集成门电路与组合逻辑电路.pptx
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1、 教 学 目 标电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9 9章 集成门电路与组合逻辑电路教学目标基本概念组合逻辑电路 常用组合逻辑电路第1页/共64页电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9 9章 集成门电路与组合逻辑电路目录第一节第一节 数字电路概述数字电路概述第二节第二节 逻辑门电路逻辑门电路第三节第三节 TTLTTL门电路门电路第四节第四节 CMOSCMOS集成门电路集成门电路第五节第五节 不同类型门电路的接口不同类型门电路的接口第六节第
2、六节 组合逻辑电路组合逻辑电路第七节第七节 编码器编码器第八节第八节 译码器译码器第2页/共64页9.1 9.1 数字电路概述数字电路概述一、数字电路和模拟电路时间上连续变化的信号时间和幅度都是跳变的信号处理模拟信号的电路模拟电路数字电路特点:注重电路的输入、输出大小、相位关系特点:注重电路的输入、输出的逻辑关系处理数字信号的电路电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路数字电路概述下一页上一页章目录第3页/共64页矩形脉冲信号高电平低电平A脉冲幅度TT1T2脉冲周期占空比前沿(上升沿)后沿(
3、下降沿)电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路数字电路概述下一页上一页节首页章目录第4页/共64页数字电路的特点 数字电路只需要区别数字信号的高电平、低电平,而不必反映信号幅度和精度;因为干扰信号主要影响信号的幅度;数字电路对信号具有算术运算和逻辑运算 和判断,有一定的“逻辑思维”能力;因为数字电路的电子元件大多工作在开关状态。电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路数字电路概述1.可靠
4、性较高 2.抗干扰能力强3.便于智能化4.功耗小下一页上一页节首页章目录第5页/共64页二、数字电路的数制(1)十进制数0,1,2,3,4,5,6,7,8,9(共10个)(an-1a1a0)D=an-110n-1+a1101+a0100相应位的“权”(2)二进制数0,1(共2个)(an-1a1a0)B=an-12n-1+a121+a020相应位的“权”逢十进一逢二进一电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路数字电路概述数码 数码 下一页上一页节首页章目录第6页/共64页(3)八进制数(an-
5、1a1a0)O=an-18n-1+a181+a080相应位的“权”(4)十六进制数(an-1a1a0)H=an-116n-1+a1161+a0160相应位的“权”逢八进一逢十六进一0,1,2,3,4,5,6,7(共8个)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F(共16个)电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材数码 数码 第9章 集成门电路与组合逻辑电路数字电路概述下一页上一页节首页章目录第7页/共64页例题例题 比较 的大小解:不同进制的数比较大小,通常是都先换成十进制形式所以,四个数的大小关系为电
6、路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路数字电路概述下一页上一页节首页章目录第8页/共64页9.2 9.2 逻辑门电路逻辑门电路按照一定的逻辑关系而开关的门。电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路逻辑门电路满足条件的电信号不满足条件的电信号一种开关能够通过“门”不能够通过“门”门电路输入信号与输出信号之间存在一定的逻辑关系(逻辑)门电路 下一页上一页章目录第9页/共64页1.与门电路(4)
7、逻辑表达式(2)真值表有0出0,全1出1(1)与门电路(3)逻辑符号基本逻辑门电路口诀 00100111电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路逻辑门电路与门或门非门一、0001下一页上一页节首页章目录第10页/共64页2.或门电路(4)逻辑表达式(2)真值表有1出1,全0出0(1)或门电路(3)逻辑符号口诀 00100111电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路逻辑门电路0111下一页
8、上一页节首页章目录第11页/共64页3.非门电路(4)逻辑表达式(2)真值表有0出1,有1出0(1)非门电路(3)逻辑符号口诀 01电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路逻辑门电路10下一页上一页节首页章目录第12页/共64页复合逻辑门电路1.与非门(4)逻辑表达式(2)真值表有0出1,全1出0(1)与非门组成(3)逻辑符号口诀 00100111非逻辑电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑
9、电路逻辑门电路与非门或非门与或非门异或门二、1110下一页上一页节首页章目录第13页/共64页2.或非门(4)逻辑表达式(2)真值表有1出0,全0出1(1)或非门组成(3)逻辑符号口诀 00100111电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路逻辑门电路1000下一页上一页节首页章目录第14页/共64页3.与或非门(3)逻辑表达式(1)与或非门组成(2)逻辑符号电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组
10、合逻辑电路逻辑门电路下一页上一页节首页章目录第15页/共64页4.异或门(4)逻辑表达式(2)真值表相同出0,相异出1(1)异或门组成(3)逻辑符号口诀 00100111电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路逻辑门电路0110下一页上一页节首页章目录第16页/共64页几种常用的逻辑门电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材逻辑门与门或门非门符号逻辑式&逻辑门或非门异或门与非门符号逻辑式=1&11 1&1&与或非门第9章
