数字电路设计ppt
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第5章数字逻辑电路.ppt
（2）逻辑关系式表示：F=A·B·C
（3）真值表表示：如图表5-1所示
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5.4 基本逻辑门电路
2.“或”逻辑关系 当决定事件的各个条件中只要有一个或一个以上具备时事件就
会发生 图5-10所示，F和A、B、C之间就存在“或”逻辑关系 “或”逻辑也有如上三种表示方法： （1）图5-11所示为“或”逻辑图形符号 （2）逻辑表达式：F=A+B+C （3）真值表：见表5-2
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5.2 数制
5.2.2 二进制数
二进制数只有0和1两个符号。只要能区分两种状态的元件即 可实现。
计数的基数为2，各位数的权是2的幂，计数规律是“逢二进 一”
N位二进制整数的表达示为：
例5.1 一个二进制数10101000， 试求对应的十进制数
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5.2 数制
图5-23是利用三态与非门组成的双向传输通路，改变控制端C 的电平，就可控制信号的传输方向。
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5.4 基本逻辑门电路
3. CMOS门电路 CMOS门电路是由PMOS管和NMOS管构成的一种互补对称场效
应管集成门电路。 下面是几种常用的CMOS门电路的结构和工作原理的简要说明 （1）CMOS与非门：如图5-24所示 当A、B全为1时，T1和T2同时导通，T3和T4同时截止，F=0 当输入端由一个或全为0时，串联的T1和T2必有一个或两个全部截
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5.4 基本逻辑门电路
（5）TTL三态输出与非门电路。简称三态门，图5-20是其逻辑 图形符号。A、B是输入端，C是控制端，F为输出端。输出端除 了可以实现高低电平外，还可以出现高阻状态。
数字电子技术基础全套ppt课件
输出方程
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
数字电路与逻辑设计PPT课件
Cn+1 Dn
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
第3章 组合逻辑电路
AnBn
AnBn
An Bn
全 减
Dn
Cn 0
00 0
01 1
11 0
10 0
Cn 00 01 11 10 00 1 0 1
Cn
器
Cn+1 1 1
1
1
0
11 0 1 0
(a)
(b)
(c)
全减器框图及K图 (a) 框图; (b) Cn+1； (c) Dn
0 0 0
带编码器的MCU应用电路
3.3.2 译码器
第3章 组合逻辑电路
将二进制代码转换成不同的输出 信号的过程称为译码。常用的MSI译码器 为74HC138(3－8Line Decoder)。
② 根据输出函数表达式列出真值表。
③ 确定电路的逻辑功能。
第3章 组合逻辑电路
【例3-1】分析图所示电路，指出该电路 的逻辑功能。
Ai
＝1
＝1
Bi
Si
Ci
& ≥1
Ai Bi
∑
Si
1
Ci+1 Ci
Ci+1
(a)
(b)
解： ① 写出函数表达式。
第3章 组合逻辑电路
Si Ai Bi Ci Ci1 ( Ai Bi )Ci Ai Bi
第3章 组合逻辑电路
组合逻辑电路：任何时候的输 出仅仅取决于该时刻的输入，而与电路原 来的状态没有任何关系。输出状态随着输 入信号的改变而改变。
数字逻辑电路 PPT课件
TTL电路具有较快的开关速度，较强的抗 干扰能力以及足够大的输出摆幅，所以是目前 在各个领域包括医学电子设备中使用最广泛的 逻辑电路系统。实际的集成门电路比这里的要 复杂些，在输出端还有放大器和跟随器，用来 保证逻辑电平符合要求，增加负载能力。
