电气数字电子电路复习.pptx
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1、总复习总复习要求:1.深入掌握数字电路领域的基本概念和基本理论。因为数字电子技术发展迅速,只有深入掌握基本概念和基本理论,才能在新器件、新技术和新工艺出现时迅速跟踪。2.熟练掌握数字电路的分析方法和设计方法。分析方法和设计方法是贯穿本课程的主线,是应当掌握的基本功。在关心电路的逻辑功能的同时,还应关心电路的性能,如负载能力、功耗、工作速度和抗干扰能力等。3.具有阅读集成电路产品手册的能力。此次考试采取闭卷,试题中出现的集成电路芯片,其功能表应该熟记。考试题型1.选择题:(选择一个正确答案填入括号内,每题2分,共20分)2.填空题(每空2分,共20分)3.判断题(每小题1分,共5分)4.化简下列
2、逻辑函数(每小题5分,共10分)5.综合题(每小题5分,共15分6.分析题(每小题10分,共20分)7.设计题(本大题共1小题,共10分)实验五实验五 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计计数器计数器 74LVC161=74HCT161 实验三译码器实验三译码器 74LS138实验四实验四 数据选择器数据选择器 74LS151 实验九实验九 555时基电路及其应用时基电路及其应用 逻辑代数基础重点掌握:逻辑代数中的三种基本运算逻辑代数的基本公式和常用公式逻辑函数的公式法化简逻辑函数的卡诺图法化简具有无关项的逻辑函数及其化简 一般掌握:码制逻辑代数的基本定理逻辑函数及其表示方法二进制、十进制、八
3、进制、十六进制之间的转换。基本逻辑运算 与、或、非、同或、异或(真值表、逻辑表达式、符号)逻辑代数中一些常用的恒等式三个规则(代入规则)、(反演规则)和(对偶规则)p41-42)逻辑代数代数化简方法-最简与或式卡诺图化简最小项的一些性质(逻辑函数的表达式不是唯一的,但是最小项的表达式是唯一的,真值表也是唯一的)举例几个变量有几个最小项几个概念:逻辑相邻、最小项、对偶式、与或式、占空比占空比 Q-表示脉冲宽度占整个周期的百分比表示脉冲宽度占整个周期的百分比几个主要参数几个主要参数:上升时间上升时间t tr r 和下降时间和下降时间t tf f -从脉冲幅值的从脉冲幅值的10%到到90%上升上升
4、下降所经历的时间下降所经历的时间(典型值典型值ns)脉冲宽度脉冲宽度 (tw)-脉冲幅值的脉冲幅值的50%50%的两个时间所跨越的时间的两个时间所跨越的时间周期周期 (T)-表示两个相邻脉冲之间的时间间隔表示两个相邻脉冲之间的时间间隔1.1.4 数字信号的描述方法数字信号的描述方法下页下页返回返回一、一、逻辑函数逻辑函数各种逻辑关系中,输入与输出之间的函数关系,各种逻辑关系中,输入与输出之间的函数关系,各种逻辑关系中,输入与输出之间的函数关系,各种逻辑关系中,输入与输出之间的函数关系,称为称为称为称为逻辑函数逻辑函数逻辑函数逻辑函数。表示为:表示为:表示为:表示为:变量和输出(函数)的取值只有
5、变量和输出(函数)的取值只有变量和输出(函数)的取值只有变量和输出(函数)的取值只有0 0和和和和1 1两种状态,两种状态,两种状态,两种状态,这种逻辑函数是这种逻辑函数是这种逻辑函数是这种逻辑函数是二值逻辑函数二值逻辑函数二值逻辑函数二值逻辑函数。三种基本逻辑运算的图形符号三种基本逻辑运算的图形符号三种基本逻辑运算的图形符号三种基本逻辑运算的图形符号&A AY YB B1 1A AY Y1 1 A AB BY YY YA AB BY YA AB BY YA A与与与与或或或或非非非非 两输入变量与非两输入变量与非逻辑真值表逻辑真值表ABL001010111110ABLAB&L与非逻辑符号与非
6、逻辑符号4.几种常用复合逻辑运算几种常用复合逻辑运算与非逻辑表达式与非逻辑表达式L=A B1)与非运算与非运算1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算二值逻辑变量与基本逻辑运算 两输入变量或非两输入变量或非逻辑真值表逻辑真值表ABL001010111000B1AABLL或非逻辑符号或非逻辑符号2)或非运算或非运算L=A+B或非逻辑表达式或非逻辑表达式1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算二值逻辑变量与基本逻辑运算3.3.3.3.与或非与或非与或非与或非A AB BC CD DY YY Y&A AB B&C CD D1 1 Y YDDC CA AB B1 1&图形符号:图形符号:图形符号:图形符号:与或非