11、 集成门电路与组合逻辑电路逻辑门电路下一页上一页节首页章目录第17页/共64页9.3 TTL9.3 TTL门电路门电路 一、TTL与非门电路1.工作原理(1)A、B、C和D中一个或多个为低电平(0V)时(2)A、B、C和D全部为高电平(3V)时0V3V3V3V0.7V导通截至高电平导通,截至,输出F为高电平3V截至饱和导通1.4V低电平饱和导通,截至,输出F为低电平与非逻辑关系(悬空)电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路下一页上一页章目录第18页/共64页74LS207
12、4LS20与非与非门外引线排列图门外引线排列图2.电压传输特性电压传输特性 将与非门的某一输入端的电压从0逐渐增大,而将其他输入端接恒定的高电平时测得的输出电压 随输入电压 变化的特性。电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材电压传输特性电压传输特性第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路下一页上一页节首页章目录第19页/共64页3.性能参数(1)输出高电压(2)输出低电压输入至少1个为低电平时的输出电压值典型值:3.5V规范值:2.4V输入全为高电平时的输出电压值规范值:0.4V(3)关门电压保证输出高电平所允
13、许的最大输入低电平的电压值通常:0.8V抗干扰能力(4)开门电压保证输出低电平所允许的最小输入高电平的电压值通常:1.8V(5)扇形系数输出端能带动同类门的最大数目典型:8电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路下一页上一页节首页章目录第20页/共64页晶体管导通时工作在深度饱和状态(6)平均传输延时时间40nsTTL电路:电路允许工作速度越快越小,电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门
14、电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路下一页上一页节首页章目录第21页/共64页二、集电极开路与非门(OC门)(c)(c)与非门与非门(d)(d)线与线与电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材_AB=第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路下一页上一页节首页章目录第22页/共64页三、三态门1.三态门工作原理输入端控制端输出端(a)当 时,T1截至,D导通,F=A;(b)当 时,T1饱和导通,T2截至,F呈高阻态;电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国
15、家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路下一页上一页节首页章目录第23页/共64页2.逻辑符号00113.三态门真值表高阻态低电平选通三态门高电平选通三态门电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路表中 为任意状态下一页上一页节首页章目录第24页/共64页双向三态门双向三态门双向三态门真值表01传送方向电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTT
16、L门电路下一页上一页节首页章目录第25页/共64页三态门的应用(利用总线分时复用传输多路不同的信号)电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路下一页上一页节首页章目录第26页/共64页四、TTL门电路分类TTL电路54系列74系列工作环境电源电压54/74系列54/74系列54/74H系列54/74S系列54/74LS系列54/74AS系列54/74ALS系列标准系列高速系列肖特基系列低功耗肖特基系列先进的肖特基系列先进的低功耗肖特基系列电路与电子技术电路与电子技术(电工学电
17、工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路TTLTTL门电路下一页上一页节首页章目录第27页/共64页9.4 CMOS9.4 CMOS集成门电路集成门电路 一、CMOS非门电路CMOS电路是由PMOS和NMOS场效应管组成的单极集成电路(反相器)(1)当 时工作原理NMOS管截止 低电平PMOS管导通(2)当 时NMOS管导通 高电平PMOS管截止该电路具有非逻辑功能 高电平 低电平电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路CMO
18、SCMOS集成门电路下一页上一页章目录第28页/共64页二、CMOS或非门电路负载管驱动管工作原理(1)至少1个输入端为1时T3、T4至少1个导通T1、T2截止F=0(2)输入端全为0时T3、T4截止T1、T2导通F=1该电路具有或非逻辑功能电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路CMOSCMOS集成门电路下一页上一页节首页章目录第29页/共64页三、CMOS传输门电路工作原理(1)设当C=UCC,C=0V时(开关接通)(2)当C=0V,C=UCC时(开关断开)不能传输电路与电子技术电路与电
19、子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路CMOSCMOS集成门电路下一页上一页节首页章目录第30页/共64页C=1,C=0传输门导通C=0,C=1传输门截止 因为MOS管结构对称,源极与漏极可以互换,所以CMOS传输门具有双向传输性能。(可控双向开关)电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路CMOSCMOS集成门电路下一页上一页节首页章目录第31页/共64页传输门既可传输数字信息,也可传输模拟信号。C=1开关接
20、通C=0开关断开集成电路:CD4066(含4个双向模拟开关)电路与电子技术电路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第9章 集成门电路与组合逻辑电路CMOSCMOS集成门电路下一页上一页节首页章目录第32页/共64页四、CMOS集成逻辑门电路的特点1.电源工作电压范围大2.功耗小,集成度高总功耗小于1mW3.抗干扰能力强抗干扰可达到电源的4.负载能力强扇出系数至少为20,最大为505.CMOS电路的工作速度比TTL慢大规模和超大规模集成电路中使用CMOS电路具有:功耗低、抗干扰能力强、电源电压范围宽等特点电路与电子技术电路与电子技术(电工
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