在一个实际的数字系统中，往往需要能实现多种
多样逻辑功能的门电路，只有一种与非门作为基本单 元使用起来显然是不方便的。在TTL门电路的系列产 品中，常用的还有或非门、与或非门、与门、或门等 等。虽然门电路的种类很多，但它们或者是由与非门 稍加改动得到的，或者是由与非门中的若干部分组合 成的，有的就是与非门的一部分。如，与非门只有一 个输入端时成了非门；在与非门后再连一个非门成了 与门；在与非门前面对于每个输入端各接一个非门成 了或门。可以说与非门可以完成一切逻辑运算。因此， 只要掌握与非门典型电路的工作原理和分析方法，就 不难对其它形式的门电路进行分析了。
2. 或门电路 上图为简单的具有两个输入端的二极管或门电路、常用
逻辑符号、逻辑表达式及真值表。 其中A、B分别为两个输入端，F为输出端。这种电路之
所以能实现或运算，是因为输出端的电平被最高电平的输入 端钳位，只要输入端有一个高电平时，输出就是高电平。也 就是说输入有一个为1时，输出即为1。输入端全为0时，输 出才为0。
阐述逻辑控制、脉冲计数和数字显示的基本原 理，介绍常用的计数器和A/D、D/A转换器。
主要内容
第一节 基本逻辑电路 第二节 双稳态触发器 第三节 脉冲的计数和显示 第四节 数模和模数转换
第一节 基本逻辑电路
所谓逻辑是指“条件”与“结果”的 关系。逻辑电路(logic circuit)是用电路的 输入信号反映“条件”，用电路的输出信 号反映“结果”。电路的输出与输入之间 构成一定的逻辑关系。
在一个实际的数字系统中，往往需要能实现多种
多样逻辑功能的门电路，只有一种与非门作为基本单 元使用起来显然是不方便的。在TTL门电路的系列产 品中，常用的还有或非门、与或非门、与门、或门等 等。虽然门电路的种类很多，但它们或者是由与非门 稍加改动得到的，或者是由与非门中的若干部分组合 成的，有的就是与非门的一部分。如，与非门只有一 个输入端时成了非门；在与非门后再连一个非门成了 与门；在与非门前面对于每个输入端各接一个非门成 了或门。可以说与非门可以完成一切逻辑运算。因此， 只要掌握与非门典型电路的工作原理和分析方法，就 不难对其它形式的门电路进行分析了。
2. 或门电路 上图为简单的具有两个输入端的二极管或门电路、常用
逻辑符号、逻辑表达式及真值表。 其中A、B分别为两个输入端，F为输出端。这种电路之
所以能实现或运算，是因为输出端的电平被最高电平的输入 端钳位，只要输入端有一个高电平时，输出就是高电平。也 就是说输入有一个为1时，输出即为1。输入端全为0时，输 出才为0。
阐述逻辑控制、脉冲计数和数字显示的基本原 理，介绍常用的计数器和A/D、D/A转换器。
主要内容
第一节 基本逻辑电路 第二节 双稳态触发器 第三节 脉冲的计数和显示 第四节 数模和模数转换
第一节 基本逻辑电路
所谓逻辑是指“条件”与“结果”的 关系。逻辑电路(logic circuit)是用电路的 输入信号反映“条件”，用电路的输出信 号反映“结果”。电路的输出与输入之间 构成一定的逻辑关系。
VHDL与数字电路设计PPT课件-第一章VHDL程序的基本结构
END eqcomp4;
ARCHITECTURE dataflow OF eqcomp4 IS BEGIN
equal <= ‘1’ WHEN a=b ELSE ‘0’; END dataflow;
VHDL 对大小写不敏感
每行；结尾 关键字END后 跟实体名
关键字BEGIN
关键字END后 跟构造体名
8
VHDL与数字电路设计
1
h
目录
一 基本结构 二 库和程序包 三 实体 四 结构体 五 配置
2
h
1、基本结构
如图代表的是一个芯片的内部俯视图，下面范例 介绍如何使用VHDL程序设计该芯片电路。
Pin48
Pin7
3
h
LIBRARY IEEE; USE IEEE.std_logic_1164.ALL; USE IEEE.std_logic_arith.ALL; USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL;
h
2、库和程序包
LIBRARY（库）是用于存放预先编译好的设计单元（实体 说明、结构体、配置说明、程序包说明和程序包体等）。
