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第 9 章数字电路本章完成人：张某某2第9章 数字电路【学习目标】◆掌握基本逻辑门电路（与门、或门、非门、与非门和异或门）的逻辑功能。
◆理解逻辑函数的逻辑状态表（真值表）、逻辑式等表示法，了解逻辑代数的基本运算法则和逻辑函数的化简。
◆掌握简单组合逻辑电路的分析和设计方法。
◆了解加法器、编码器、译码器以及七段LED数码显示器的工作原理。
◆掌握几种常用触发器的（RS、JK、D）逻辑功能。
◆理解计数器、寄存器等时序逻辑电路的工作原理，并能分析简单的时序逻辑电路。
◆了解555集成定时器及由它组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。◆了解梯形电阻网络数模转换器和逐次比较型模数转换器的工作原理。39-5 触发器9-1 概述9-2 逻辑门电路*9-3 组合逻辑电路
的分析与设计9-4 若干典型的
组合逻辑电路*9-7 模数(A/D)与数模(D/A)转换器主要内容9-6 若干典型的
时序逻辑电路49-1 概述9－1 概述电子电路中的信号模拟信号：大小随时间连续变化，并可在一定范围内任意取值的电信号。数字信号：时间上和数值上是离散的电信号。例：模拟电视的视频信号、模拟语音的音频信号等。例：产品数量的统计、数字表盘的读数、数字电路信号等。69－1 概述模拟电路——放大、变换、处理模拟信号的电子电路。数字电路——变换、处理、存储数字信号的电路。例：计程车计价器数字电路（系统）不仅能进行数学运算，还可以进行逻辑运算。计算机、数字式仪表、
数字化通信等都是以数字电路为基础的，繁多的数字控制装置中的控制部分都可以用数字电路实现。数字电路的特点 数字电路中的半导体管多数工作在开关状态 数字电路的主要研究对象是电路的输入和输出之间的逻辑关系 主要的工具是逻辑代数，电路的功能用逻辑函数表(真值表)、逻辑表达式及波形图表示 集成度高，体积小，功耗低 抗干扰能力强，精度高 数字信息可以长期储存 基础知识 数制Hexadecimal：十六进制
Octal：八进制
Decimal：十进制
Binary：二进制9－1 概述(59)H或59H1. 十进制：以10为基数的记数体制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9157＝2. 二进制：以2为基数的记数体制 表示数的两个数码：0、1遵循逢二进一的规律（1001）B == (9)D9－1 概述 数制3 . 十六进制和八进制十六进制：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、 B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)八进制： 0、1、2、3、4、5、6、7说明：十六进制的一位对应二进制的四位
八进制的一位对应二进制的三位(******1000)B(1001 1100 1011 0100 1000)B＝(9CB48)H(10 011 100 101 101 001 000)B =(***)O从末位开始分组9－1 概述4 . 十进制数和二进制数之间的转换十进制数二进制数(10010)B二进制数十进制数连续除以2直到商为0，所得余数从后向前写就得到二进制数(25)D=(11001)B9－1 概述119-2 逻辑门电路 逻辑代数（布尔代数）逻辑加（逻辑或）：L=A+B基本逻辑运算 逻辑电路（逻辑门电路、门电路）
——输入与输出量之间满足某种逻辑关系的电路: 逻辑状态表或真值表——描述逻辑关系的表格逻辑符号——用规定的图形符号来表示逻辑运算129－2 逻辑门电路一、与逻辑和与门电路 与逻辑与逻辑的规律是一个事件发生的几个条件都满足后，该事件才发生。逻辑表达式：规定:
开关“合”为逻辑“1”
开关“断”为逻辑“0”
灯“亮”为逻辑“1”
灯“灭”为逻辑“0” 139－2 逻辑门电路 二极管与门电路0 0 0 55 05 50.70.70.75定义高某某为1，低电平为0的逻辑称为正逻辑。定义高某某为0，低电平为1的逻辑称为负逻辑。149－2 逻辑门电路一、与逻辑和与门电路二、或逻辑和或门电路 或逻辑或逻辑的规律是一个事件发生的几个条件中只要有一个得到满足该事件就会发生。逻辑表达式：L= A+B规定:
开关“合”为逻辑“1”
开关“断”为逻辑“0”
灯“亮”为逻辑“1”
灯“灭”为逻辑“0” 159－2 逻辑门电路 二极管或门电路0 0 0 55 05 504.34.34.3169－2 逻辑门电路二、或逻辑和或门电路三、非逻辑和非门电路 非逻辑非逻辑的规律是指输出状态与输入状态呈相反的逻辑关系。逻辑表达式：规定:
开关“合”为逻辑“1”
开关“断”为逻辑“0”
灯“亮”为逻辑“1”
灯“灭”为逻辑“0” 179－2 逻辑门电路 三极管非门电路189－2 逻辑门电路三、非逻辑和非门电路四、复合逻辑门电路 与非门10 0010 1011 0001 11 或非门0 0010 1101 0101 110199－2 逻辑门电路T1 — 多发射极三极管等效电路： TTL与非门20四、复合逻辑门电路9－2 逻辑门电路(1) A、B 均为 1 理论：实际：4.3V2.1V1V0.7V0.3V21四、复合逻辑门电路9－2 逻辑门电路 TTL与非门L 为 0 (2) A、B 只要有一个为 0 T2 、 T5截止T3 、 T4导通0.3V1V5V3.6V22四、复合逻辑门电路9－2 逻辑门电路L 为 1 TTL与非门 所谓异或门，是指两个输入变量取值相同时输出为0，取值不相同时输出为1。 异或门逻辑状态表 “相同为0，相异为1 异或门逻辑符号 异或门23四、复合逻辑门电路9－2 逻辑门电路【例9-2-1】与非门的输入A、B波形如图所示, 画出输出L的波形。