7、逻辑表达式:与或非逻辑表达式:与或非逻辑表达式:与或非逻辑表达式:3)异或逻辑异或逻辑若两个输入变量的值相异,输出为若两个输入变量的值相异,输出为1,否则为,否则为0。异或逻辑真值表异或逻辑真值表ABL000101011110BAL=1ABL异或逻辑符号异或逻辑符号异或逻辑表达式异或逻辑表达式L L=A A B B1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算二值逻辑变量与基本逻辑运算4)4)同或运算同或运算若两个输入变量的值相同,输出为若两个输入变量的值相同,输出为1 1,否则为,否则为0 0。同或逻辑真值表同或逻辑真值表ABL001010111001B=ALABL同或逻辑逻辑符号同或逻辑逻辑符号同或逻
8、辑表达式同或逻辑表达式1.5 二值逻辑变量与基本逻辑运算二值逻辑变量与基本逻辑运算二、逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法常用的表示方法常用的表示方法常用的表示方法常用的表示方法 逻辑真值表逻辑真值表逻辑真值表逻辑真值表 逻辑函数式(逻辑式或函数式)逻辑函数式(逻辑式或函数式)逻辑函数式(逻辑式或函数式)逻辑函数式(逻辑式或函数式)逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图 卡诺图卡诺图卡诺图卡诺图 例例例例 三人表决电路:三人表决电路:三人表决电路:三人表决电路:三人三人三人三人A A、B B、C C当中有两人或两人以上同意时,当中有两人或两人以上同意时,当中有两人或两人以上同意时,当中有两人或两人以上同意时
9、,表决结果表决结果表决结果表决结果Y Y为通过,否则表决结果为通过,否则表决结果为通过,否则表决结果为通过,否则表决结果Y Y为没通过,为没通过,为没通过,为没通过,表决结果表决结果表决结果表决结果Y Y的状态(通过与没通过)是的状态(通过与没通过)是的状态(通过与没通过)是的状态(通过与没通过)是三人三人三人三人A A,B B,C C状态(同意与不同意)的函数。状态(同意与不同意)的函数。状态(同意与不同意)的函数。状态(同意与不同意)的函数。逻辑函数为:逻辑函数为:逻辑函数为:逻辑函数为:A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100010
10、111三人表决电路真值表三人表决电路真值表三人表决电路真值表三人表决电路真值表输入变量输入变量输入变量输入变量A、B、C为为为为1 1表示同意,表示同意,表示同意,表示同意,为为为为0 0表示不同意,表示不同意,表示不同意,表示不同意,输出变量输出变量输出变量输出变量Y 为为为为1 1表示通过,表示通过,表示通过,表示通过,为为为为0 0表示没通过。表示没通过。表示没通过。表示没通过。三人表决真值表三人表决真值表三人表决真值表三人表决真值表A B CA B C Y Y0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 例例例例 :将
11、下图所示真值表转换为逻辑函数式。:将下图所示真值表转换为逻辑函数式。:将下图所示真值表转换为逻辑函数式。:将下图所示真值表转换为逻辑函数式。&L 1&1 A1 B1.6逻辑函数的建立及其表示方法逻辑函数的建立及其表示方法一般一般一般一般方法:方法:将逻辑函数中各变量之间的与、或、非等逻辑关系,将逻辑函数中各变量之间的与、或、非等逻辑关系,将逻辑函数中各变量之间的与、或、非等逻辑关系,将逻辑函数中各变量之间的与、或、非等逻辑关系,用图形符号表示出来,就可画出表示函数关系的逻辑图。用图形符号表示出来,就可画出表示函数关系的逻辑图。用图形符号表示出来,就可画出表示函数关系的逻辑图。用图形符号表示出来
12、,就可画出表示函数关系的逻辑图。根据逻辑表达式画出逻辑图根据逻辑表达式画出逻辑图 从逻辑图写出逻辑式从逻辑图写出逻辑式从逻辑图写出逻辑式从逻辑图写出逻辑式一般方法一般方法一般方法一般方法:从输入端到输出端逐级写出每个图形符号对从输入端到输出端逐级写出每个图形符号对从输入端到输出端逐级写出每个图形符号对从输入端到输出端逐级写出每个图形符号对应的逻辑式,即可得到对应的逻辑式。应的逻辑式,即可得到对应的逻辑式。应的逻辑式,即可得到对应的逻辑式。应的逻辑式,即可得到对应的逻辑式。&CB1A1 1 Y11&1 1 将真值表中的变量和函数的对应值分别用高、低电平表示将真值表中的变量和函数的对应值分别用高、
13、低电平表示AB0000011000111L0t41t10t21t31t5 真值表真值表ABL001100010111 1.6逻辑函数的建立及其表示方法逻辑函数的建立及其表示方法一般一般方法:方法:根据真值表画出波形图根据真值表画出波形图 2.1.1 逻辑代数的基本定律和恒等式逻辑代数的基本定律和恒等式2.1 逻辑代数逻辑代数2.1.3 逻辑函数的变换及代数化简法逻辑函数的变换及代数化简法2.1.2 逻辑代数的基本规则逻辑代数的基本规则1.1.基本公式基本公式.1.1 逻辑代数的基本定律和恒等式逻辑代数的基本定律和恒等式交换律:交换律:A+B=B+AA B=B A结合律:结合律:A+B+C=(A