PACKAGE （程序包）中定义了基本的常数，数据类型，元 件及子程序等。
作用：
声明在实体和结构体定义中将用到的数据类型、元件 或子程序等。
声明格式:
LIBRARY <库名>; USE <库名>.<程序包名>.ALL; USE <库名>.<程序包名>.<程序包中的项目>;
LIBRARY IEEE; USE IEEE.std_logic_1164.ALL; USE IEEE.std_logic_arith.ALL; USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL;
ARCHITECTURE dataflow OF eqcomp4 IS BEGIN
equal <= ‘1’ WHEN a=b ELSE ‘0’; END dataflow;
VHDL 对大小写不敏感
每行；结尾 关键字END后 跟实体名
关键字BEGIN
关键字END后 跟构造体名
8
VHDL与数字电路设计
1
h
目录
一 基本结构 二 库和程序包 三 实体 四 结构体 五 配置
2
h
1、基本结构
如图代表的是一个芯片的内部俯视图，下面范例 介绍如何使用VHDL程序设计该芯片电路。
Pin48
Pin7
3
h
LIBRARY IEEE; USE IEEE.std_logic_1164.ALL; USE IEEE.std_logic_arith.ALL; USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL;
h
2、库和程序包
LIBRARY（库）是用于存放预先编译好的设计单元（实体 说明、结构体、配置说明、程序包说明和程序包体等）。
PACKAGE （程序包）中定义了基本的常数，数据类型，元 件及子程序等。
作用：
声明在实体和结构体定义中将用到的数据类型、元件 或子程序等。
声明格式:
LIBRARY <库名>; USE <库名>.<程序包名>.ALL; USE <库名>.<程序包名>.<程序包中的项目>;
LIBRARY IEEE; USE IEEE.std_logic_1164.ALL; USE IEEE.std_logic_arith.ALL; USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL;
数字电子技术时序逻辑电路PPT
CP0 CP0 CP1 CP3 Q0 CP2 Q1
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
数字集成电路设计 第四章导线.ppt
导线. 17
合肥工业大学应用物理系
接触电阻(contact resistance)
• 布线层之间的转接将给导线带来额外的电阻 – 尽可能地使信号线保持在同一层上并避免过多的接触或通孔 – 使接触孔较大可以降低接触电阻(电流集聚在实际中将限制接触孔 的最大尺寸)
• 典型接触电阻，RC, (最小尺寸) – 金属或多晶至n+、p+以及金属至多晶为 5 ~ 20 – 通孔(金属至金属接触)为1 ~ 5
例4.1 金属导线电容
考虑一条布置在第一层铝上的10cm长，1m宽的铝线，计算总的电容值。
平面(平行板)电容： ( 0.1×106m2 )×30aF/m2 = 3pF
边缘电容：
2×( 0.1×106m )×40aF/m = 8pF
总电容：
11pF
现假设第二条导线布置在第一条旁边，它们之间只相隔最小允许的距离， 计算其耦合电容。
Capacitance-only
注意：这些附加的电路元件并不处在实际的单个点上，而是分布在导 线的整个长度上
导线. 6
合肥工业大学应用物理系
寄生简化
• 电感的影响可以忽略 – 如果导线的电阻很大(例如截面很小的长铝导线的情形) – 外加信号的上升和下降时间很慢
• 采用只含电容的模型 – 当导线很短，导线的截面很大时 – 当所采用的互连材料电阻率很低时
D2 C1R1 C2 R1 R2
r1
1 r2
2
Vin
c1
c2
ri-1 i-1 ri
i
ci-1
ci
rN
N VN
cN
Di C1R1 C2R1 R2 ... Ci R1 R2 ... Ri