L249－2 逻辑门电路25*9-3 组合逻辑电路的分析与设计* 9-3 组合逻辑电路的分析与设计1. 逻辑功能特点 电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的输入 状态，而与原来的状态无关。2. 电路结构特点(1) 输出、输入之间没有反馈延迟电路。(2) 不包含记忆性元件(触发器)，仅由门电路构成。一、组合逻辑电路及其特点26 基本运算定理1. 0－1律2 . 重叠律3 . 互补律4 . 非非律二、逻辑代数27* 9-3 组合逻辑电路的分析与设计交换律结合律分配律●与普通代数相似的定理28二、逻辑代数* 9-3 组合逻辑电路的分析与设计【例9-3-1】分析图中所示电路的逻辑功能。表达式真值表功能判断输入信号极性是否相同的电路 — 符合电路[解]三、组合逻辑电路的分析逻辑图逻辑表达式化简真值表说明功能29* 9-3 组合逻辑电路的分析与设计四、组合逻辑电路的设计逻辑抽象列真值表写表达式
化简或变换画逻辑图◆ 逻辑抽象：① 根据因果关系确定输入、输出变量② 状态赋值 — 用 0 和 1 表示信号的不同状态③ 根据功能要求列出真值表 根据所用元器件(分立元件 或 集成芯片)的情况将函数式进行化简或变换。◆ 化简或变换：30* 9-3 组合逻辑电路的分析与设计 要点① 设定变量： 【例9-3-2】 设计一个表决电路，要求输出信号的电平与三个输入信号中的多数电平一致。【解】输入 A、B、C ， 输出 Y② 状态赋值：A、B、C = 0 表示 输入信号为低电平Y = 0 表示 输入信号中多数为低电平(1) 逻辑抽象A、B、C = 1 表示 输入信号为高某某Y = 1 表示 输入信号中多数为高某某31四、组合逻辑电路的设计* 9-3 组合逻辑电路的分析与设计③ 列真值表(2)写输出表达式并化简最简与或式最简与非-与非式0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10001011132* 9-3 组合逻辑电路的分析与设计 【例9-3-2】设计一个表决电路，要求输出信号的电平与三个输入信号中的多数电平一致。四、组合逻辑电路的设计33* 9-3 组合逻辑电路的分析与设计 【例9-3-2】设计一个表决电路，要求输出信号的电平与三个输入信号中的多数电平一致。四、组合逻辑电路的设计(3) 画逻辑图ABYC— 用与非门实现&349-4 若干典型的组合逻辑电路9－4 若干典型的组合逻辑电路所谓编码就是把二进制按一定规律编排在一起，组成不同的代码，并赋予每一个代码以固定的含意。一、编码器n个二进制代码（n位二进制数）有2n种不同的组合，可以表示2n个信号或2n个状态。任意m个信号或状态:需要几位输出？十个输入35二、译码器译码是编码的逆过程，即将某二进制代码翻译成状态信号。（n---2n线译码器）369－4 若干典型的组合逻辑电路37三、数字显示电路常用的是LED七段数码管9－4 若干典型的组合逻辑电路四、半加器和全加器 半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。逻辑符号：1. 半加器389－4 若干典型的组合逻辑电路半加器逻辑状态表逻辑表达式 全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。逻辑符号： 2 . 全加器39四、半加器和全加器 9－4 若干典型的组合逻辑电路(1) 列逻辑状态表(2) 写出逻辑式40 2 . 全加器四、半加器和全加器 9－4 若干典型的组合逻辑电路41 2 . 全加器四、半加器和全加器 9－4 若干典型的组合逻辑电路429-5 触发器● 触发器是一种记忆元件 ◆ 基本要求(1) 有两个稳定的状态(0、1)，以表示存储内容；(2) 能够接收、保存和输出信号。◆ 现态和次态(1) 现态：触发器接收输入信号之前的状态。(2) 次态：触发器接收输入信号之后的状态。◆ 分类(1) 按电路结构和工作特点：基本、同步、边沿。(2) 按逻辑功能分：RS、JK、D 和 T(T? )。9－5 触发器43一、基本RS触发器449－5 触发器图形符号基本RS触发器的输入输出状态:Q=0基本RS触发器处于1态Q=1基本RS触发器处于0态Q=1Q=Q基本RS触发器状态不定基本RS触发器保持原状态45一、基本RS触发器9－5 触发器基本RS触发器的状态表设触发器初始状态为0：QQ信号同时撤消,
出现不确定状态46一、基本RS触发器9－5 触发器【例9-5-1】Q47一、基本RS触发器9－5 触发器●基本 RS 触发器主要特点：◆优点：结构简单，具有置 0、置 1、保持功能。◆问题：输入电平直接控制输出状态，使用不便，抗干扰能力差； ?? 、 ?? 之间有约束。同步RS触发器：触发器的工作状态不仅受输入端 (R、S)控制，
而且还受时钟脉冲(CP) 的控制。CP (Clock Pulse):等周期、等幅的脉冲串。 基本RS 触发器：(不受 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 p>96（7）F3F2F1F0=1011同理可得： ●4位逐次比较型A/D转换器工作过程S=1,R=0, FF0输出为1→111V←097（8）F3F2F1F0=1010同理可得： ●4位逐次比较型A/D转换器工作过程S=0,R=1, FF0输出为0去除FF0置111V1→0110V←98 ●4位逐次比较型A/D转换器工作过程1
0
101001模拟输入量
10V数字输出量1( 2 3 )0( 2 2 )1( 2 1 )0( 2 0 )转换完成在实际应用中，A/D
转换器同样也是采用
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