14、+B)+C A B C=(A B)C 分配律:分配律:A+BC=(A+B)(A+C)A(B+C)=AB+AC A 1=AA 0=0A+0=AA+1=10 0、1 1律:律:A A=0A+A=1互补律:互补律:重叠律重叠律:A+A=AA A=A反演律反演律:AB=A+B A+B=A B吸收律吸收律 2、常用公式常用公式A B+A B=AAB=A+B A+B=A BA 1=AA 0=0A+0=AA+1=1A A=0A+A=1A+A=AA A=A“或或-与与”表达式表达式“与非与非-与非与非”表达式表达式“与与-或或-非非”表达式表达式“或非或非或非或非”表达表达式式“与与-或或”表达式表达式 2.
15、1.3 逻辑函数的变换与代数法化简逻辑函数的变换与代数法化简1.1.常见的几种逻辑函数表达式及其相互变换常见的几种逻辑函数表达式及其相互变换a.a.常见的几种逻辑函数表达式常见的几种逻辑函数表达式逻辑函数的一般表达式不是逻辑函数的一般表达式不是 唯一的,而其最小项表达式是唯一的,而其最小项表达式是唯一的。唯一的。化简的意义化简的意义:根据化简后的表达式构成的逻辑电路简单,可节根据化简后的表达式构成的逻辑电路简单,可节省器省器 件,降低成本,提高工作的可靠性。件,降低成本,提高工作的可靠性。化简的主要方法化简的主要方法:公式法(代数法);公式法(代数法);图解法(卡诺图法);图解法(卡诺图法);
16、2.1.3 逻辑函数的代数化简法逻辑函数的代数化简法简化标准简化标准(最简的与或表达式最简的与或表达式)乘积项的个数最少乘积项的个数最少(与门的个数少)与门的个数少);每个乘积项中包含的变量数最少每个乘积项中包含的变量数最少(与门的输入端个数少)(与门的输入端个数少)。门电路一般掌握TTL门电路和CMOS门电路的外特性。2.4.2 TTL反相器的静态输入特性和输出特性2.4.4其它类型的TTL门电路(CSC门、三态门)2.6.2 CMOs反相器的静态输入特性和输出特性2.6.4其它类型的CMOs门电路2.2半导体二极管和三极管的开关特性2.3最简单的与、或、非门 组合逻辑电路重点掌握:组合逻辑
17、电路的分析方法和设计方法若干常用的组合逻辑电路要求会分析,会设计一般掌握:组合逻辑电路中的竞争一冒险现象 组合逻辑电路特点,与时序逻辑电路有什么不同。体现在电路中最大的不同是没有反馈线路。组合逻辑电路有哪些电路?时序逻辑电路有哪些典型的电路?组合逻辑电路的几种表示方法。组合逻辑电路分析 组合逻辑电路设计要看图写出表达式,真值表,电路图等等编码器(优先编码器特点)译码器(如实现函数),会设计组合逻辑电路,功能表要会画,电路图要会画。数据选择器(如实现函数)几个输入线几个输出线?看一些例子组合逻辑电路:几种典型电路。编码器、译码器、数据选择器件、加法器、数值比较器数据分配器2.组合逻辑电路的分析步
18、骤:组合逻辑电路的分析步骤:4.1组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析(1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式;由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式;(2)化简和变换逻辑表达式;化简和变换逻辑表达式;(3)列出真值表;列出真值表;(4)根据真值表或逻辑表达式,经分析最后确定其功能。根据真值表或逻辑表达式,经分析最后确定其功能。根据已知逻辑电路,经分析确定电路的的逻辑功能。根据已知逻辑电路,经分析确定电路的的逻辑功能。1.组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析分析举例一分析举例一分析图中所示电路的逻辑功能分析图中所示电路的逻辑功能 P129 P129 例例1写表达式写表达式2真值表真值表A B CY0 0 00
19、 0 10 1 00 1 1A B CY1 0 01 0 11 1 01 1 1110000003确定逻辑功能确定逻辑功能符合电路符合电路 判断三个输入信号是否相同的电路判断三个输入信号是否相同的电路 ABC&1 解解 试分析下图所示组合逻辑电路的逻辑功能。试分析下图所示组合逻辑电路的逻辑功能。解:解:1 1、根据逻辑电路写出各输出端的逻辑表达式,并进行化、根据逻辑电路写出各输出端的逻辑表达式,并进行化简和变换。简和变换。X=A分析举例四分析举例四2、列写真值表列写真值表 A B C X Y Z 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1X=