数字电子技术基础ppt课件
R
vo K合------vo=0, 输出低电平
vi
K
只要能判
可用三极管 代替
断高低电 平即可
在数字电路中，一般用高电平代表1、低 电平代表0，即所谓的正逻辑系统。
2.2.2 二极管与门
VCC
A
D1
FY
B
D2
二极管与门
A
B
【 】 内容 回顾
AB Y 00 0 01 0 100 11 1
&
Y
2.2.2 二极管或门
一般TTL门的扇出系数为10。
三、输入端负载特性
输入端 “1”,“0”？
A
ui
RP
R1 b1
c1
T1
D1
•
R2
•
T2
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
简化电路
R1
VCC
ui
A ui
T1
be
RP
2
be 0
RP
5
RP较小时
ui
RP RP R1
(Vcc Von )
当RP<<R1时, ui ∝ RP
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
TTL非门的内部结构
•
R1
R2
A
b1 c1
T1
•
T2
D1
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
前级输出为 高电平时
•
R2
R4
VCC
T4 D2
课件数字电路.ppt
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯 灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 灯 Y
A
断开 断开
灭
0
断开 闭合
灭
0
1
闭合 断开
灭
1
闭合 闭合 亮
BY
00 真 10 值
00 表
11
两个开关均接通时，灯才会 Ｙ＝Ａ•Ｂ
亮。逻辑表达式为：
实现与逻辑的电路称为与门。
对偶定理：如果两个逻辑式相等，则它们的对偶 式也相等。
利用对偶规则,可以使要证明及要记忆的公 式数目减少一半。
逻辑函数及其表示方法
逻辑函数
如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为 输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值 便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻 辑函数。Y=F(A,B,C,…)
反演定理 对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中
的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0” 换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量， 反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函 数Y的反函数Y′（或称补函数）。这个规则称为反 演定理。
对偶定理
对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式 中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0” 换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则 可得到的一个新的函数表达式 YD, YD称为Y的对偶 式。
基本公式
0-1
律：
A A
0 A 1 A
A 1 1 A 0 0
互补律： A A 1 A A 0
分别令A=0及 A=1代入这些 公式，即可证 明它们的正确 性。
重叠律： A A A A A A
数字电路设计ppt
1
1
C2 图2
数量级。在图（2）中R1、R2一般取值1K左右，C1、 2C0212/3取/6 值100PF~100uF阜，师院输数科出院频率为几兆赫至几十兆赫。
3）、用555定时器构成振荡器
用555定时器构成的振荡器可产生几赫至几兆赫的 矩形波信号。T=（R1+R2）Cln2+ R2Cln2
