用器件又可分为双极型和 MOS型两种。型两种。C.同时扩展方式第35页/共49页VAVB输出端输出端 电压电压控制端控制端 高电平高电平触发端触发端低电平低电平触发端触发端放电端放电端复位端复位端UCC分压器分压器比较器比较器R R-S S触发器触发器放电管放电管地+C1+C2QQRDSD5K5K5KT2 24 456 67 78 83 31 12/3 UCC1/3 UCC555定时器的工作 第第8 8章章 脉冲电路脉冲电路(重点重点)第36页/共49页2/3 UCC2/3 UCC1/3 UCC011/3 UCC112/3 UCC1/3

22、UCC00RDSDV6V2比较结果比较结果1/3 UCC不允许2/3 UCC+C1+C2.5K5K5KVAVBUCCRDSD562u u+u u 时，时，u uo o=+=+U Uom om 1 1u u+u u 时，时，u uo o=U Uom om 0 0第37页/共49页V V6 6V V2 22/3 2/3 U UCCCC1/3 2/3 2/3 U UCCCC1/3 1/3 U UCCCC2/3 1/3 1/3 U UCCCCQ QT T1 10 0保持保持导通导通截止截止保持保持综上所述，综上所述，555功能表为：功能表为：QQRDSDT输出输出R RD DS SD D1 10 01

23、 10 01 11 1Q QT T1 10 0保持保持导通导通截止截止保持保持3 37 7第38页/共49页6脚脚2 2脚脚2VCC/3VCC/3大于大于大于大于2VCC/32VCC/3VCC/3VCC/3小于小于小于小于小于小于大于大于保持保持保持保持RD晶体管晶体管Tuo0111001导通导通导通导通截止截止3#7#QQ555定时器的引脚定时器的引脚第39页/共49页62784153555R1C+R2C1+VCCuO一、多谐振荡器 是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生矩形脉冲。多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完

24、成。改变 R、C 定时元件数值的大小，可调节振荡频率。在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。第40页/共49页48162357R1R2CuC555DuoVCCuC0tVCC/32VCC/3构成：构成：0tuo输出波形输出波形由由555构成的多谐振荡器构成的多谐振荡器第41页/共49页二、单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，还常用于脉冲的定时、整形、展宽（延时）等。62784153555RC+C1+VCCuO0.01 FuI 单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。其输出脉冲的宽度只取决于电路本身 R、C 定时元件的数值，与输入信号无关。输入信号

25、只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变 R、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。单稳态触发器可由 555 定时器构成，也可用集成的单稳态触发器实现。第42页/共49页单稳态触发器单稳态触发器设设Q=0,uc=0;ui =1,u0=0 时时,稳定稳定状态状态.0t0t0tuiuCuo2VCC/3TW 滤波电容滤波电容设稳态时设稳态时,输入端加负脉冲输入端加负脉冲第43页/共49页三、三、555555定时器定时器构成的构成的施密特触发器施密特触发器1)1)施密特触发器的符号和电压传输特性施密特触发器的符号和电压传输特性 滞回电压滞回电压(或回差或回差):):第44页/共49页2)2)施密特触发器

26、的构成与工作原理施密特触发器的构成与工作原理 (a a)电路图；电路图；(b b)波形图；波形图；第45页/共49页第九章 小 结一、D/A 转换器1.功能：将输入的二进制数转换成与之成正比的模拟电量。2.种类：权电阻网络、R-2R 倒 T 形电阻网络 D/A 转换器。实现数模转换有多种方式，常用的是电阻网络 D/A 转换器，包括 其中以 R-2R 倒 T 形电阻网络 D/A 转换器为重点作了详细介绍，它的特点是速度快、性能好，适合于集成工艺制造，因而被广泛采用。3.分辨率和转换精度：与 D/A 转换器的位数有关，位数越多，分辨率和精度越高。第46页/共49页二、A/D 转换器1.功 能：将输入的模拟电压转换成与之成正比的二进制数。2.转换过程：采样、保持、量化、编码。采样 保持电路A/D转换器采样-保持电路：对输入模拟信号抽取样值，并展宽（保持）。采样时必须满足采样定理，即 fs 2 fImax。量化 对样值脉冲进行分级。编码 将分级后的信号转换成二进制代码。A/D 转换器：第47页/共49页二、A/D 转换器3.种类：直接转换型和间接转换型。直接转换型 并联比较型（速度快、精度低）逐次渐近型（速度较快、精度较高）间接转换型 双积分型（速度慢、精度高、抗干扰 能力强）第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页