20、A真值表真值表000011110011110001011010这个电路逻辑功能是对输入这个电路逻辑功能是对输入的二进制码求反码。最高位为的二进制码求反码。最高位为符号位,符号位,0表示正数,表示正数,1表示负表示负数,正数的反码与原码相同;数,正数的反码与原码相同;负数的数值部分是在原码的基负数的数值部分是在原码的基础上逐位求反。础上逐位求反。A B C X Y Z 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 03、确定电路逻辑功能、确定电路逻辑功能组
21、合逻辑电路的设计:根据实际逻辑问题,求出所要组合逻辑电路的设计:根据实际逻辑问题,求出所要求逻辑功能的最简单逻辑电路。求逻辑功能的最简单逻辑电路。电路要最简:所用器件数最少;器件种类最少;器件电路要最简:所用器件数最少;器件种类最少;器件之间的连线也最少。之间的连线也最少。4.2 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计1.逻辑抽象:根据实际逻辑问题的因果关系确定输入、逻辑抽象:根据实际逻辑问题的因果关系确定输入、输出变量,并定义逻辑状态的含义;输出变量,并定义逻辑状态的含义;2、根据逻辑描述列出真值表;、根据逻辑描述列出真值表;3、由真值表写出逻辑表达式、由真值表写出逻辑表达式;5、画出逻辑图。
22、画出逻辑图。(1)采用采用SSI-与或式:乘积项少;乘积项所含变量数少;与或式:乘积项少;乘积项所含变量数少;4、根据器件的类型、根据器件的类型,简化和变换逻辑表达式简化和变换逻辑表达式(2)采用采用MSI-所用芯片数最少所用芯片数最少;组合逻辑电路的设计步骤组合逻辑电路的设计步骤 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。正常情况设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。正常情况下,红、黄、绿灯只有一个亮,否则视为故障状态,发出报警下,红、黄、绿灯只有一个亮,否则视为故障状态,发出报警信号,提醒有关人员修理。信号,提醒有关人员修理。解解 逻辑抽象逻辑抽象输入变量:输入变量:1-亮亮0-灭灭输
23、出变量:输出变量:R(红)(红)Y(黄)(黄)G(绿)(绿)Z(有无故障)(有无故障)1-有有0-无无 列真值表列真值表R Y GZ0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 110010111设计举例一设计举例一P130 例例 卡诺图化简卡诺图化简RYG0100 01 11 101111 列真值表列真值表R Y GZ0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1100101111设计举例一设计举例一 画逻辑图画逻辑图设计举例一设计举例一4.4 常用组合逻辑集成电路常用组合逻辑集成电路1.)编码器编码器(Encoder)的概念
24、与分类的概念与分类编码:赋予二进制代码特定含义的过程称为编码。编码:赋予二进制代码特定含义的过程称为编码。如:如:8421BCD码中,用码中,用1000表示数字表示数字8如:如:ASCII码中,用码中,用1000001表示字母表示字母A等等编码器:具有编码功能的逻辑电路。编码器:具有编码功能的逻辑电路。4.1.1 编码器编码器编码器的概念:编码器的概念:编码器的概念:编码器的概念:在数字系统里,为了区分一系列不同的事物,将其中的每个在数字系统里,为了区分一系列不同的事物,将其中的每个在数字系统里,为了区分一系列不同的事物,将其中的每个在数字系统里,为了区分一系列不同的事物,将其中的每个事物用一
25、个二值代码表示,把二进制码按一定的规律编排,事物用一个二值代码表示,把二进制码按一定的规律编排,事物用一个二值代码表示,把二进制码按一定的规律编排,事物用一个二值代码表示,把二进制码按一定的规律编排,使每组代码具有一定的含义,称为编码。使每组代码具有一定的含义,称为编码。使每组代码具有一定的含义,称为编码。使每组代码具有一定的含义,称为编码。能将每一个编码输入信号变换为不同的二进制的代码输出。能将每一个编码输入信号变换为不同的二进制的代码输出。如如8线线-3线编码器:将线编码器:将8个输入的信号分别编成个输入的信号分别编成 8个个3位二进位二进制数码制数码输出。输出。如如BCD编码器:将编码器
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