双极性定时器电源电压范围为3~16V，最大负 载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范 围为3~18V，最大负载电流在4mA以下。频率稳 定度最高能达到0.1%。
控制电路将外部输入信号以及各子系统送来
的信号进行综合、分析，发出控制命令去管理 输入、输出电路及各子系统，使整个系统同步 协调、有条不紊地工作。
5、时基电路
产生系统时钟，使整个系统在时钟信号的作
用下一步一步地顺序完成各种工作。
2021/3/6
阜师院数科院
二、数字系统的类型
1、在数字系统中，有的全是由硬件电路来完成 所有任务，有的除硬件电路外，还需要加上软件， 即使用可编程器件，采用软硬结合的方法完成电 路功能。
器件的功能均可以通过软件编程来实现。
2021/3/6
阜师院数科院
2、根据数字系统所完成的任务性质还可将 其分成数字测量系统、数字通信系统和数 字控制系统三大类。
关于微处理器和可编程逻辑器件的数字系 统设计以后再讨论。
三、数字系统的设计步骤
由于每个课题的设计任务各不相同，则
设计的数字系统规模有大有小，电路的结 构也有繁有简。而课程设计，由于时间有 限不可能做的太大，一般均为小系统。
在应用中，小系统的设计是很有用处的。
而且，掌握了数字小系统的设计可以为更
大规模的系统设计奠定基础。
数字电子电路.pptx
VZ 7V
• 齐纳击穿:
在强电场直接作用下使共价键断裂而
产生大量的电子、空穴对的方式，通常
空间电荷层较薄（PN结两侧掺杂浓度大）
的情况下出现，稳压值 相对VZ 较低，一
般
VZ 4V
2、击穿方式和温度系数
雪崩击穿为主的稳压管，通常为正温度系
数，温度升高，稳压值上升，温度系数用 表
示,
0
原因分析：
Cb
Cd
• PN结由正向变为反向时
Cd
Cb
1.2 半导体二极管
一、二极管种类、结构及符号
点接触型
种类
面接触型
(生产工艺） 平面型
IF小 f 高 检波
IF中 小 f 低 整流
IF下 f 中高 大功率开关管
K(阴极）
K
N-Si P-Si
PN结＋外壳引线
符号
A(阳极）
A
二、二极管伏安特性
I(mA)
数字电子电路
唐竞新
二零零三年
绪
论
一、研究对象及应用领域 二、器件发展概况 三、模拟、数字电子电路的异同 四、课程要求 五、本学期教学进度 六、参考书籍
一、研究对象及应用领域
• 研究对象：
器件、电路及系统
• 应用领域：
通讯
Communication
控制
Control
计算机 Computer 文化生活 Cultural life
rd
dV dI
KT q
VT
dI dV
d dV
[IS
qV
(e
KT
1)] IS VT
V
e VT
I VT
rd
VT I
• 齐纳击穿:
在强电场直接作用下使共价键断裂而
产生大量的电子、空穴对的方式，通常
空间电荷层较薄（PN结两侧掺杂浓度大）
的情况下出现，稳压值 相对VZ 较低，一
般
VZ 4V
2、击穿方式和温度系数
雪崩击穿为主的稳压管，通常为正温度系
数，温度升高，稳压值上升，温度系数用 表
示,
0
原因分析：
Cb
Cd
• PN结由正向变为反向时
Cd
Cb
1.2 半导体二极管
一、二极管种类、结构及符号
点接触型
种类
面接触型
(生产工艺） 平面型
IF小 f 高 检波
IF中 小 f 低 整流
IF下 f 中高 大功率开关管
K(阴极）
K
N-Si P-Si
PN结＋外壳引线
符号
A(阳极）
A
二、二极管伏安特性
I(mA)
数字电子电路
唐竞新
二零零三年
绪
论
一、研究对象及应用领域 二、器件发展概况 三、模拟、数字电子电路的异同 四、课程要求 五、本学期教学进度 六、参考书籍
一、研究对象及应用领域
• 研究对象：
器件、电路及系统
• 应用领域：
通讯
Communication
控制
Control
计算机 Computer 文化生活 Cultural life
rd
dV dI
KT q
VT
dI dV
d dV
[IS
qV
(e
KT
1)] IS VT
V
e VT
I VT
rd
VT I
数字电子技术-逻辑门电路PPT课件
在电路中的应用。
或非门（NOR Gate）
逻辑符号与真值表
描述或非门的逻辑符号，列出其对应的真值表， 解释不同输入下的输出结果。
逻辑表达式
给出或非门的逻辑表达式，解释其含义和运算规 则。
逻辑功能
阐述或非门实现逻辑或操作后再进行逻辑非的功 能，举例说明其在电路中的应用。
异或门（XOR Gate）
逻辑符号与真值表
01
02
03
Байду номын сангаас
04
1. 根据实验要求搭建逻辑门 电路实验板，并连接好电源和
地。
2. 使用示波器或逻辑分析仪 对输入信号进行测试，记录输
入信号的波形和参数。
3. 将输入信号接入逻辑门电 路的输入端，观察并记录输出
信号的波形和参数。
4. 改变输入信号的参数（如频 率、幅度等），重复步骤3， 观察并记录输出信号的变化情
THANKS
感谢观看
低功耗设计有助于提高电路效率和延长设 备使用寿命，而良好的噪声容限则可以提 高电路的抗干扰能力和稳定性。
扇入扇出系数
扇入系数
指门电路允许同时输入的最多 信号数。
扇出系数
指一个门电路的输出端最多可 以驱动的同类型门电路的输入 端数目。
影响因素
门电路的输入/输出电阻、驱动 能力等。
重要性
扇入扇出系数反映了门电路的驱动 能力和带负载能力，对于复杂数字 系统的设计和分析具有重要意义。
实际应用
举例说明非门在数字电路中的应用， 如反相器、振荡器等。
03
复合逻辑门电路
与非门（NAND Gate）
逻辑符号与真值表
描述与非门的逻辑符号，列出其 对应的真值表，解释不同输入下
或非门（NOR Gate）
逻辑符号与真值表
描述或非门的逻辑符号，列出其对应的真值表， 解释不同输入下的输出结果。
逻辑表达式
给出或非门的逻辑表达式，解释其含义和运算规 则。
逻辑功能
阐述或非门实现逻辑或操作后再进行逻辑非的功 能，举例说明其在电路中的应用。
异或门（XOR Gate）
逻辑符号与真值表
01
02
03
Байду номын сангаас
04
1. 根据实验要求搭建逻辑门 电路实验板，并连接好电源和
地。
2. 使用示波器或逻辑分析仪 对输入信号进行测试，记录输
入信号的波形和参数。
3. 将输入信号接入逻辑门电 路的输入端，观察并记录输出
信号的波形和参数。
4. 改变输入信号的参数（如频 率、幅度等），重复步骤3， 观察并记录输出信号的变化情
THANKS
感谢观看
低功耗设计有助于提高电路效率和延长设 备使用寿命，而良好的噪声容限则可以提 高电路的抗干扰能力和稳定性。
扇入扇出系数
扇入系数
指门电路允许同时输入的最多 信号数。
扇出系数
指一个门电路的输出端最多可 以驱动的同类型门电路的输入 端数目。
影响因素
门电路的输入/输出电阻、驱动 能力等。
重要性
扇入扇出系数反映了门电路的驱动 能力和带负载能力，对于复杂数字 系统的设计和分析具有重要意义。
实际应用
举例说明非门在数字电路中的应用， 如反相器、振荡器等。
03
复合逻辑门电路
与非门（NAND Gate）
逻辑符号与真值表
描述与非门的逻辑符号，列出其 对应的真值表，解释不同输入下
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4、 是否在规定时间内完成（含交报告的时间）；
5、 完成基本部分的最高分为良，有扩展或发挥功能的可视情况打优。
3）、用555定时器构成振荡器
用555定时器构成的振荡器可产生几赫至几兆赫的 矩形波信号。T=（R1+R2）Cln2+ R2Cln2 双极性定时器电源电压范围为3~16V，最大负 载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范 围为3~18V，最大负载电流在4mA以下。频率稳 定度最高能达到0.1%。
3、设计各子系统（或单元电路）
每一个子系统一般均能归结为组合电路与时序 电路两大类，这些电路的设计方法数字电路教材 中已论述。应该指出，子系统的设计和整个系统 设计一样，也存在指标的确定和方案的比较问题。 子系统的技术指标的确定应根据前后电路的 要求求得。子系统的实现方案仍然是多种多样的， 而且亦有采用什么电路的问题，如用SSI、MSI 和LSI及用软件还是硬件来实现的问题。在设计 时，应尽可能选用合适的现成电路，芯片的选用 应优先使用中、大规模电路，这样做不仅能简化 设计，而且有利于提高系统的可靠性。
分析设计要求，明确性能指标 总体方案比较与选择（画出系统框图） 进行单元电路设计 是否采用时序电路？ Y 按组合电路方法设计 确定输入、输出变量 N 列真值表 写逻辑表达式
选用LSI？
列状态转换表
状态分配并化简 由卡诺图化简，求出状态方程 写出驱动方程和输出方程 画出各单元电路 画系统逻辑图 微处理 Y 器或 FPGA等 Y MSI设计
R1 7 R2 Vc
VCC
8 4 3 5 1
6 555 2
fO
C
0.01µ F
4）、石英晶体振荡器 石英晶体的电路符号及阻抗频率特性 G1 1 R R C1 G2 1 C2
X
感性
0 fP fS 容性 f
图中R的作用是使G1和G2工作 在线性放大区。对TTL电路取 1K~2K之间；对CMOS门取 10~100M。
1 YaYb… Yg BI/RBO 7448 A0A1A2A3 LT RBI ABCD 1
五、数字电子计时器的设计提示 1、数字电子计时器的结构框图
数
译码器 计数器 译码器 计数器
字
译码器 计数器
显
译码器 计数器
示
译码器 计数器 译码器 计数器
1Hz
校时控制
晶振 分频器
2、校时电路: 当刚接通电源或时钟走时出现误差时 ,都需要进行时间的校 准。校时是数字钟应具有的基本功能，一般电子钟都有时、 分、秒校时功能。为使电路简单，这里只进行分和小时的校 准。 至时个位 至分个位
I7 I8 I9
0010
0011
6 89
4
5
6 7 2
6 7 1
6 7
+5V
9
0100 0101 0110
Vcc
8
8、9
4
2
1
0111 1000 1001
4、5、 2、3、 1、3、 6、7 6、7 5、7、 9
五、数字电路的安装与调试
1、电路安装
1）、整体结构的布局：
重心平衡、单板还是多板结构、 板与板之间的连接、模拟地与数 字地的分割等。 2）、安装前的测试（芯片或单元电路的 功能验证） 3）、抗干扰问题 2、电路调试
4、控制电路的设计
控制电路的功能诸如系统清零、复位、安排各 子系统的时序先后及启动停止等，在整个系统中起 核心和控制作用。设计时，根据控制电路的任务和 时序关系反复构思电路，选用合适的器件，使其达 到功能要求。
5、绘制系统电原理图
各部分子系统设计完成后，要绘制总系统逻 辑图（亦称电原理图）。
四、实用数字单元电路举例
1、时基电路 1）、用CMOS门电路构成震荡器
如图（1）所示。震荡周期T≈（1.4~2.2）RC。 由CMOS门电路构成的震荡 1 1 C 器适合于低频段工作，若元 R 件选择合适下限频率可达到 C1 图1 1Hz。 R1 R2 2）、TTL门电路构成震荡器 1 1 由TTL门电路构成的震荡器的工 C2 图2 作频率可比CMOS提高一个 数量级。在图（2）中R1、R2一般取值1K左右，C1、 C2取值100PF~100uF，输出频率为几兆赫至几十兆赫。
1）|调试方法
分块调试与整体调试
2）、调试步骤
通电前的检查、分块调试、静态调试、动态调 试、整机联调。 3、参数测试
数字电子技术课程设计任务书
一、题目：数字电子计时器的设计
二、设计要求： 1、用中、小规模TTL组件设计一个能显示时、分、秒的数字钟。要求具有校时 功能。 2、在通用板上焊接安装、调试成功，即算完成。 3、编写设计报告。设计报告要求有：方案选择、各部分的工作原理及设计过程、 器件选择、调试方案与步骤、测试结果、操作说明、心得体会及电气原理图。
计数器 ＆ ＆ 计数器
＆ 1
＆
＆ 分十位进 位脉冲
＆
1
3.3K
校时 脉冲
+5V 3.3K
秒十位进 位脉冲 C1 S 1 0.01µ F
C2 S 2 0.01µ F
校时可采用快校 时和慢校时两种 方式。校时脉冲 采用秒脉冲，则 为快校时；如果 消失脉冲由单次 脉冲产生器提供 则为慢校时。下 图中 C1 、 C2用于消
2、根据数字系统所完成的任务性质还可将 其分成数字测量系统、数字通信系统和数 字控制系统三大类。
关于微处理器和可编程逻辑器件的数字系 统设计以后再讨论。
三、数字系统的设计步骤 由于每个课题的设计任务各不相同，则 设计的数字系统规模有大有小，电路的结 构也有繁有简。而课程设计，由于时间有 限不可能做的太大，一般均为小系统。 在应用中，小系统的设计是很有用处的。 而且，掌握了数字小系统的设计可以为更进行算术运算或逻辑 运算以及信号传输等功能的电路，每个子系统完 成一项相对独立的任务，即某种局部的工作。子 系统又称为单元电路。 4、控制电路
控制电路将外部输入信号以及各子系统送来 的信号进行综合、分析，发出控制命令去管理 输入、输出电路及各子系统，使整个系统同步 协调、有条不紊地工作。
5、时基电路 产生系统时钟，使整个系统在时钟信号的作 用下一步一步地顺序完成各种工作。
二、数字系统的类型
1、在数字系统中，有的全是由硬件电路来完成 所有任务，有的除硬件电路外，还需要加上软件， 即使用可编程器件，采用软硬结合的方法完成电 路功能。 因此，根据系统中有无可编程器件，数字系统 可分为可编程和不可编程两大类。可编程器件最 典型的是微处理器，一片微处理器配上若干外围 芯片构成硬件电路，再加上相应的软件就构成一 个功能很强的应用系统。除微处理器外，目前还 有各种可编程逻辑器件，如ROM、PAL、GAL、 FPGA、CPLD以及各种可编程接口电路，这些 器件的功能均可以通过软件编程来实现。
3、驱动显示电路
1）、发光二极管驱动显示电路
R2
A R1 VCC LED 3DK VCC A B
＆
VCC R3 LED
R3=
VCC-VF
IF
7406
2）、数码管静态驱动电路
共阳极数码管， 如BS204
1 YaYb… Yg BI/RBO 7447 A0A1A2A3 LT RBI ABCD 1
共阴极数 码管，如 BS205
C1用于两个反相器的耦合，C2用于抑制高次谐波。C2的选 择应使2RC2fS 1，使RC2并联网络在Fs处产生极点，以减少 谐振信号的衰减。
石英晶体振荡器具有极高的频率稳定度，且其振 荡频率由石英晶体决定。
2、计数电路
1）、用SSI设计计数器（略） 2）、用MSI芯片设计任意进制计数器 反馈复位（置数）法 ： A、用74LS161实现6进制计数器 ：
在电子技术领域里，用来对数字信号进行采集、 加工、传送、运算和处理的装置称为数字系统。 一个完整的数字系统往往包括输入电路、输出电 路、控制电路、时基电路和若干子系统等五部分， 如下图所示。各部分具有相对的独立性，在控制 电路的协调和指挥下完成各自的功能，其中控制 电路是整个系统的核心。
输入电路 控制电路 输出电路
＆ 1 1 CP ET EP CP RD QA QB QC QD RCO 161 A B C D LD 1 1 CP ＆ ET QA QB QC QD RCO EP 161 RD A B C D LD
B、74LS160十进制加法计数器 与161（或160）接成60进制计数 器
1 1 CP
ET QA QB QC QD RCO EP 160 RD A B C D LD
子系统
子系统
时基电路
子系统
1、输入电路
输入电路的任务是将各种外部信号变换成数 字电路能够接受和处理的数字信号。外部信号 通常可分为模拟信号和开关信号两大类，如声、 光、电、温度、压力及位移等物理量属于模拟 信号，而开关的闭合与打开、管子的导通与截 止等属于开关量。这些信号都必须通过输入电 路变换成数字电路能够接受的二进制逻辑电平。 2、输出电路 输出电路是将经过数字电路运算和处理 之后的数字信号变换成模拟信号或开关信 号去推动执行机构。
4、 设计时间：11月18日~11月25日
一、器材和元器件 可 预 置 4 位 二 进 制 计 数 器 （ 74LS161 ） ， 二 、 五 、 十 进 制 计 数 器 （74LS290），同步十进制计数器（74LS160），译码驱动器（74LS48）， 二输入四与非门（ 74LS00 ），三输入三与非门（ 74LS10 ），双 JK 触发器 （ 74LS76 ）， 555 定时器，数字通用板，七段共阴极数码管（ LED ），电 阻和导线等。
除抖动。
3、时间予置电路
预置时间可用开关直接操作，构成所需的数码送入计数器 的置数端；或是用拨码盘与计数器的各置数端相连，构成时间 预置电路如下图所示。亦可采用8421编码器与拨码盘相连，构 成时间预置电路。